Una dintre cele mai dificile probleme ale omenirii este deficitul tot mai mare de apă potabilă. Paradoxul este că, în timp ce Pământul are rezerve inepuizabile de apă sărată din mări și oceane, apa dulce este în mod clar insuficientă. Concentrația mare de impurități din apa sărată o face improprie pentru uz economic, consum sau scopuri casnice.

Problema este rezolvată prin procesarea apei dulci din apa de mare folosind diverse tehnologii. Echipamentele de desalinizare pot elimina majoritatea sărurilor și compușilor chimici din lichid la scară industrială. Sunt disponibile și unități mici pentru uz casnic, cu o capacitate suficientă pentru a satisface nevoile unei case private sau a unei cabane.

Desalinizarea apei: concepte și definiții de bază

Tehnologiile de demineralizare a apei sărate s-au dezvoltat rapid în ultimii ani, în special odată cu apariția materialelor cu proprietăți unice. Pentru a înțelege ce constituie apă dulce și ce constituie apă de mare sau apă salmastră, este important să definim ambele:

Prima categorie include apele naturale în formă lichidă sau solidă, cu niveluri scăzute de săruri și alți compuși dizolvați. Apa dulce include râuri, lacuri și pâraie, precum și precipitații naturale sub formă de ploaie sau zăpadă și toate tipurile de gheață și strat de gheață. Aceasta este o resursă limitată, dar regenerabilă.

O altă categorie de ape marine, oceanice și salmastre include apele cu o salinitate cuprinsă între 3,4% și 3,6%. Cea mai mare parte a impurităților este alcătuită din alte elemente chimice precum NaCl, precum și din alte elemente chimice: magneziu (0,1350%), sulf (0,0885%), calciu (0,04%), potasiu (0,0380%), brom (0,0065%) și carbon (0,0026%). 

Procesul de desalinizare a apei implică demineralizarea acesteia folosind diverse principii fizice și chimice. Cea mai primitivă și accesibilă metodă, distilarea termică, este cunoscută din cele mai vechi timpuri și implică încălzirea unei soluții saline și apoi condensarea acesteia folosind o serpentina sau alt condensator.

Apa desalinizată este o resursă naturală regenerabilă care poate fi utilizată în industrie, în scopuri casnice și sanitare. Proprietățile sale organoleptice o fac perfect potrivită pentru băut și gătit.

Istoricul dezvoltării și experienței desalinizării apei în România și în străinătate

În multe țări, resursele de apă adecvate vieții umane sunt extrem de limitate. Apa de mare desalinizată reprezintă o parte semnificativă din consumul de apă în țări precum Israel, Kuweit, Emiratele Arabe Unite și Arabia Saudită. Instalațiile industriale funcționează activ în California (Statele Unite). Șapte instalații majore de demineralizare au fost construite în Orientul Mijlociu, fiecare capabilă să producă până la 400.000 de metri cubi pe zi.

În țara noastră, rata de creștere a industriei de desalinizare este destul de modestă. În ultimii ani, s-a înregistrat o creștere a cererii și, în consecință, a prețurilor pentru instalațiile de desalinizare a apei de mare din zonele adiacente Mării Negre inclusiv pentru navele civile și militare și zonele adiacente munților de sare, acolo unde forările specifice pentru aducerea apei la suprafață, găsesc doar surse de apă sărată.

Procese de desalinizare a apei

Apa din surse deschise și subterane cu un conținut de sare de maximum 1 g/dm³ este potrivită pentru alimentarea cu apă . Desalinizarea este purificarea apei de mare de săruri folosind diverse tehnologii. 

Diverse metode sunt folosite pentru desalinizarea apei sărate din mări și oceane:

1. Distilare. Distilare rapidă convențională și în mai multe etape, vid (la presiune redusă) și termocompresie.

2. Congelare cu utilizarea ulterioară a apei topite și cu ajutorul hidraților de gaz.

3. Filtrare. Osmoză inversă și directă, ultrafiltrare, separare (separare hidrodinamică).

O instalație industrială de desalinizare a apei de mare este în prezent în curs de testare, utilizând o metodă electrochimică promițătoare. Tehnologia folosește un microcip specializat pentru a separa fluxul în două părți: una cu conținut redus de sare și una cu o soluție concentrată.

Aplicații ale instalațiilor de desalinizare

Instalațiile de demineralizare a apei sărate, care funcționează pe diverse principii, devin din ce în ce mai răspândite în țara noastră. În România, unitățile de înaltă performanță sunt utilizate în utilități, industrie, industria ospitalității, agroalimentare și pe navele maritime. Prețul relativ scăzut al apei desalinizate face ca utilizarea lor să fie rentabilă. Principalele costuri sunt energia electrică, componentele de schimb și consumabilele.

Localități mai mari sau mai mici din proximitatea Mării Negre

În unele regiuni și România se confruntă cu o lipsă de apă potabilă. Aceste regiuni, sunt situate fie în proximitatea Mării Negre, fie in proximitatea munților de sare, cum ar fi: județul Buzău, Sovata (Mureș), Ocna Sibiului, Praid (Harghita), Vânători-Neamț (Neamț), Ocnița (Dâmbovița), Slanic Prahova, Valea Doftanei, Corund (Harghita), unele localități din județul Botoșani și alte zone mai mici sau mai mari. 

Instalațiile de procesare a apei de mare sau a apelor subterane sărate, pentru apă dulce, asigură o alimentare cu apă fiabilă și de înaltă calitate, atât pentru consumul uman cât și pentru consumul casnic menajer. 

Hoteluri, sanatorii și case de vacanță în zone de agrement

Utilizarea instalațiilor de desalinizare rezolvă problemele de alimentare cu apă în multe zone, fie că vorbim de gospodării individuale, sau locații mai mari precum pensiuni, hoteluri, sanatorii, spitale, industria alimentară sau chiar mici uzine de apă pentru alimentarea unor comunități mai mari sau mai mici.

Aceste instalații, utilizează osmoza inversă sau directă, furnizând apă potabilă și sanitară pentru beneficiarii din proximitatea lor. 

Pentru întreprinderi industriale (scopuri tehnologice)

Instalațiile de procesare a apei dulci pentru apa de mare sunt utilizate într-o gamă largă de industrii. Aceste instalații sunt construite în zonele de coastă unde resursele de apă cu nivelurile de salinitate necesare sunt limitate. Două tehnologii sunt utilizate în principal pentru a îndepărta excesul de săruri:

1. Membrană. O metodă de purificare profundă care utilizează osmoza inversă, elementele filtrante sunt fabricate din poliamidă sau acetat de celuloză. Echipamentul este compact, poate funcționa automat și necesită o întreținere minimă.

2. Termică. Apa este fiartă sau evaporată la presiune ridicată, vaporii sunt colectați și răciți, apoi condensați. Rezultatul este un distilat utilizat în scopuri industriale. Spre exemplu, în Arabia Saudită, întreaga uzină Shoaiba 3 funcționează pe acest principiu, producând aproape 880.000 de metri cubi de apă zilnic.

Tehnologiile pentru desalinizarea apei de mare la scară industrială sunt utilizate într-o serie de instalații. Eficiența ridicată se obține prin metoda Distilării Multi-Efect (MED), care utilizează coloane multiple de distilare și încălzirea secvențială a fiecărei etape cu abur din etapa anterioară. Astfel de unități sunt adesea integrate cu centrale nucleare, reducând la minimum costurile.

Pentru întreprinderile agricole

Unele complexe agricole se confruntă adesea cu problema salinizării solului, care apare atunci când compușii ușor solubili se acumulează în concentrații dăunătoare plantelor. Irigarea regulată a terenurilor agricole cu apă desalinizată în zonele cu deficit de umiditate ajută la reducerea impactului negativ al irigării artificiale. Această metodă este utilizată pentru a elimina excesul de săruri din sistemul radicular al plantei prin udare abundentă.

Irigarea terenurilor agricole poate fi asigurată de instalații de desalinizare a apei, care produc distilat folosind metode termice sau cu membrană. Apa demineralizată este utilizată și pentru prepararea soluțiilor de îngrășăminte, a promotorilor de creștere și a produselor de protecție a plantelor. De asemenea, este utilizată pentru creșterea animalelor în fermele de lapte.

Aparate de desalinizare marine pentru nave și iahturi

În timpul navigației, este esențial să se asigure echipajului și utilajelor navei suficientă apă pentru nevoile sanitare, menajere și tehnice. Metodele moderne de producere a apei dulci din apa de mare se caracterizează printr-o productivitate relativ ridicată și niveluri ridicate de demineralizare. Navele utilizează în principal sisteme cu membrană cu consum redus de energie.

Un filtru de osmoză inversă transformă apa de mare în apă dulce în cantitățile necesare echipajului și altor nevoi. Lichidul rezultat este utilizat în generatoarele de abur și pentru răcirea sistemelor de propulsie și a sistemelor auxiliare. Unitățile funcționează atât în ​​mers, cât și în repaus și sunt conectate la sistemul electric de la bord.

Metode industriale de desalinizare a apei

Producătorii de top de echipamente de tratare a apei oferă o gamă eficientă de tehnologii de demineralizare. Cinci metode de conversie a apei de mare în apă dulce sunt cele mai utilizate :

* schimb de ioni;

* chimic;

* distilare;

* congelare;

* osmoză inversă.

Utilizarea unei anumite tehnologii este determinată de mai mulți factori: concentrația de sare din apa sursă, cerințele clientului privind distilatul și volumele de consum. Selecția echipamentului se bazează pe specificațiile tehnice și cerințele operaționale.

Desalinizarea prin schimb de ioni

Apa de mare conține o cantitate semnificativă de clorură de sodiu, aceasta fiind cea care îi conferă gustul amar și sărat. Filtrele de schimb ionic pentru transformarea apei de mare în apă dulce o purifică prin înlocuirea ionilor de sodiu încărcați pozitiv (Na + ) cu ioni de hidrogen (H + ) și a particulelor de clor încărcate negativ (Cl- ) cu grupări hidrat (OH- ) . Această tehnologie este eficientă la niveluri de mineralizare de maximum 2,5 g/l.

Această metodă poate fi utilizată pentru desalinizarea apei salmastre dintr-o casă privată, o cabană de vară sau o cabană. Unul dintre principalele dezavantaje ale metodei de schimb ionic este consumul ridicat de reactivi chimici utilizați pentru regenerarea filtrelor. Majoritatea sistemelor moderne sunt automatizate și funcționează fără intervenție umană.

Desalinizarea chimică

Tehnologia asigură demineralizarea eficientă a soluțiilor saturate. Instalațiile de desalinizare chimică a apei sunt echipate cu rezervoare pentru reactivi pe bază de argint și bariu și cu un sistem de dozare. Aceste substanțe reacționează cu sărurile, formând compuși insolubili care precipită.

Metoda chimică permite desalinizarea apei de mare cu un conținut ridicat de minerale, de până la 3,5 g/dm³ . Principalul dezavantaj al acestei tehnologii este toxicitatea ridicată a reactivilor utilizați. Lucrătorii care lucrează cu noi trebuie să poarte echipament de protecție respiratorie și oculară. Un alt dezavantaj este costul ridicat al substanțelor chimice utilizate.

Distilare

Distilarea termică a apei de mare în apă dulce se realizează prin evaporare la presiune ridicată, normală sau redusă. Instalațiile de desalinizare încălzesc soluția de alimentare, care este în cele din urmă separată în distilat și concentrat. Aburul, după condensare și răcire, este utilizat în scopuri potabile, menajere sau industriale, în timp ce soluția salină concentrată este drenată.

Tehnologia de distilare pentru extragerea apei dulci din apa de mare este extrem de energizantă. Instalațiile industriale sunt mari și sunt necesare echipamente pentru eliminarea în siguranță a concentratului. Distilarea cu membrană oferă cele mai bune rezultate. Aburul pur trece printr-o membrană poroasă, transformându-l în apă potabilă.

Congelare

Când apa de mare îngheață, aceasta cristalizează, lăsând o soluție salină concentrată pe fundul rezervorului. Purificarea ulterioară a apei potabile desalinizate se realizează folosind metoda hidratului de gaz. Gheața rezultată este tratată cu gaz carbon la temperatura și presiunea ambiantă specificate. Aceasta creează compuși cristalini de clatrat care se separă ușor de saramură și, după spălare, se topesc pentru a produce distilat.

Desalinizarea eficientă a apei sărate folosind hidrați de gaz este posibilă cu costuri energetice reduse. Un alt avantaj al acestei metode este absența proceselor de transfer de masă și căldură la suprafață. În consecință, nu se formează depuneri de săruri insolubile sau contaminanți biologici nocivi pe componentele interne ale echipamentului.

Osmoză inversă

Filtrarea cu membrană a apei de mare în apă dulce este potrivită pentru volume mari și poate funcționa continuu. Utilizarea pe scară largă a sistemelor de osmoză inversă se datorează:

- consum relativ redus de energie;

- nivel ridicat de automatizare a sistemelor de tratare a apei;

- grad excepțional de purificare de cel puțin 97-99%;

- proprietăți organoleptice excelente ale lichidului purificat.

Apă dulce de înaltă calitate este produsă din apa de mare folosind membrane de osmoză inversă și filtrare la presiuni ridicate, cuprinse între 25 și 60 bar. Unitățile de tratare a apei sunt echipate cu compresoare acționate electric și comenzi automate.

Desalinizarea apei prin osmoză inversă

Sistemele inovatoare de purificare a apei de mare cu o membrană semipermeabilă separă lichidul în două părți cu concentrații diferite de impurități. Structura poroasă permite trecerea moleculelor de H2O, reținând în același timp moleculele mai mari de sare și metal. Drept urmare, la intrare se formează o soluție saturată care conține o concentrație mare de compuși nocivi, care este apoi eliminată.

Metoda de osmoză inversă de purificare a apei de mare din săruri permite îndepărtarea particulelor din aceasta cu dimensiuni cuprinse între 0,0001 și 0,001 microni:

- sulfați;

- nitrați;

- coloranți;

- compuși organici;

- săruri de duritate.

Filtrele cu membrană de înaltă calitate pentru purificarea apei de mare constau din următoarele elemente:

- un sistem de precurățare în mai multe etape al elementelor filtrante mecanice și de adsorbție;

- modul cu membrană osmotică;

- pompe de înaltă presiune și circulație;

- dispozitive de control;

- conducte și valve.

Când se utilizează această metodă de purificare a apei pe mare și pe uscat, în fața membranei se creează o presiune mai mare decât presiunea osmotică. Modulul filtrează toți compușii cu greutate moleculară mare, dar permite trecerea gazelor dizolvate. Această proprietate conferă apei purificate un gust ușor acid, datorită dioxidului de carbon pe care îl conține.

Specialiștii noștri sunt pregătiți să proiecteze un sistem de desalinizare a apei cu capacitatea necesară, ținând cont de cerințele tehnice ale clientului.  

Costurile accesibile de desalinizare sunt asigurate prin optimizarea costurilor de achiziție a echipamentelor, fără intermediari, și prin minimizarea consumului de energie. Echipa noastră asigură livrarea la cheie și instalarea sistemelor de tratare a apei. Contracte de întreținere regulată sunt disponibile, dacă este necesar.

In cei peste 20 ani de activitate, am furnizat instalații de desalinizare atât pentru uz casnic, cât și pentru activități comerciale, hoteluri, pensiuni ferme de animale, comunități din Africa (Mauritania), Muntele Athos (Grecia), Emiratele Arabe, Iran, și alte locații unde am ajuns prin distribuitorii noștri.