22.10.2003 09:19
В Исследовательском Центре им. М.В. Келдыша усовершенствовали методику опреснения морской воды методом обратного осмоса, одновременно решив две проблемы: энергосбережение при опреснении морской воды и уменьшение негативного влияния сбросных вод на окружающую среду.
Известный рабочий способ получения механической или электрической энергии в осмотической установке реализуется посредством разделения раствора и растворителя полупроницаемой мембраной. По одну сторону мембраны подают растворитель из источника растворителя, а по другую сторону подают раствор из источника раствора и отводят отработанный раствор в устройство-преобразователь энергии осмотического массопереноса в механическую или электрическую энергию.
Ограниченность по используемым средам, участвующим в процессе получения энергии √ существенный недостаток данного метода. Наибольший эффект осмотического массопереноса достигается при использовании раствора и растворителя. Чем выше концентрация солей в растворе, тем большую мощность можно получить с единицы площади полупроницаемой мембраны. Но для практической реализации требуется наличие отдельного источника растворителя (пресной воды) и отдельного источника раствора (морской или другой соленой воды), например, при впадении реки в море. Это требует проведения НИР и ОКР, направленных на разработку осмотических электростанций, экономически конкурентоспособных по сравнению с традиционными электростанциями.
Получение пресной воды из соленой сопряжено с высокими затратами энергии. Как правило, в результате опреснения исходную морскую или иную соленую воду с помощью известных методов (дистилляция, обратный осмос, электродиализ, вымораживание и др.) разделяют на пресную воду и солевой концентрат. Концентрация солей в концентрате существенно выше (в 1,5-2 раза), чем концентрация солей в исходной воде. Концентрат сбрасывают обратно в море. Сброс концентрата в море вызывает экологические проблемы в местах сброса, поэтому применяют специальные устройства для смешения концентрата с морской водой.
Все это сопряжено с большими расходами и сложностью всей рабочей конструкции установки, выполняющей опреснение, очистку остатков, водоотвод и пр. функции.
В Исследовательском Центре им. М.В. Келдыша усовершенствовали методику опреснения морской воды методом обратного осмоса, одновременно решив две проблемы: энергосбережение при опреснении морской воды и уменьшение негативного влияния сбросных вод на окружающую среду.
Такой технический результат был достигнут путем организации процесса осмотического массопереноса через полупроницаемую мембрану. По разные стороны полупроницаемой мембраны подают противотоком солевые растворы различной концентрации. В качестве источника раствора высокой концентрации используют концентрат, получающийся в результате обратноосмотического процесса опреснения соленой воды. В качестве раствора низкой концентрации используют соленую исходную воду. Отработанный раствор отводят под давлением, равным половине перепада осмотических давлений в устройство-преобразователь энергии. В растворы могут быть добавлены химические реагенты.
Использование в качестве рабочих тел концентрата и исходной соленой воды позволяет вернуть в цикл опреснения части затраченной энергии, а также понизить концентрацию сбросных вод.
Применение схемы подачи рабочих тел противотоком позволяет повысить эффективность регенерации энергии.
Отвод отработанного раствора под давлением, равным половине перепада осмотических давлений, обеспечивает в процессе осмотического массопереноса получение максимальной мощности с единицы площади полупроницаемой мембраны. Добавление химических реагентов в растворы предотвратит отложение плохо растворимых солей жесткости на поверхности мембраны и позволит продлить срок ее службы.
Изобретение основано на использовании эффекта самопроизвольного проникновения растворителя в раствор через полупроницаемую мембрану, движущей силой которого является разность концентраций солей по разные стороны мембраны. Концентрат, который образуется в процессе опреснения, по сравнению с морской водой обладает более высоким химическим потенциалом (изобарно, изотермическим потенциалом Гиббса). Использование разницы химических потенциалов концентрата и исходной морской воды позволяет одновременно продвинуться на пути решения двух проблем. Вернуть часть затраченной энергии обратно в процесс опреснения и существенно понизить концентрацию сбросных вод.
Интенсивность осмотического массопереноса зависит от разницы концентрации солей и разницы давления по обе стороны мембраны, а также от условий обтекания мембраны растворами с разных сторон и свойств мембраны (толщина, селективность, проницаемость и др.).
Успешной реализации новой схемы установки способствует то, что часть оборудования, необходимого для организации процесса осмотического массопереноса (система подачи исходной воды, системы водоподготовки воды, система сброса концентрата, устройства по регенерации потенциальной (давление) энергии концентрата и др.), как правило, входят в состав опреснительных установок.
Информация для контакта:
125438, Москва, ул. Онежская, 8, ФГУП "Исследовательский центр им. М.В. Келдыша", И.А. Коршуновой
Телефон: 7 095 456-4608, Факс: 7 095 456-8228, E-mail: kerc@elnet.msk.ru
Дата публикации: 22 октября 2003
Источник: SciTecLibrary.ru
добавить ресурс
.gif){kind=small}
Переработка мусора:
ТБО и другие проблемы современности:
© Дизайн Студии РОМАрт, 2004.