Способ получения питьевой воды путем холодного опреснения высокоминерализованных водных растворов и устройство для его осуществления
Изобретение относится к технике получения питьевой воды опреснением высокоминерализованной, преимущественно морской, воды. Способ включает многократное дробное озонирование исходной воды малыми порциями озона или озоносодержащей смеси в импульсных электромагнитных полях с наносекундными фронтами. Устройство выполнено в виде четырех основных блоков, в первом из которых в возбудителе и озонаторе образуется однородная парогазовая смесь. Во втором блоке водный раствор обрабатывают в гидродинамическом кавитаторе и флотаторе. Фильтрацию осуществляют в третьем блоке с получением технической воды. Техническая вода подвергается тонкой очистке в четвертом блоке в ультрацентрифуге с сильным электрическим полем и в сепараторах. Устройство содержит дополнительный пятый блок - ионизатор воды и шестой блок - дистиллятор. Технический результат состоит в уменьшении затрат электроэнергии при высокой производительности. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.
Изобретение относится к технике обработки воды, а именно к технологии получения питьевой воды из горько-соленых высокоминерализованных водных растворов, в частности из морской воды. Предложенная технология холодного опреснения предназначена для получения питьевой воды, в том числе, со свойствами лечебной или талой воды. Изобретение позволяет получить питьевую воду с повышенной концентрацией растворенного в ней кислорода с нейтральным значением водородного числа (рН в диапазоне 6,9-7,2) и с ионным числом М<0,4.
Известны технологии опреснения морской воды, основанные на принципах обратного осмоса или электродиализа, позволяющие получить воду, состав которой отвечает технической. (Г.Н.Николадзе. Системы водоподготовки, М., Высшая школа, 1997 г., с.137).
К недостатками этих технологий относится возможность получения только технической воды, что требует ее последующей очистки и обеззараживания, необходимость применения высоконапорных насосов большой мощности, что приводит к высоким энергозатратам, обязательное наличие систем удаления рассола и последующей его переработки на специальном оборудовании или возврата рассола в процесс, что ведет к снижению производительности установок обессоливания.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является принятая за прототип электроразрядная технология очистки и обеззараживания воды, где в качестве инструмента используется квазиобъемный разряд в водовоздушной среде (Н.А.Яворский и др. Очистка воды с применением электроразрядной обработки. - Водоснабжение и санитарная техника, 2000 г., №5, с.12-14).
Способ содержит операции озонирования и гидромеханической кавитации высокоминерализованной исходной воды до получения однородного двухфазного состояния с выравниванием гидродинамических параметров, воздействия электромагнитных полей и облучения в ультрафиолетовом свете, что обеспечивает ее обеззараживание, операции пеноудаления, фильтрации примесей, гравитационной сепарации с раздельным отбором очищенной воды и рассола.
Недостатком известного способа является необходимость высоких энергетических затрат, связанных с потребностью большого расхода аэродинамических потоков на обрабатываемую воду. Процесс протекает при повышенных температуре и давлении.
Известный способ реализован в водоочистной установке, основными узлами которой является колонна в комплекте с озонатором и источником питания, бак реактор, перекачивающие насосы, фильтры, насос для промывки фильтров, блок автоматики, приборное оформление. В качестве аэратора используется противоточная вентиляторная градирня. Исходная вода распыляется эжектором и по загрузке аэратора стекает вниз. Воздух вентилятором подается навстречу потоку воды снизу вверх. Озонатор размещен непосредственно в водовоздушном потоке и выполнен в виде газоразрядного блока, обеспечивающего импульсный барьерный разряд, сопровождающийся УФ-излучением (описание установки "Импульс". Н.А.Яворский и др. Очистка воды с применением электроразрядной обработки. - Водоснабжение и санитарная техника, 2000 г., №5, с.12-14).
Известная установка при больших массогабаритных характеристиках (высота аэратора составляет 3,5-4 м) не обеспечивает достаточную производительность, которая на порядок ниже агрегатов обратного осмоса. Кроме того, для получения однородного потока в типовой вентиляторной градирне с тремя и более зонами аэропотока процесс проводится при повышенных температуре и давлении.
Задача настоящего изобретения состоит в создании технологии получения питьевой воды путем холодного опреснения высокоминерализованной, например морской, воды с любой концентрацией (C∑) суммарных солей (0,05<C∑<150 г/л).
Техническим результатом является минимизация затрат электроэнергии, удешевление процесса, возможность придания питьевой воде лечебных свойств и создание устройства реализующего способ, обладающего высокой производительностью при снижении массогабаритных характеристик.
Технический результат достигается тем, что в способе получения питьевой воды путем холодного опреснения высокоминерализованных водных растворов, включающем операции озонирования исходной воды (ИВ) до получения однородного двухфазного состояния с выравниванием гидродинамических параметров, воздействие импульсными электромагнитными полями и облучение в ультрафиолетовом спектре, последующее осаждение солей, гравитационную сепарацию с раздельным отбором очищенной воды и рассола, исходная вода подвергается воздействию импульсными электромагнитными полями многократно с наносекундной продолжительностью. Первичное воздействие осуществляется импульсными электромагнитными полями с независимыми регулируемыми амплитудами импульсов напряжения и тока с наносекундными фронтами в зависимости от концентрации суммарных солей. Озонирование проводится дробным многократным порционным воздействием озонокислородной и/или озоновоздушной смесью одновременными с гидромеханической кавитацией, электрогидравлическим ударом и отбором выделяемых солей, расщеплением воды на резонансной частоте межмолекулярных связей с последующим центрифугированием в ионизирующем импульсно-частотном электромагнитном поле напряженностью не менее 20,5 кВ/см, с повторным образованием аэрозолей и их сепарации в электростатических полях постоянной и переменной напряженности поля, с дальнейшим разделением и отбором очищенной воды с заданными свойствами и осаждением солей, причем процесс происходит при нормальной температуре. При этом электромагнитное воздействие осуществляется наложением постоянного и переменного токов с напряженностью полей 2,5-3 кВ/см с регулировкой результирующего СВЧ-поля. Кроме того, резонансная частота молекулярной связи для исходной воды с содержанием солей 0,3-5 г/л составляет 3,5-8,5 кГц, при концентрации от 5 до 35 г/л - от 10 до 38 кГц. При концентрации суммарных солей в исходной воде от 0,3 до 5 г/л уровень напряженности результирующего поля составляет 12-16 кВ/см, а при концентрации от 5 до 35 г/л напряженность поля 20,5-21,5 кВ/см. При этом при повторном образовании аэрозолей амплитуда импульсов тока не менее 1,2 кА, при концентрации солей от 0,3 до 5 г/л и 15 кА - при концентрации солей от 5 до 35 г/л. При повторном образовании аэрозолей в потоке на гидромеханическую кавитацию накладывается электрогидравлический удар с синхронным наложением вращающегося магнитного поля с амплитудами магнитной индукции не ниже 1,4 Тл при концентрации солей 0,3-5 г/л до 3,7 Тл при концентрации солей 5-35 г/л. Кроме того, при концентрации солей до 150 г/л исходная вода перед обработкой разбавляется дистиллированной водой до концентрации не более 50 г/л.
Технический результат при создании устройства для реализации предложенного способа достигается тем, что, установка для холодного опреснения высокоминерализованных водных растворов, содержащая устройство озонирования, источники питания, источники выработки озоносодержащего газа, перекачивающие насосы и фильтры, выполнена в виде четырех основных блоков, установленных последовательно по потоку обрабатываемой воды: блока возбуждения исходной воды в электромагнитных полях с наложением СВЧ-полей, содержащего возбудитель с системой электродов и струйный аппарат, блока озонирования и получения технической воды, состоящего из гидромеханического кавитатора с электродинамическим флотатором, блока получения питьевой воды, состоящего из последовательно установленных многорядового и молекулярно-магнитных фильтров и гравитационного сепаратора, блока электрогидродинамического распылителя-сепаратора, состоящего из центрифуги, помещенной в электромагнитное поле с напряжённостью 20,5 - 21,5 кВ/см и по меньшей мере из двух электростатических сепараторов. Кроме того, установка содержит дополнительный блок получения медицинской и питьевой воды повышенного качества, выполненный в виде типового ионизатора жидкости и блок получения дистиллята. Новизна предложенного способа состоит в том, что исходная вода многократно озонируется малыми дозами озонокислородной смеси, что обеспечивается воздействием импульсными электромагнитными полями с наносекундной продолжительностью.Таким образом, активация исходной воды в импульсных электромагнитных полях с независимыми регулируемыми амплитудами импульсов напряжения и тока с наносекундными фронтами обеспечивает резкое ослабление молекулярных связей, что позволяет осуществить более тонкую диспергацию. Диполи под действием электромагнитного поля приобретают определенную ориентацию, что позволяет разделять раствор (классифицировать) на отдельные потоки однотипных составляющих с одноименным зарядом. Уменьшение сил межмолекулярного притяжения делает возможной диспергацию жидкости на молекулярном уровне. Обеспечивается активация жидкости, тонкая диспергация и длительная сохранность в двухфазном состоянии. Выбранные параметры воздействия на воду подтверждены экспериментально и хорошо согласуются с теоретическими исследованиями (Летников Н.И. Р-Т активация воды. - М.: Наука, 1980, с.67-69, 91-94).
На чертеже изображена принципиальная технологическая схема водоочистной установки.
Установка выполнена в виде пяти основных блоков, соединенных в технологическую линию последовательно по потоку обрабатываемой воды: блока I, предназначенного для возбуждения исходной воды (ИВ) в электромагнитных полях с наложением СВЧ-поля, блока II - озонирования ИВ, блока III фильтрации и получения технической воды, блока IV - системы тонкой очистки, классификации и сепарации, получения питьевой воды и дополнительных блоков V - получения медицинской и питьевой воды повышенного качества (oxi-воды) и VI - дистиллятора, который включается в процесс только в случае, когда суммарная концентрация солей в исходной воде превышает 50 г/л.
Блок I состоит из возбудителя 1, выполненного в виде емкости, например, в виде трубы из диэлектрика или металлопластика с встроенными электродами, две пары которых образуют взаимно перпендикулярные постоянное и переменное электромагнитные поля. Емкость размещена внутри соленоида, подключенного к высоковольтному генератору импульсного тока 2, например, ГИТ-25-10 - генератор емкостных токов - емкостной накопитель с емкостью в ударе в 1 мкФ с энергией 1 Дж. В этом блоке размещен второй основной элемент - озонатор, выполненный в виде типового генератора озона, подключенного к струйному аппарату с эжектором 3, соединенным с импульсным источником питания, например, кабельным генератором импульсных напряжений ГИАН. Здесь же установлен и дополнительный эжектор 4 подачи дистиллированной воды.
Блок II состоит из маломощного насоса 5, подающего воду в гидромеханический кавитатор 6, и флотатора 7.
Блок III содержит типовой многорядовый фильтр и/или ряд фильтров 8 и 9, позволяющих отделить из потока частицы и органику. На выходе из этого блока размещены накопительные емкости 10 для сбора осадка и для очищенной воды 11, обладающей свойствами технической.
Блок IV состоит из центрифуги 12, классификатора 13 с электростатическим полем переменной напряженности и сепаратора 14 с электростатическим полем напряженностью не ниже 2 кВ/см и накопительной емкости 15 для воды с характеристикой питьевой согласно ГОСТ 2874-82.
Блок V представляет собой ионизатор для разделения питьевой воды по водородному числу на медицинскую и лечебную, например, медицинский ионизатор переработки водопроводной воды в oxi-воду ИВТИ-12.
Блок VI - дистиллятор.
Получение питьевой воды способом холодного опреснения реализуется в созданной установке следующим образом.
Исходная вода в возбудителе 1 подвергается воздействию электромагнитных полей, которые являются альтернативой воздействию мощным ультразвуком, но с существенно большим КПД из-за возможного изменения частоты и амплитуды колебаний акустических волн путем подбора соотношений электростатического поля с регулируемыми электромагнитным и СВЧ-полями при суммарных энергозатратах на порядок меньших, чем при применении непосредственно ультразвука (см. Харт Э. Электрофизические и гидродинамические свойства мощных электрических разрядов в воде. - М.: Атомиздат, 1978 г., с.112).
В результате такой комбинации полей в рабочем объеме возбудителя 1 создаются поперечные и продольные акустические волны, амплитуды и частоты которых регулируются с помощью высоковольтных источников 2, что позволяет осуществлять колебательные процессы кластеров исходной воды и частично их разрушать.
Экспериментально было установлено, что оптимальные параметры обработки соответствуют значениям полей:
- для электростатического поля постоянного тока рабочая напряженность ≈2,5 кВ/см, такая же напряженность и для электромагнитного поля переменного тока с диапазоном частот 400-1500 Гц, которые обеспечиваются типовыми источниками.
- напряженность СВЧ-поля определялась уровнем напряжения на выходе генератора импульсных токов и в зависимости от концентрации солей в ИВ варьировалась от 12-16 кВ до 20,5-21,5 кВ при амплитудах импульсов тока в диапазоне 1,2-15 кА.
В возбудителе 1 происходит перевод ИВ в двухфазное состояние при высоких скоростях потока (10-20 м/сек), который поступает в струйный аппарат 3, где происходит озонолиз солей и увеличение концентрации растворенного в ИВ кислорода путем подачи озонокислородной смеси из озонатора 4. На выходе из блока I рабочая среда представляет собой обеззараженную однородную парогазовую смесь, из которой частично удалены соли железа и кальция, а также ряд сульфидов и нитритов. Их удаление осуществляется стандартными методами, например, путем пропускания через многорядовый фильтр гранульного типа или в противотоке через пористые мембраны диэлектрического или металлического типа.
Для выравнивания гидродинамических давлений и скоростей смеси типовым водяным насосом 5 малой мощности (нами использовались насосы RT-8 и R-60) рабочая среда подается в гидромеханический кавитатор 6, где подвергается мощному суммарному гидравлическому удару с наложением электрического наносекундного разряда в воде и дополнительному озонированию для поддержания концентрации растворенного кислорода не ниже 20 мг/л. Для этого к стандартному гидромеханическому кавитатору (например, кавитатор Жуковского или Л. Седого) подведено высокое импульсное напряжение величиной, равной пробивному критическому сечению кавитатора. При этом входная скорость потока рабочей среды поддерживается около 10 м/с для воды с содержанием от 0,3 до 5 г/л и около 20 м/с при содержании солей от 5 до 35 г/л. При электрическом пробое в критическом сечении кавитатора одновременно с появлением ударной волны осуществляется повторное озонирование за счет перепада давления.
В зоне кавитации образуется однородная парогазовая смесь, которая подается на вход электрогидродинамического флотатора 7. Флотатор представляет собой циллиндрический корпус, в котором размещены заполненные водой разрядники, соединенные с импульсными источниками тока. В простейшем случае был использован лабиринт-встряхиватель, представляющий собой стандартный элемент импульсной техники для любой жидкости (например, см. Вовк И.Т. Новое в теории и практике электрогидравлического эффекта. - Киев: Наукова думка, 1982 г., с.184).
При срабатывании разрядников во флотаторе возникают продольно-поперечные волны, передающие акустические напряжения на транспортируемый поток. Эти волны препятствуют осаждению солей и регулируют экспозицию транспорта потока на выходе из флотатора. На выходе флотатора рабочая смесь из-за суммарных процессов озонолиза, гидроудара акустических волн и излучений содержит разрушенные кластеры водного раствора, гидроокислы, скоагулированные в частицах, соли металлов Fe, Mn, Mg и Са, органику. Состав зависит от состава суммарных солей ИВ.
Полученный таким образом водный раствор подается в блок фильтрации III - на типовой многорядовый фильтр или ряд фильтров 8, например стандартный ряд фильтров из пористой металлокерамики, или стандартные мембранные фильтры 9. Наличие в потоке избытка озона и растворенного в ней активного кислорода обеспечивает регенерацию абсорбционных свойств металлокерамики и мембран, что позволяет отказаться от использования химреактивов или периодической замены фильтров.
Получаемый при этом осадок, состоящий из органических соединений и неорганики, извлекается раздельно либо совместно в емкость 10 и может использоваться для дальнейшей переработки: получения морской соли заданного состава, извлечения органики для выработки биогумуса и т.п.
На выходе блока III в сборнике 11 получается вода, отвечающая требованиям технической воды для промышленного использования.
Питьевая вода получается обработкой технической в блоке IV тонкой очистки, куда она подается насосом в центрифугу 12, а затем в систему классификатора 13 с электростатическим полем переменной напряженности и сепаратора 14 напряженностью 2кВ/см, образующих не менее двух электростатических полей. Особенность обработки в этом блоке состоит в том, что центрифуга помещена в электромагнитное поле с напряженностью более 20,5 кВ/см. Это достигается тем, что ультрацентрифуга, например дисковая со скоростью 3000 об/мин и диаметре в 120 мм, помещена в поле высоковольтного электрода, на который подается импульс тока в 1,2 кА. Внутри потока возникает униполярный коронный разряд в форме факела. При этом в потоке происходит разделение по массе (классификация), зарядка капель по диэлектрическим свойствам и электропроводности, в результате чего образуются три или больше потоков: чистая вода, техническая вода, не успевшая полностью преобразоваться, и осадок. Это разделение происходит в электростатических классификаторе 13 и сепараторе 14, подключенных к тому же высоковольтному источнику, что и центрифуга 12. Для повышения растворимости кислорода и интенсификации озонолиза в центрифугу дополнительно подается озонокислородная смесь от озонатора ГО.
На выходе блока IV получаем питьевую воду в соответствии с Сан-Пин 2002, которая накапливается в емкости 15 и далее поступает в распределительную сеть питьевой воды.
Осадок из классификатора 13 направляется в накопительную емкость 10.
При желании получит воду с лечебными свойствами питьевая вода из блока IV подается в блок V, например в медицинский ионизатор, в котором достигается требуемая концентрация растворенного кислорода СО2>20 мг/л и поддерживается нейтральный водородный показатель рН (6,9≤рН≤7,1).
При необходимости опреснения исходной воды с содержанием солей до 150 мг/л в блок I до стадии озонирования подается дистиллированная вода из блока VI, например, химотронного плазмотрона (патент РФ 2171863), в количестве всего не более 10%, снижая суммарную концентрацию солей до 30-50 г/л. Все процессы происходят при нормальной температуре (20°С) и без использования химреагентов.
Режимные характеристики предложенного способа получены экспериментальным путем на построенной полномасштабной опытной установке производительностью 6 л/мин. Размеры установки составляют 2000×1400×1120 мм3, что выгодно отличает ее от прототипа, а расход электроэнергии составляет всего 8 Вт·ч/м3 (установленная мощность 1,2 кВт), что выгодно отличает ее от прототипа (50 Вт·ч/м3).
Объективное достижение технического результата подтверждается сравнительными исследованиями параметров питьевой воды, полученной известными и предложенным способами, что подтверждается следующими данными.
В табл.1, 2 приведены данные сопоставительного анализа ионного состава и параметров питьевой воды, полученной предложенным способом, и питьевой воды, полученной опреснением морской воды методом обратного осмоса (по данным Бейгельбруд Г.М., Габленко В.Г. Технология получения питьевой воды из морской. Дубна, Перспектива, 2001, с.67) и предложенным способом на опытной установке.
| Таблица 1 | |||||
| Ионный состав питьевой воды [мг×л-1] | |||||
| № п/п | Элементы состава воды | Исходная морская вода | Метод обратный осмос [5] | По предложенному способу | |
| одноступенчатый | двухступенчатый | ||||
| 1 | Са2+ | 12 | 6,2 | 2,1 | 2,75 |
| 2 | Mg2+ | 27 | 5,1 | 3,2 | 3,24 |
| 3 | Na+ | 151 | 68 | 54 | 27,5 |
| 4 | Cl- | 350 | 170 | 91,4 | 42,8 |
| 5 | SO4 2- | 169 | 124 | 82,3 | 65 |
| 6 | НСО3 - | 24 | 21,5 | 8,7 | 6,9 |
| 7 | Жесткость мг-экв×л-1 | 0,7 | 0,46 | 0,38 | 0,4 |
| 8 | Суммарная концентрация карбонатов | 1,76 | 0,8 | 0,1 | 0,08 |
| 9 | Общая минерализация, M1 | 787 | 623 | 145 | 120 |
| 10 | Сухой остаток | 568 | 500 | 132 | 127 |
| 11 | NH4 + | 1,2 | 0,7 | 0,5 | 0,45 |
| 12 | РН | 8,2 | 7,1 | 6,65 | 6,9 |
| Таблица 2 | |||||
| Характерные параметры исследуемых вод | |||||
| № п/п | Показатель | Ед. изм. | ИВ, исходная вода | Обратный осмос [5] | По предложенному способу |
| 1 | Хлорность | % | 22,6 | 9,5 | 4,7 |
| 2 | Суммарное содержание соли, С∑ | г/л | 37,1 | 3,9 | 1,27 |
| 3 | Концентрация растворенного кислорода, СО2 | мг/л | 4,39 | 5,1 | 7,9-11,0 |
| 4 | Водородное число, рН | ед рН | 8,2 | 7,3 | 7.1 |
| 5 | Фосфаты | мкг/л | 22 | 22 | 14 |
| 6 | Нитриты | мкг/л | 34 | 27 | 137,4-17,9 |
| 7 | Нитраты | мкг/л | 72 | 64 | 38 |
| 8 | Аммиак, NH3 | мкг/л | 850 | 175 | 82 |
| 9 | Диоксид углерода, CO2 | % | 0,45 | 0,4 | 0,2 |
| 10 | Йод(I) | мг/л | 1,1 | 1,1 | 0,06 |
| 11 | Серебро | мг/л | 0,005 | 0,005 | 0,003 |
| 12 | Щелочность | мг-экв/л | 3,1 | 2,4 | 2 |
| 13 | Соотношение щелочности к хлорности | ALK/Св×103 | 325 | 118 | 160 |
| 14 | Углекислый газ | г-моль/л ×10-6 | 22,57 | 13,5 | 10,2 |
| 15 | Парциальное давление, СО2 | pCO2×10-5 мПа | 7,6 | 5,7 | 3.2 |
| 16 | ХПК | мг/л | 19,56 | 9.8 | 2,1 |
| 17 | БРК | мг/л | 6 | 4,2 | 0,6 |
| 18 | Бикарбонаты | г-ион/л ×10-3 | 2,2 | 1,4 | 1,3 |
| 19 | Карбонаты | г-ион/л ×10-3 | 0,19 | 0,1 | 0,06 |
| 20 | Атразин | мкг/л | 0,27 | 0,2 | 0,01 |
| 21 | Симазин | мкг(л) | 0,2 | 0,1 | - |
| 22 | Комплексный показатель токсичности по SUM тригалеметанов | ед. | 0,5 | 0,5 | следы |
| 23 | Термотолерантные коли-бактерии | КОЕ/100 мл | до 120 | 100 | отсутствие в 300 |
| 24 | Глюкозоположительные коли-бактерии | КОЕ/100 мл | до 40 | 25 в 300 | отсутствуют |
| 25 | Споры сультифитред клостридий | КОЕ/100 мл | до.100 | 65 | отсутствие в 20 |
| 26 | Колифаги | БОЕ/100 мл | до 1000 кл | 500 кл | отсутствуют |
| 27 | Осцисты криптоспор | кол-во/50 л | до 10 | до 10 | отсутствуют |
| 28 | Цисты лямблий | кол-во/50 л | до 20 | до 15 | отсутствуют |
| 29 | Яйца гельминтов | кол-во/50 л | до 10 | есть | отсутствуют |
| 30 | Общее количество бактерий | КОЕ/100 мл | до 100 | до 50 | менее 5-10 в 1000 мл |
Эффективность предложенного способа холодного опреснения морской воды подтверждается сопоставлением состава питьевой воды г. Москвы, отвечающей ГОСТ-2874-84 и полученной по предложенной технологии на опытной установке (в качестве морской использована вода с суммарным содержанием солей 87 г/л).
| Таблица 3 | ||||
| Анализ питьевой воды по нормативным данным | ||||
| № п/п | Наименование элемента | Размерность, ед. изм. | Питьевая вода, г. Москва | Состав по предложенному способу |
| 1 | Аммоний - ион | мг/дм3 | 0,23 | 0,05 |
| 2 | Нитраты | мг/дм3 | 3,2 | 1,4 |
| 3 | Нитриты | мг/дм3 | 0,06 | 1,7 |
| 4 | Водородное число рН | ед.рН | 7,4 | 7,1 |
| 5 | Перманганатная окисляемость | мго/дм3 | 4,5 | 7,9-11,0 |
| 6 | Железо общее | мг/дм3 | 0,05 | 0,3 |
| 7 | Железо (III) | мг/дм3 | <0,1 | 0,07 |
| 8 | Жесткость общая | м-моль/дм3 | 6,7 | 3,7 |
| 9 | Кадмий | мг/дм3 | <0,01 | след |
| 10 | Кальций | мг/дм3 | 48 | 28 |
| 11 | Магний | мг/дм3 | 12,4 | 5,4 |
| 12 | Марганец | мг/дм3 | 0,045 | 0,05 |
| 13 | Медь | мг/дм3 | 0,009 | 1 |
| 14 | Нефтепродукты | мг/дм3 | 0,04 | нет |
| 15 | Никель | мг/дм3 | 0,07 | 0,02 |
| 16 | Свинец | мг/дм3 | <0,001 | 0,01 |
| 17 | Сульфаты | мг/дм3 | 12,6 | 15 |
| 18 | Сухой остаток | мг/дм3 | 266 | 140 |
| 19 | Фенолы | мг/дм3 | 1,68 | 0,58 |
| 20 | Фосфаты | мг/дм3 | 0,06 | 0,035 |
| 21 | Фториды | мг/дм3 | 0,6 | 0,4 |
| 22 | Хлориды | мг/дм3 | 17,6 | 0,15 |
| 23 | Хром общий | мг/дм3 | <0,01 | 0,05 |
| 24 | Цинк | мг/дм3 | 0,6 | 0,3 |
| 25 | Щелочность | м-моль/дм3 | 2,5 | 1,75 |
Таким образом, предложен способ, представляющий новый технологический процесс холодного опреснения высокоминерализованных водных растворов, эффективность которого обусловлена наличием и последовательностью операций, наносекундным импульсным воздействием электромагнитных полей, возможностью опреснять воду с любым содержанием солей. Установка, реализующая этот способ, позволяет минимизировать затраты электроэнергии, имеет значительно меньшие массогабаритные характеристики при высокой производительности, не нуждается в участии в процессе обслуживающего персонала. Неоспоримым достоинством установки является возможность ее создания с использованием стандартных устройств, применяемых в настоящее время в других областях техники.
1. Способ получения питьевой воды путем холодного опреснения высокоминерализованных водных растворов, включающий операции озонирования исходной воды до получения однородного двухфазного состояния с выравниванием гидродинамических параметров, воздействие импульсными электромагнитными полями и облучение в ультрафиолетовом спектре, последующее осаждение солей, гравитационную сепарацию с раздельным отбором очищенной воды и рассола, отличающийся тем, что воздействию импульсными электромагнитными полями исходная вода подвергается многократно с наносекундной продолжительностью, первичное воздействие осуществляется импульсными электромагнитными полями с независимыми регулируемыми амплитудами импульсов напряжения и тока в зависимости от концентрации суммарных солей, с наносекундными фронтами, озонирование проводится дробным многократным порционным воздействием озонокислородной и/или озоновоздушной смесью, одновременными с гидромеханической кавитацией и электрогидравлическим ударом и отбором выделяемых солей, расщеплением воды на резонансной частоте межмолекулярных связей с последующим центрифугированием в ионизирующем импульсно-частотном электромагнитном поле напряженностью не менее 20,5 кВ/см, с повторным образованием аэрозолей и их сепарацией в электростатических полях постоянной и переменной напряженности, дальнейшим разделением и отбором очищенной воды с заданными свойствами и осаждением солей, при этом процесс происходит при нормальной температуре.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что электромагнитное воздействие осуществляется наложением постоянного и переменного токов с напряженностью полей 2,5-3 кВ/см с регулировкой результирующего СВЧ-поля, частота импульсов которого определяется концентрацией суммарных солей в исходной воде.
3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что резонансная частота межмолекулярных связей для исходной воды с содержанием солей от 0,3 до 5 г/л составляет 3,5-8,5 кГц, а при концентрации от 5 до 35 г/л - от 10 до 38 кГц.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при концентрации суммарных солей в исходной воде от 0,3 до 5 г/л применяется напряженность результирующего поля 12-16 кВ/см, а при концентрации от 5 до 35 г/л напряженность поля 20,5-21,5 кВ/см, при этом при повторном образовании аэрозолей амплитуда импульсов тока не менее 1,2 кА при концентрации от 0,3 до 5 г/л и 15 кА при концентрации от 5 до 35 г/л.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что при повторном образовании аэрозолей на гидромеханическую кавитацию накладывается электрогидравлический удар с синхронным наложением вращающегося магнитного поля с амплитудами от 1,4 Тл при концентрации солей 0,3-5 г/л и 3,7 Тл при концентрации солей 5-35 г/л.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что при концентрации солей до 150 г/л исходная вода перед обработкой разбавляется дистиллированной водой до концентрации солей 50 г/л.
7. Установка для холодного опреснения высокоминерализованных водных растворов, содержащая устройство озонирования, источники электропитания, перекачивающие насосы и источники выработки озоносодержащего газа, отличающаяся тем, что она выполнена в виде четырех основных последовательно соединенных блоков: блока возбуждения исходной воды в электромагнитных полях с наложением СВЧ-полей, содержащего возбудитель с системой электродов и струйный аппарат, блока озонирования, состоящего из гидромеханического кавитатора и электродинамического флотатора, блока фильтрации, состоящего из последовательно установленных многорядового и молекулярно-магнитных фильтров, блока тонкой очистки, состоящего из центрифуги, установленной в электромагнитном поле с напряженностью не меньше 20,5 кВ и по меньшей мере двух электростатических сепараторов.
8. Установка по п.7, отличающаяся тем, что она содержит дополнительный блок получения медицинской и питьевой воды, выполненный в виде ионизатора.
9. Установка по п.7, отличающаяся тем, что она содержит дополнительный блок получения дистиллята.
