Волновой частотно-резонансный опреснитель морской воды
Wave frequency resonant desalination of sea water
Российская технология опреснения воды на основе волновых частотно-резонансных технологий имеет стратегическое и приоритетное значение для развития водного хозяйства Крыма. Опреснители NEPTUN позволят решить проблему пресной воды на полуострове в ближайшие годы. Основные преимущества: низкие энергозатраты, малая стоимость, экологически безопасная.
Russian desalination technology based on wave-frequency resonance technology is of strategic and priority to the development of the water economy of the Crimea. Desalters NEPTUN will solve the problem of fresh water on the peninsula in the coming years. The main advantages: low power consumption, low cost, environmentally friendly.
Опреснители воды, волновые частотно-резонансные опреснители, опреснители морской воды, опреснительные промышленные установки, опреснители NEPTUN .
Water desalination, the wave-frequency resonance desalination, desalination of sea water, industrial desalination plants, desalination NEPTUN.
Дефицит пресной воды является одной из самых серьезных мировых проблем. И в России для многих ее регионов обеспечение населения качественной питьевой водой в достаточном количестве является одной из главных проблем, влияющих на социальную обстановку. Особенно остро стоит проблема пресной воды в Крыму.
Распределение потребности пресной воды в Крыму выглядит следующим образом:
- жилищно-коммунальное хозяйство и бытовое обслуживание – 18%;
- промышленность – 8%;
- сельское хозяйство – 71%;
- рыбное хозяйство и другое водопользование – 3%.
Обеспеченность Крыма пресной водой в достаточном количестве позволит развивать сельское хозяйство и туризм в регионе и добиться стабильности экономики полуострова в целом.
Единственным приемлемым источником пресной воды для Крыма является морская вода и технологии опреснения морской воды имеют первостепенное значение.
Проблема питьевого водоснабжения перерастает из отраслевой или региональной в общенациональную и может быть успешно решена только благодаря инновационным технологиям опреснения воды.
Все эти проблемы могут решить высокоэффективные, надежные, доступные по цене и экологически безопасные опреснители, спрос на которые превышает предложения.
Существующие на сегодняшний день технологии получения питьевой воды из морской (опреснение) очень дорогостоящи и энергоемки. Следует отметить тот факт, что большинство из них еще и экологически опасны и требуют отчуждение земли. Так, например, атомный опреснитель располагается на нескольких гектарах земли и его стоимость (в зависимости от производительности) колеблется т 2,5 млн. до 10 млн. долларов США.
Самая распространенная технология опреснения в мире на базе обратного осмоса.
Суть технологии состоит в продавливании воды через мембрану при высоком давлении. Обратноосмотическое очищение – это техногенный процесс, природе чуждый.
Системы опреснения по технологии обратного осмоса имеют ряд существенных недостатков:
постоянно использование химических реагентов
на выходе получается дистиллированная вода, то есть химически чистая, без каких-либо минералов и солей;
большие размеры агрегата;
большой расход электричества;
мембрана является расходным материалом, который требует замены каждые 1,5-3 года, в зависимости от интенсивности использования;
75% воды при очистке обратным осмосом сбрасывается в дренажную систему и лишь оставшиеся 25% поступают в виде чистой, пригодной к употреблению жидкости. Это приводит не только к высокому расходу воды, но и к большим затратам на электроэнергию, обслуживание устройства и замену его расходных частей.
Необходимость предпоготовки воды перед очисткой: перед подачей на мембрану вода должна пройти предварительную механическую очистку. Этот недостаток актуален, прежде всего, при водоочистке на больших производствах и в промышленных масштабах.
Суть новой технологии
Новая технология на базе волновых частотно-резонансных опреснителей NEPTUN позволяет устранить все недостатки существующих морально устаревших технологий.
Один из главных идеологов и разработчиков данной технологии Лауреат Государственной премии Академик РАЕН, доктор технических наук, Профессор Татаренко В.И. Российский ученый вел разработки с 1993 года. Первые промышленные образцы опреснителей по новой технологии были созданы уже в 2008 году. К сожалению, нестабильная экономическая ситуация в стране не позволила реализовать огромный потенциал новой технологии в то время. Сегодня эта технология как нельзя кстати.
Волновой частотно-резонансный опреснитель NEPTUN серии D – это принципиально новый метод обессоливания и очистки водных потоков и имеет значительные экономические, технические и экологические преимущества перед существующими традиционными методами. Используется принцип возбуждения молекул жидкости в частотном поле. В результате воздействия на водные потоки на выходе установки получается чистая вода заданного уровня обессоливания, соль и твердые нерастворимые шлаки.
Частотные технологии пригодны для создания водоочистительных систем городов и поселков, имеющих необходимость в опреснении морской воды.
Отсутствие выбросов сопутствующих продуктов переработке обеспечивает высокую экологическую безопасность.
Одним из важных этапов опреснения и водоподготовки – это уничтожение болезнетворной микрофлоры.
При частотной технологии микрофлора и прочие органические примеси уничтожаются электромагнитными полями, во время которых создаются сверхвысокие напряженности полей, сверхвысокие температуры и давление, благодаря которым уровень остаточной микрофлоры снижается до нуля, и значительно превышает показатели наилучших традиционных методов. При этом не образуются промежуточные соединения. Если при получении питьевой воды используется вода с высоким уровнем солей и других неорганических соединений, то с помощью частотных технологий их уровень доводится до заданной нормы. Уровень загрязненности тяжелыми металлами и солями тяжелых металлов можно значительно снизить.
Для наглядности приведем основные характеристики опреснительных систем на базе обратного осмоса и волновых частотно-резонансных опреснителей NEPTUN.
| Параметр | Обратный осмос | Волновой частотно-резонансный опреснитель NEPTUN |
| Общая примерная стоимость системы | От 2 млн. Евро | От 500 тыс. Евро |
| Качество воды | Химически чистая, обессоленная, отсутствие каких либо химических элементов и минералов. | Природная вода с всеми необходимыми элементами для живых организмов и растений |
| Отношение очищенной воды к выбросам | 30% очищенной и 70% загрязненной, химически вредной воды | 85% очищенной питьевой воды и 15% концентрированного соленого рассола |
| Производительность | 100 м3 в час | 100 м3 в час |
| Энергозатраты | 3-4 кВт/м3 очищенной воды | 0,7 кВт/м3 очищенной воды |
| Стоимость воды, м3 | От 2$ | От 0.05$ |
| Размеры системы | Завод с несколькими корпусами | Один контейнер (базовый модуль) |
| Территория для размещения | Необходима выделенная территория для размещения оборудования и рабочего персонала | Не требуется |
| Обслуживание | Постоянный обслуживающий персонал, регулярное обслуживание от 10 до 50 человек | Профилактическое обслуживание 1 раз в месяц -1-2 человека |
| Расходные материалы | Мембраны (18 тыс. шт), химреагенты (постоянно) | Замена светодиодных ламп (один раз в два года) |
| Химические реагенты | Постоянное использование | Нет |
| Экологическая безопасность | Химически агрессивные выбросы | Не наносит вреда |
| Экономичность использования | Выгодно строить централизованные опреснительные заводы и подавать очищенную воду потребителям | Распределенные системы опреснителей, расположенные вблизи потребителя с различной производительностью от 10 до 2500 м3 в час |
Приведем описание технологии опреснения воды.
Сущность изобретения волнового частотно-резонансного опреснителя заключается в следующем.
При поглощении молекулами вещества световой энергии происходят довольно сложные процессы.
Согласно квантовой (волновой) механике в атомных явлениях любые частицы (электроны, атомы, молекулы) ведут себя как волны.
Часть энергии кванта света, сообщая энергию атомам вещества, переводит его из нормального (низшего) состояния в одно из высших энергетических состояний – в возбужденное состояние. В возбужденном состоянии электрон движется по орбите как некоторая волна. Причем любой произвольной точке на орбите соответствует определенная фаза колебания, связанная с волной. Волновое движение электронов в органическом пространстве сводится, как и в других волновых явлениях, к образованию стоячих волн. В данном случае такое явление играет существенную роль.
Под действием центробежной силы вихревого потока атомы и молекулы вещества, испытывая вынужденные колебания, устремляются к периферийной зоне потока. Колебания имеют ту же частоту (длину волны), что и падающий свет. При согласовании с частотой движения вихря, т.е. при условии, что частота света больше в целое число раз частоты вращения жидкости в вихревом потоке, возникают явления, близкие к резонансным. Таким образом, частицы, испытывая собственные вынужденные колебания, попадая в резонанс с колебаниями системы, в данном случае вихря, легче преодолевают сопротивление среды (жидкости) и за кратчайший промежуток времени (доли секунды) устремляются в щелевые отверстия сборников.
Учитывая способность света вызывать переход частиц в возбужденное состояние, следует заметить, что не всякий квант сообщает свою энергию отдельному электрону. Значительная часть энергии будет распределена между атомами вещества (например, металла) и поведет лишь к его нагреванию. Известно, что для каждого металла существует предельная длина волны света, способная перевести его в одно из высших энергетических состояний. Если падающий свет имеет длину волны больше предельной, то такой эффект не возникает. Например, для цинка необходимо прибегать к УФ-излучению, так как работа для цинка довольно велика: AZn = 6,810-19 Дж, для щелочных металлов (Na, K, Pb, Cs): ACs = 310-19 Дж.
Таким образом, регулируя длину волны светового излучения, можно отделять определенные примеси от растворов.
На увеличение скорости отделения примесей помимо центробежной силы также влияет следующий фактор. При движении жидкой среды в вихре в его центре происходит торможение потока о стенки генератора светового излучения. Давление в этой зоне в результате этого возрастает (по закону Бернулли). Наблюдается значительный перепад давления между центральной зоной и периферийной. Частицы будут стремиться попасть в область пониженного давления, т.е. в периферийную зону.
Взаимосвязь импульсно-периодического режима работы источника света в согласовании с частотой вращения вихря и наличие отражающего покрытия внутренней поверхности повышают эффективность установки следующим образом.
Фотоны света, направление распространения которых перпендикулярно плоскости зеркал, создают лавины энергии, значительно усиливающиеся в среде вследствие многократного отражения. Такая обратная связь в совокупности с импульсно-периодическим режимом при согласовании с частотой световой волны позволяет выделять большой импульс излучения. Полная энергия этого импульса остается приблизительно на том же уровне, но вследствие сокращения в десятки или сотни раз длительности импульса также в десятки и сотни раз возрастает мощность излучения.
При модулировании резонансного явления при совпадении с частотой вращения вихря происходит максимальное усиление активной среды равномерно по всему объему жидкости. Такой режим ускоряет течение процессов, описанных выше.
Многоярусное расположение отсеков со щелевыми отверстиями кольцевой формы позволяет беспрепятственно выводить примеси с одновременным разделением их по физико-химическим свойствам.
Таким образом, достижение технического результата – интенсивное отделение примесей с одновременным распределением их по фракциям при минимальных энергозатратах обеспечивается в результате совокупности следующих явлений. Воздействие на исходную жидкую среду (раствор, суспензию) импульсного облучения, центробежной силы и перепада давления вихревого потока при согласованной частоте вращения с частотой излучения повышает скорость извлечения примесей на атомарном и молекулярном уровне, что в свою очередь позволяет разделить вещества по физико-химическим свойствам и быстро и непрерывно выводить их из системы прежде, чем размеры и количество частиц начнут препятствовать проведению процесса.
Опреснительная система NEPTUN состоит из нескольких модулей, представленных на схеме ниже.
Основные характеристики опреснительной установки с производительностью 100 м3 в час очищенной питьевой воды:
| Модель | NEPTUN D-100 |
| Производительность, м3/час | 100 (на выходе) |
| Тонкость фильтрации, мкм | 0.5 |
| Коэффициент извлечения чистой воды из исходной, % | 85 |
| Коэффициент рассола, % | 15 |
| Рабочая температура морской воды, оС | От 0 до 70 |
| Габариты контейнера (базовый модуль), мм | 12000х2450х2600 |
| Вес общий контейнера, кг | 6000 |
| Электропотребление (лазерные генераторы световой энергии), кВт | 2 |
| Общее потребление энергии, кВт | до 70 |
| Давление подающее на выходе, атм | 5 (регулируется) |
| Диаметр присоединения отвода чистой воды, мм | DN 100 |
| Диаметр присоединения отвода рассола, мм | . DN 25 |
Для автономного энергоснабжения опреснительных установок NEPTUN возможно использование ветроэлектрогенераторов и солнечных батарей, разработанных российскими учеными, так же готовых к внедрению в производство в промышленных масштабах.
Преимущества новой технологии
Предлагаемая технология волнового частотно-резонансного опреснителя обладают рядом значительных преимуществ перед традиционными технологиями:
- Максимальная производительность одной установки до 2500 м3/час (есть возможность объединять в комплексы любой производительности и конфигурации).
- Высокая эффективность опреснения – 85% очищенной воды и 15% рассола.
- Возможность строить распределенную автономную систему опреснения воды в зависимости от текущей потребности в пресной воде. Нет необходимости строить заводы по опреснению и строить системы трубопроводов для снабжения населения водой. Особенно это важно при островном типе территории.
- Возможность производить мобильные, быстро собираемые и перемещаемые станции опреснения. Установки на автомобильных шасси или на морских судах.
- Нет необходимости строить специальные здания и отводить большие территории для строительства опреснительных установок. Возможно использование установок в 20-40-80 футовых контейнерах.
- Экономия за счет близости получения воды и потребления. Нет необходимости строить сложную и дорогую водопроводную систему.
- Низкие энергические затраты менее 0.5 кВт/м3 (при производительности более 500 м3 в час).
- Непрерывная автоматическая работа устройства.
- Высокая степень обессоливания водного потока (до дистиллята, если необходимо).
- Отсутствие расходных материалов (реагентов, фильтрующих материалов) и энергоносителей (нефть, газ, радиоактивные материалы).
- Малые габариты и вес установки.
- Высокий уровень экологической безопасности (не создается и не выбрасывается в атмосферу промежуточный экологически опасный продукт, загрязненный продукт не накапливается в почве).
- Высокая надежность, простота конструкции и эксплуатации.
- Низкая себестоимость опресненной воды.
- Низкая стоимость монтажа и сервисного обслуживания.
- Возможность получать из морской воды металлы: литий, магний, натрий, калий, хлор, кальций, бром.
- Бактерицидное обеззараживание воды 99, 999.
Экономическое и стратегическое значение для Крыма
Развитие водного хозяйства для Крыма имеет стратегическое значение, особенно с учетом планов по увеличению производства местной сельхозпродукции, а также туристического потока. Новые технологии опреснения морской воды позволят развивать основные направления водоснабжения:
- Создание распределенных систем городского водоснабжения.
Частотные технологии пригодны для создания водоснабжения любого города, расположенного вблизи моря.
Нет необходимости строить централизованные опреснительные заводы, удобнее и выгоднее создавать небольшие станции на отельные населенные пункты. Все это уменьшает стоимость питьевой воды. Коренным образом изменяется схема водоснабжения, ремонта, обслуживания, повышается безопасность и гигиена. Это особенно важно на случай эпидемий, терактов, техногенных и естественных катастроф.
- II. Подвижные комплексы для подготовки питьевой воды.
Частотные технологии, пригодны для создания подвижных комплексов приготовления воды.
Подвижные комплексы подготовки питьевой воды крайне необходимы воинским частям, при работе в полевых условиях, на случай паводков, землетрясений, эпидемий, аварий на атомных АС, химических заводах, где не существует централизованная сеть водообеспечения.
Сырьем для подготовки воды может быть вода с высоким уровнем загрязнения как бактериального, так и загрязнения химическими веществами и радионуклидами.
III. Система селькохозяйственного водоснабжения.
Сельское хозяйство Крыма – одна из основных отраслей экономики имеющая стратегически важное значение, поскольку от ее развития зависит продовольственная безопасность страны.
Достаточно количество пресной воды для сельского хозяйства имеет особенное значение и с помощью инновационной технологии опреснения морской воды эту задачу возможно решить уже в ближайшие годы.
Миссия компании РУСТЕХНОБИЗНЕС – внедрение российских инновационных разработок в области здравоохранения, строительства, сельского хозяйства, энергетики, нефтяной и газовой промышленности, решение экологических вопросов и сохранение окружающей среды.
УДК хххх
Н.В.Борозденков
ООО «РУСТЕХНОБИЗНЕС», Москва
N.V. Borozdenkov
RUSTECHNOBUSINESS, Ltd
Moscow
E-mail: sale@neptunfilter.ru