Способ опреснения морской воды с попутным извлечением соли
METHOD OF SEAWATER DESALINATION WITH ASSOCIATED SALT EXTRACTION

Изобретение относится к способам автономного получения пресной воды, путем испарения морской воды и конденсации паровоздушной смеси. Изобретение может быть использовано для водоснабжения населения с попутным выделением и сбором ценного продукта, морской соли.
Известен способ извлечения воды из паровоздушной смеси, заключающийся в том, что формируют поток воздуха, содержащего пары воды, осуществляют искусственное охлаждение потока воздуха, конденсируют пары воды и получаемую при этом пресную воду-конденсат подают в емкость для сбора воды (патент РФ №2081256, МПК Е03В 3/28, опубл. 10.06.1997). Недостатком способа является необходимость использования внешней подводимой энергии для формирования потока паровоздушной смеси, направляемой в конденсатор для осаждения влаги, которая не является возобновляемой.
Наиболее близким техническим решением к заявленному способу по совокупности признаков является способ получения пресной воды, заключающийся в том, что формируют поток воздуха, содержащего водяные пары, охлаждают его до температуры ниже точки росы, конденсируют водяные пары в воду (патент США №5203989, МПК Е03В 3/28, опубл. 20.04.1987). При прокачке потока атмосферного воздуха, содержащего пары воды, происходит их конденсация на охлаждающем элементе холодильной машины и одновременное охлаждение потока воздуха, который выбрасывается в атмосферу. Для прокачки потока атмосферного воздуха необходим нагнетатель, требующий затрат внешней невозобновляемой энергии. Известный способ, предполагающий также использование внешней подводимой энергии для работы холодильной машины, характеризуются низкой экономичностью использования холодопроизводительности машины, что приводит к повышению себестоимости получения пресной воды.
Технической задачей, стоящей перед изобретением, является создание способа получения чистой, пресной воды с использованием возобновляемой энергии солнца, позволяющего с низкой себестоимостью получать чистую пресную воду из морской воды для водоснабжения населения. Параллельно способ позволяет извлекать соль из морской воды, являющуюся ценным продуктом.
Техническим результатом заявленного изобретения является предварительный нагрев, с использованием концентраторов солнечной энергии, испаряемой морской воды, подаваемой в испарители циркуляционными дозирующими насосами, обеспечивающими предотвращение осаждения в испарителях соли. Нагретая морская вода в испарителях, насыщает атмосферный воздух в них влагой. Паровоздушная смесь перемещается в конденсаторы, в которых влага отделяется от воздуха. Полученная пресная вода используется для водоснабжения. Процесс испарения приводит к повышению концентрация солей в циркулирующей в испарителях морской воде. Для предотвращения осаждения солей в испарителях раствор солей в морской воде не должен быть насыщенным при заданной температуре. Поэтому циркуляционным дозирующим насосом морскую воду отводят в емкость, заглубленную в грунт, и охлаждают. С понижением температуры раствор соли в воде становится насыщенным. На дно емкости с холодной морской водой помещают подложки с солевой затравкой, являющейся центром кристаллизации соли, для интенсификации отложения солей на подложках из насыщенного раствора. По мере нарастания соли на подложках подложки периодически извлекают из емкостей, освобождают от слоя накопленной соли и снова помещают в емкость с холодной морской водой. Выгрузка подложек осуществляется с использованием различных подъемных механизмов (лебедки, тали и другие устройства с аналогичными функциями).
Согласно изобретению, техническая задача решается, а технический результат достигается следующим образом. Способ опреснения морской воды с попутным извлечением соли включает принудительное насыщение атмосферного воздуха водяными парами в испарителях, подачу паровоздушной смеси в конденсаторы и отбор влаги. Способ отличается тем, что, холодную морскую воду из заглубленной емкости, имеющую температуру грунта, подают в испарители дозирующими насосами Дозирующими насосами создают слабую циркуляцию морской воды между испарителями и заглубленной емкостью с холодной морской водой. На дне заглубленной емкостей с холодной морской водой размещают подложки с затравкой из соли, способствующей осаждению солей на подложках. По мере нарастания соли на подложках их извлекают вместе с солью, освобождают от соли и устанавливают назад на дно заглубленной емкости с холодной морской водой. Контроль количества образованной соли осуществляется визуально, путем периодического осмотра. Для увеличения мощности солнечного излучения и повышения производительности способа по пресной воде, на испарителях устанавливают светоотражающие панели, следящие за положением солнца на небосклоне.
Для обеспечения слабой циркуляции морской воды между испарителями и емкостью с холодной морской водой, заглубленной в грунт, используют маломощные, дозирующие насосы с приводом от солнечных фотоэлектрических батарей. Сформированную в испарителях паровоздушную смесь принудительно с использованием нагнетателей отводят в конденсаторы, заглубленные в грунт с температурой ниже температуры поступающей паровоздушной смеси, обеспечивая, тем самым, осаждение влаги в конденсаторах. Привод нагнетателей паровоздушной смеси осуществляют от солнечных фотоэлектрических батарей. Для повышения мощности солнечного излучения и производительности способа по пресной воде и морской соли на испарителях устанавливают светоотражающие панели, следящие за положением солнца не небосклоне. Привод следящих за положением солнца светоотражающих панелей осуществляют от солнечных фотоэлектрических батарей.
Заявляемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена схема опреснения морской воды с попутным извлечением морской соли.
Заявляемое техническое решение состоит из _испарителя с прозрачной поверхностью (1), маломощного дозирующего насоса (2), заглубленной в грунт емкости с морской водой (3), нагнетателя паровоздушной смеси (4), конденсатора влаги, заглубленного в грунт (5), подложек для осаждения и сбора соли (6), насоса для отбора пресной воды (7), светоотражающих панелей с возможностью изменения угла наклона к горизонту (8), приводов (9), следящей за положением солнца системы, позволяющей изменять угол наклона светоотражающих панелей к горизонту.
Способ опреснения морской воды (см. фигура 1) реализуется следующим образом. В испаритель с прозрачной поверхностью (1), пропускающей солнечное излучение, маломощным дозирующим насосом (2) из заглубленной в грунт емкости (3), подают морскую воду. Для подачи морской воды используют дозирующие насосы с электродвигателями, которые питаются от солнечных батарей. Образованную в испарителе с прозрачной поверхностью (1) паровоздушную смесь, принудительно, нагнетателем паровоздушной смеси (4) подают в конденсатор, с температурой ниже температуры поступающей паровоздушной смеси, обеспечивая осаждение влаги в конденсаторе, заглубленном в грунт (5). Слабую циркуляцию морской воды в испарителе с прозрачной поверхностью (1) для предотвращения в нем солеотложения осуществляют при помощи маломощного дозирующего насоса (2). Привод нагнетателя паровоздушной смеси (4) осуществляют, также, за счет энергии солнца. На дне заглубленной в грунт емкости с морской водой (3) размещают подложки для осаждения и сбора соли (6) с затравкой из морской соли, способствующей отложению солей на подложках. Отбор пресной воды из конденсаторов, заглубленных в грунт (5), осуществляют насосом для отбора пресной воды (7). По мере отложения солей на подложках для осаждения и сбора соли (6), их извлекают из заглубленной в грунт емкости (3), освобождают от солей и снова помещают на дно заглубленной в грунт емкости (3). Для увеличения мощности солнечного излучения и повышения производительности способа по пресной воде и морской соли на испарителях с прозрачной поверхностью (1) устанавливают светоотражающие панели с возможностью изменения угла наклона к горизонту (8), следящие за положением солнца на небосклоне, с приводами (9) следящей системы, питающимися от солнечной энергии.
Заявленное техническое решение позволяет преобразовывать даровую энергию солнца в тепловую энергию, для создания паровоздушной смеси в испарителях с последующей конденсацией влаги и извлечением из морской воды соли. Заявленное техническое решение позволяет снизить затраты на опреснение морской воды и производство морской соли, так как при реализации способа используется только возобновляемая солнечная энергия. Экспериментальными исследованиями, проведенными авторами заявки на изобретение, установлено, что при мощности инсоляции 1 кВт/м можно получить до 1,2 л/ час дистиллированной воды.