Мы часто говорим, что морская вода соленая, но как можно научно измерить эту «соленость»? Ключ кроется в индикаторе под названием TDS.TDS, или «Общее количество растворенных твердых веществ», как следует из названия, относится к общему количеству всех минералов, солей и небольшого количества органических веществ, растворенных в воде.Эти вещества возникают в результате деятельности горных пород, почвы и деятельности человека и существуют в виде ионов в воде. Мы измеряем их в миллиграммах на литр (мг/л).
Вы можете думать о TDS как о «невидимом твердом содержимом» стакана воды. Минеральная вода, которую мы пьем, поскольку она содержит умеренное количество минералов, обычно имеет значение TDS, исчисляемое сотнями. Напротив, дистиллированная вода или глубоко очищенная вода имеет очень низкое значение TDS. Выраженный соленый вкус морской воды обусловлен исключительно высоким значением TDS, основным компонентом которого является знакомый нам хлорид натрия, также известный как поваренная соль.
► Естественный разрыв между свежим и соленым
Одним из наиболее фундаментальных различий между пресной и морской водой является значение TDS. Значение TDS пресной воды из рек и озер обычно находится в диапазоне от низкого до среднего, и после традиционной очистки она может соответствовать стандартам питья или использования. Однако морская вода совершенно другая. Ее среднее значение TDS чрезвычайно велико, в десятки или даже сотни раз выше, чем у обычной пресной воды. Этот огромный численный разрыв является основным препятствием, которое необходимо преодолеть при опреснении морской воды.-Выделение такого большого количества растворенных твердых веществ из воды — непростая задача.
► Основная проблема опреснения морской воды: высокая TDS
В настоящее время основной технологией опреснения морской воды является обратный осмос.Проще говоря, его принцип заключается в использовании огромного давления для проталкивания морской воды через полу-проницаемую мембрану, которая пропускает только молекулы воды, тем самым блокируя соли и другие растворенные вещества для производства пресной воды. Здесь уровень TDS напрямую определяет сложность и стоимость всей системы.
Во-первых, чем выше значение TDS, тем выше «соленость» воды и тем сильнее создаваемое ею «осмотическое давление», которое противодействует потоку пресной воды. Чтобы преодолеть это давление, система обратного осмоса должна потреблять больше электроэнергии для привода насосов высокого-давления.что делает потребление энергии основной частью затрат на опреснение.
Во-вторых, высокий TDS означает, что во время процесса опреснения соли, заблокированные мембраной, будут сильно концентрироваться вблизи поверхности мембраны. Это может легко привести к кристаллизации и осаждению солей, которые прилипают к мембране в виде накипи. Это явление называется «масштабированием».При блокировке мембраны не только снижается эффективность производства воды, но и значительно сокращается срок службы мембраны, а замена мембранных элементов требует значительных затрат.Таким образом, основная цель при проектировании и эксплуатации всегосистема опреснения водыЦелью является борьба с проблемами высокого давления и накипи, вызванными высоким содержанием TDS.
► Решение: синергия технологий и систем
Столкнувшись с проблемой высокой-морской воды, полагаться только на мембрану обратного осмоса недостаточно; требуется сложная и комплексная стратегия.
Прежде чем морская вода попадет в основные мембранные элементы,он должен пройти многоэтапную-предварительную обработку, такие как фильтрация и дозирование химикатов, для удаления взвешенных твердых частиц, коллоидов и других веществ, которые могут загрязнить мембрану, тем самым снижая нагрузку на «основную силу». Чтобы уменьшить образование накипи, в систему дозируются антискаланты, которые препятствуют образованию и прилипанию кристаллов соли.
С точки зрениямембранные материалыПомимо обычных полимерных мембран,керамическая опреснительная мембрана, который обеспечивает более высокую защиту от-обрастания и более длительный срок службы, привлекает все больше внимания и исследований. Он более терпим к суровому качеству воды и процессам очистки.
Кроме того, для восстановления энергии и снижения потребления,современные высокоэффективные-системы оснащены устройствами рекуперации энергии. Эти устройства могут восстанавливать давление от выпуска рассола под высоким-давлением и использовать его для дополнения давления питательной воды, тем самым значительно экономя электроэнергию. Конечно,регулярная химическая очистка мембранвосстановление их работоспособности также является неотъемлемой частью поддержания долгосрочной-стабильной работы системы.
В заключение, для опреснения морской воды значение TDS — это гораздо больше, чем просто показатель качества воды. Это основной параметр, определяющий технологический подход, энергопотребление системы, эксплуатационные расходы и эффективность производства воды. Понимание TDS означает понимание того, почему технология опреснения настолько сложна, и постоянное внедрение инноваций-мы используем интеллект и инженерные решения для борьбы с «барьером солености», установленным природой, тем самым добывая драгоценные ресурсы пресной воды из огромного океана.