Школа водных наук

Использование воды
Вода повсюду, что хорошо для всего человечества, поскольку вода необходима для жизни. Несмотря на то, что вода не всегда доступна в необходимом количестве и качестве для всех людей повсюду, люди научились получать и использовать воду для всех своих нужд, от питья, уборки, орошения сельскохозяйственных культур, производства электроэнергии и просто для развлечения.

Опреснение

Люди не могут пить соленую воду, но соленую воду можно превратить в пресную, для чего есть много применений. Этот процесс называется «опреснение», и он все чаще используется во всем мире для обеспечения людей необходимой пресной водой.

Жаждущий? Как насчет чашки прохладной освежающей морской воды?
Плавающий солнечный аппарат для опреснения морской воды
Плавающий солнечный дистиллятор используется для опреснения небольших количеств морской воды за счет испарения и конденсации .

Предоставлено : Landfall Navigation.

Нет, не понимайте нас буквально! Люди не могут пить соленую воду. Но соленую воду можно превратить в пресную , что и является целью этого портативного надувного солнечного аппарата (он даже упаковывается в крошечный пакет). Этот процесс называется опреснением, и он все чаще используется во всем мире для обеспечения людей необходимой пресной водой. Большая часть Соединенных Штатов имеет или может получить доступ к достаточным запасам пресной воды для питьевых целей. Но пресная вода может быть в дефиците во многих частях страны и мира. И по мере того, как население продолжает расти, нехватка пресной воды будет возникать все чаще, хотя бы в определенных местах. В некоторых районах соленая вода (например, из океана ) превращается в пресную для питья.

«Простое» препятствие, которое необходимо преодолеть, чтобы превратить морскую воду в пресную, — это удалить растворенную соль в морской воде. Это может показаться таким же простым, как кипячение морской воды в кастрюле, улавливание пара и его конденсация обратно в воду (дистилляция). Доступны и другие методы, но эти текущие технологические процессы должны осуществляться в большом масштабе, чтобы быть полезными для больших групп населения, а текущие процессы являются дорогостоящими, энергоемкими и включают крупномасштабные объекты.

Что делает воду соленой?
Что мы подразумеваем под «соленой водой»? Солевой раствор содержит значительные количества (называемые «концентрациями») растворенных солей. В данном случае концентрация — это количество (по весу) соли в воде, выраженное в «частях на миллион» (ppm). Если в воде концентрация растворенных солей составляет 10 000 частей на миллион, то один процент от веса воды приходится на растворенные соли.

Вот наши параметры для соленой воды:

Пресная вода — менее 1000 частей на миллион
Слабосоленая вода — от 1000 до 3000 частей на миллион.
Умеренно соленая вода — от 3000 до 10000 промилле
Сильно соленая вода — от 10 000 до 35 000 частей на миллион
Кстати, в океанской воде содержится около 35 000 промилле соли.

Вид на опреснительную установку обратного осмоса.
Вид на опреснительную установку обратного осмоса в Барселоне, Испания.

Предоставлено : Джеймс Греллье.

Мировая потребность в пресной воде
Дефицит пресноводных ресурсов и потребность в дополнительных запасах воды уже критически важны для многих засушливых регионов мира и будут приобретать все большее значение в будущем. Многие засушливые районы просто не имеют ресурсов пресной воды в виде поверхностных вод, таких как реки и озера. У них могут быть лишь ограниченные ресурсы подземных вод , некоторые из которых становятся более солоноватыми по мере продолжения добычи воды из водоносных горизонтов. Солнечное опреснение и испарение используется природой для образования дождя , который является основным источником пресной воды на Земле.

Другой метод: обратный осмос
Другой способ опреснения соленой воды — это процедура «обратного осмоса». Проще говоря, вода, содержащая растворенные молекулы соли, проталкивается через полупроницаемую мембрану (по сути, фильтр), в которой более крупные молекулы соли не проходят через отверстия мембраны, а более мелкие молекулы воды проходят.

Обратный осмос — эффективное средство для опреснения соленой воды, но оно более дорогое, чем другие методы. Поскольку в будущем цены снизятся, использование установок обратного осмоса для опреснения большого количества соленой воды должно стать более распространенным.

Опреснение — это не современная наука
Дистилляционное опреснение — одна из самых первых форм очистки воды в мире, и сегодня она по-прежнему является популярным решением для очистки воды во всем мире. В древние времена многие цивилизации использовали этот процесс на своих кораблях для преобразования морской воды в питьевую. Сегодня опреснительные установки используются для преобразования морской воды в питьевую на кораблях и во многих засушливых регионах мира, а также для очистки воды в других районах, загрязненной естественными и неестественными загрязнителями. Дистилляция, пожалуй, единственная технология очистки воды, которая наиболее полно снижает самый широкий спектр загрязняющих веществ в питьевой воде.

В природе этот основной процесс отвечает за круговорот воды (гидрологический) . Солнце поставляет энергию, которая заставляет воду испаряться из поверхностных источников, таких как озера, океаны и ручьи. В конечном итоге водяной пар вступает в контакт с более холодным воздухом, где снова конденсируется с образованием росы или дождя. Этот процесс можно имитировать искусственно и быстрее, чем в природе, используя альтернативные источники нагрева и охлаждения.

солнечная еще схема своими руками
Вы можете попробовать это дома!

Выкопать яму в земле
Поставьте на дно ямы таз, который будет использоваться для сбора конденсированной воды.
Накройте яму loosley с пластиковым листом (вы можете использовать камни или другие предметы , тяжелые , чтобы удерживать его на месте над ямой)
Убедитесь, что самая нижняя часть пластикового листа парит прямо над чашей.
Оставьте ловушку для воды на ночь, и утром можно будет набрать воду из миски.
Предоставлено : Даниэле Пуглиси.

Ваша собственная опреснительная установка
Помните, как вы смотрели на картинку вверху этой страницы, на которой запечатлен плавающий солнечный неподвижный объект? Тот же процесс, который управляет этим устройством, также может быть применен, если вы окажетесь в пустыне и захотите выпить воды.

Низкотехнологичный подход к достижению этого заключается в создании «солнечного аппарата», который использует солнечное тепло для запуска процесса дистилляции, чтобы вызвать образование росы на чем-то вроде пластиковой пленки. Диаграмма справа иллюстрирует это. Использование морской воды или растительного материала в корпусе дистиллятора создает влажный воздух, который из-за кожуха, образованного пластиковым листом, нагревается солнцем. Влажный воздух конденсирует капли воды на нижней стороне пластикового листа, и из-за поверхностного натяжения капли воды прилипают к листу и перемещаются вниз в желоб, из которого они могут потребляться.

Некоторые факты об опреснении

Подсчитано, что около 30% орошаемых земель мира страдают от проблем с засолением, и считается, что их восстановление обходится очень дорого.
По данным Международной опреснительной ассоциации, в июне 2015 года во всем мире работало 18 426 опреснительных установок, производящих 86,8 миллиона кубических метров воды в день, обеспечивая водой 300 миллионов человек. Это число увеличилось с 78,4 млн кубометров в 2013 году, что на 10,71% больше, чем за 2 года.
Наиболее важные пользователи опресненной воды находятся на Ближнем Востоке (в основном Саудовская Аравия, Кувейт, Объединенные Арабские Эмираты, Катар и Бахрейн), которые используют около 70% мировых мощностей; и в Северной Африке (в основном в Ливии и Алжире), где используется около 6% мировых мощностей.
Среди промышленно развитых стран Соединенные Штаты являются одним из наиболее важных пользователей опресненной воды, особенно в Калифорнии и некоторых частях Флориды. Стоимость опреснения помешала более частому использованию опреснителя.

Чтобы получить дополнительные сведения о опреснительных / опреснительных установках, перейдите по ссылкам ниже.

Опреснение: ограничения и проблемы (Hinkenbien, 2004)
Безопасная питьевая вода после опреснения (Всемирная организация здравоохранения)
Факты об опреснении (Совет по развитию водных ресурсов Техаса)

* Часть этой информации поступила от Фонда образования в области водных ресурсов и от Государственной администрации Corpus Christi TAMU-CC.