Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с опреснительных заводов )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья посвящена удалению соли из морской воды. Для опреснения почвы см. Контроль засоления почвы .

Опреснительная установка обратного осмоса в Барселоне, Испания

Опреснение - это процесс удаления минеральных компонентов из соленой воды . В более общем смысле, опреснение относится к удалению солей и минералов из целевого вещества [1], как при опреснении почвы , которое является проблемой для сельского хозяйства. [2] Соленая вода (особенно морская вода ) опресняется для получения воды, пригодной для потребления человеком или для орошения . Побочным продуктом процесса опреснения является рассол . [3] Опреснение используется на многих морских судах и подводных лодках.. Большая часть современного интереса к опреснению воды сосредоточена на экономичном обеспечении людей пресной водой . Наряду с переработанными сточными водами , это один из немногих водных ресурсов, не зависящих от осадков . [4]

Из - за его потребление энергии, опреснение морской воды , как правило , дороже , чем пресная вода из поверхностных вод или грунтовых вод , рециркуляций воды и сохранения водных ресурсов . Однако эти альтернативы не всегда доступны, и истощение запасов является серьезной проблемой во всем мире. [5] [6] Процессы опреснения обычно управляются либо тепловым (в случае перегонки ), либо электрическим (в случае обратного осмоса ) в качестве основных типов энергии.

Приложения [ править ]

Внешний звук
audio icon «Заставляем пустыни цвести: используя природу, чтобы избавить нас от засухи» , подкаст Distillations и стенограмма, серия 239, 19 марта 2019 г., Институт истории науки
Схематическое изображение многостадийного вспышки опреснитель
А - пара в B - морская вода в C - питьевая вода из
D - рассол (отходы) E - конденсат из F - теплообменной G - сбор конденсата (опресненная вода)
H - нагреватель рассол
The сосуд высокого давления акты как противоточный теплообменник . Вакуумный насос снижает давление в сосуде , чтобы облегчить испарение нагретой морской воды ( рассола ) , который поступает в сосуд с правой стороны (темные оттенки указывают на более низкую температуру). Пар конденсируется на трубах в верхней части судна, по которым пресная морская вода движется слева направо.
План типовой опреснительной установки обратного осмоса

В 177 странах действуют около 16 000 действующих опреснительных заводов, которые производят около 95 миллионов м 3 пресной воды в день. [7] В настоящее время на опреснение приходится около одного процента питьевой воды в мире. [8] Опреснение особенно распространено в странах, расположенных на Ближнем Востоке и в Северной Африке , таких как Саудовская Аравия , ОАЭ и Кувейт . [7] Кувейт производит большую долю своей воды путем опреснения, чем любая другая страна. [9] Опреснение также является важным источником воды в малых островных развивающихся государствах .[7]

В настоящее время в мире действует около 21 000 опреснительных установок. Самые большие - в Объединенных Арабских Эмиратах , Саудовской Аравии и Израиле . Крупнейшая в мире опреснительная установка расположена в Саудовской Аравии (Рас-Аль-Хайр) мощностью 1 401 000 кубометров в сутки. [10]

Опреснение в настоящее время обходится дорого по сравнению с большинством альтернативных источников воды, и лишь очень небольшая часть общего потребления воды человеком удовлетворяется за счет опреснения. [ необходима цитата ] Обычно это экономически целесообразно только для высокоценных видов использования (таких как домашнее и промышленное использование) в засушливых районах. Однако наблюдается рост опреснения для сельскохозяйственных нужд и в густонаселенных районах, таких как Сингапур или Калифорния. [ необходима цитата ] Наиболее широко используется в Персидском заливе . [ необходима цитата ]

Отмечая снижение затрат и в целом положительное отношение к технологии для богатых районов, расположенных вблизи океанов, в исследовании 2004 года утверждается: «Опресненная вода может быть решением для некоторых регионов, испытывающих нехватку воды, но не для бедных и глубоких районов. внутри континента или на большой высоте. К сожалению, это включает в себя некоторые из мест с самыми большими проблемами с водой », и« Действительно, нужно поднять воду на 2000 м или переместить ее более чем на 1600 км, чтобы добраться транспортные расходы равны затратам на опреснение.

Таким образом, транспортировка пресной воды из другого места может оказаться более экономичной, чем ее опреснение. В местах, удаленных от моря, например в Нью-Дели , или на возвышенностях, например в Мехико , транспортные расходы могут соответствовать затратам на опреснение. Опресненная вода также стоит дорого в местах, которые находятся несколько далеко от моря и несколько высоко, таких как Эр-Рияд и Хараре . В отличие от других мест, транспортные расходы намного ниже, таких как Пекин , Бангкок , Сарагоса , Феникс и, конечно же, прибрежные города, такие как Триполи » [11]. После опреснения воды в Джубайле.В Саудовской Аравии вода перекачивается на 320 км вглубь страны до Эр-Рияда . [12] Для прибрежных городов опреснение все чаще рассматривается как конкурентный выбор.

Технологии [ править ]

Опреснение воды
Методы
  • Дистилляция
    • Многоступенчатая флэш-дистилляция (MSF)
    • Многоступенчатая дистилляция (MED)
    • Компрессия пара (VC)
  • Ионный обмен
  • Мембранные процессы
    • Обратный электродиализ (EDR)
    • Обратный осмос (RO)
    • Нанофильтрация (НФ)
    • Мембранная дистилляция (МД)
    • Прямой осмос (FO)
  • Замораживание опреснения
  • Геотермальное опреснение
  • Солнечное опреснение
    • Солнечное увлажнение – осушение (HDH)
    • Многоступенчатое увлажнение (MEH)
    • Теплица с морской водой
  • Кристаллизация гидрата метана
  • Рециркуляция воды высокого качества
  • Опреснение с помощью волн

Опреснение - это искусственный процесс, с помощью которого соленая вода (обычно морская ) превращается в пресную. Наиболее распространенными процессами опреснения являются дистилляция и обратный осмос . [ необходима цитата ]

Есть несколько способов. У каждого есть свои преимущества и недостатки, но все они полезны. Способы можно разделить на мембранные (например, обратный осмос ) и термические (например, многоступенчатая флэш-дистилляция ). [3] Традиционный процесс опреснения является перегонка , т.е. кипения и повторно конденсации из морской воды , чтобы оставить соли и примеси позади. [13]

В настоящее время в мире существуют две технологии с большей опреснительной способностью: многоступенчатая флэш-дистилляция и обратный осмос .

Солнечная дистилляция [ править ]

Солнечная дистилляция имитирует естественный круговорот воды, в котором солнце нагревает морскую воду достаточно для ее испарения. [14] После испарения водяной пар конденсируется на прохладной поверхности. [14] Есть два типа солнечного опреснения. В первом из них используются фотоэлектрические элементы, которые преобразуют солнечную энергию в электрическую для обеспечения процесса опреснения. Последний использует солнечную энергию в форме тепла и известен как опреснение с помощью солнечной энергии.

Естественное испарение [ править ]

Вода может испаряться под действием нескольких других физических воздействий, помимо солнечного излучения. Эти эффекты были включены в междисциплинарную методологию опреснения в теплице IBTS . IBTS - это промышленная опреснительная установка (электростанция) с одной стороны и теплица, работающая с естественным водным циклом (в уменьшенном масштабе 1:10) с другой стороны. Различные процессы испарения и конденсации происходят в низкотехнологичных коммуникациях, частично под землей, и в архитектурной форме самого здания. Эта интегрированная биотектурная система наиболее подходит для крупномасштабного озеленения пустыни, так как она занимает площадь 2 км для дистилляции воды и то же самое для преобразования ландшафта в озеленение пустыни, соответственно, для восстановления естественного круговорота пресной воды.[ необходима цитата ]

Вакуумная перегонка [ править ]

При вакуумной перегонке атмосферное давление снижается, что снижает температуру, необходимую для испарения воды. Жидкости закипают, когда давление пара становится равным давлению окружающей среды, а давление пара увеличивается с температурой. Фактически, жидкости кипят при более низкой температуре, когда окружающее атмосферное давление меньше обычного атмосферного давления. Таким образом, из-за пониженного давления можно использовать низкотемпературные «отходы» тепла от производства электроэнергии или промышленных процессов.

Многоступенчатая флэш-дистилляция [ править ]

Вода испаряется и отделяется от морской воды посредством многоступенчатой ​​мгновенной дистилляции , которая представляет собой серию мгновенных испарений . [14] Каждый последующий процесс мгновенного испарения использует энергию, выделяемую при конденсации водяного пара на предыдущем этапе. [14]

Многоканальная дистилляция [ править ]

Многоступенчатая дистилляция (MED) проходит через серию этапов, называемых «эффектами». [14] Поступающая вода распыляется на трубы, которые затем нагреваются для образования пара. Затем пар используется для нагрева следующей партии поступающей морской воды. [14] Для повышения эффективности пар, используемый для нагрева морской воды, можно брать с близлежащих электростанций. [14] Хотя этот метод является наиболее термодинамически эффективным среди методов, работающих за счет тепла, [15] существует несколько ограничений, таких как максимальная температура и максимальное количество эффектов. [16]

Парокомпрессионная дистилляция [ править ]

Испарение с компрессией пара включает использование либо механического компрессора, либо струйного потока для сжатия пара, находящегося над жидкостью. [15] Сжатый пар затем используется для обеспечения тепла, необходимого для испарения остальной морской воды. [14] Поскольку для этой системы требуется только энергия, она будет более рентабельной при небольшом масштабе. [14]

Обратный осмос [ править ]

Лидирующий процесс опреснения с точки зрения установленной мощности и годового роста - обратный осмос (RO). [17] В мембранных процессах обратного осмоса используются полупроницаемые мембраны и прикладываемое давление (на стороне подачи мембраны), чтобы преимущественно вызвать проникновение воды через мембрану при удалении солей. Мембранные системы обратного осмоса обычно используют меньше энергии, чем процессы термического опреснения. [15]Стоимость энергии в процессах опреснения значительно варьируется в зависимости от солености воды, размера установки и типа процесса. В настоящее время стоимость опреснения морской воды, например, выше, чем у традиционных источников воды, но ожидается, что затраты будут продолжать снижаться за счет технологических усовершенствований, которые включают, но не ограничиваются, повышение эффективности, [18] сокращение площади завода. , улучшения в работе и оптимизации установки, более эффективная предварительная обработка сырья и более дешевые источники энергии. [19]

В обратном осмосе используется тонкопленочная композитная мембрана, состоящая из ультратонкой тонкой пленки ароматического полиамида. Эта полиамидная пленка придает мембране ее транспортные свойства, тогда как остальная часть тонкопленочной композитной мембраны обеспечивает механическую опору. Полиамидная пленка представляет собой плотный полимер без пустот с большой площадью поверхности, что обеспечивает ее высокую водопроницаемость. [20] Недавнее исследование показало, что водопроницаемость в первую очередь определяется внутренним наноразмерным распределением массы активного слоя полиамида. [21]

Процесс обратного осмоса не требует обслуживания. На эффективность влияют различные факторы: ионное загрязнение (кальций, магний и т. Д.); DOC ; бактерии; вирусы; коллоиды и нерастворимые частицы; биообрастание и образование накипи . В крайних случаях мембраны обратного осмоса разрушаются. Чтобы уменьшить ущерб, вводятся различные этапы предварительной обработки. Ингибиторы против образования накипи включают кислоты и другие агенты, такие как органические полимеры, полиакриламид и полималеиновая кислота , фосфонаты и полифосфаты . Ингибиторы обрастания - биоциды.(как окислители против бактерий и вирусов), такие как хлор, озон, гипохлорит натрия или кальция. Регулярно, в зависимости от загрязнения мембраны; колебания состояния морской воды; или по требованию процесса мониторинга мембраны необходимо очистить, что называется аварийной или шоковой промывкой. Промывка выполняется ингибиторами в растворе пресной воды, и система должна отключиться. Эта процедура опасна для окружающей среды, так как загрязненная вода без очистки сбрасывается в океан. Чувствительные морские среды обитания могут быть необратимо повреждены. [22] [23]

Автономные опреснительные установки, работающие на солнечной энергии, используют солнечную энергию для заполнения буферной емкости на холме морской водой. [24] В процессе обратного осмоса под действием силы тяжести подается морская вода под давлением в часы без солнечного света, что приводит к устойчивому производству питьевой воды без необходимости использования ископаемого топлива, электросети или батарей. [25] [26] [27] Нанотрубки также используются для той же функции (например, обратного осмоса).

Заморозить-оттаять [ править ]

При опреснении замораживанием-оттаиванием (или опреснении замерзанием) используется замораживание для удаления пресной воды из соленой воды. Во время замерзания соленая вода разбрызгивается на подушку, где накапливается ледяной кучу. Когда сезонные условия теплые, талая вода, подвергнутая естественному опреснению, восстанавливается. Этот метод основан на продолжительных периодах естественных отрицательных температур. [28]

Другой метод замораживания-оттаивания, не зависящий от погодных условий и изобретенный Александром Зарчиным , замораживает морскую воду в вакууме. В условиях вакуума опресненный лед растапливают и направляют на сбор, а соль собирается.

Электродиализная мембрана [ править ]

Электродиализ использует электрический потенциал для перемещения солей через пары заряженных мембран, которые удерживают соль в чередующихся каналах. [29] Существует несколько разновидностей электродиализа, таких как обычный электродиализ , обратный электродиализ . [3]

Мембранная дистилляция [ править ]

Мембранная дистилляция использует разницу температур на мембране для испарения пара из солевого раствора и конденсации чистого конденсата на более холодной стороне. [30]

Прямой осмос [ править ]

В прямом осмосе используется полупроницаемая мембрана для отделения воды от растворенных веществ. Движущей силой этого разделения является градиент осмотического давления, так что «вытягивает» раствор высокой концентрации. [3]

Опреснение с помощью волн [ править ]

CETO - это технология, использующая энергию волн, которая опресняет морскую воду с помощью погружных буев. [31] Опреснительные установки с приводом от волн начали работать на острове Гарден в Западной Австралии в 2013 году [32] и в Перте в 2015 году. [33]

Аспекты дизайна [ править ]

Энергопотребление [ править ]

Энергозатратность процесса опреснения зависит от солености воды. Опреснение солоноватой воды требует меньше энергии, чем опреснение морской воды. [34] Потребление энергии при опреснении морской воды достигло всего 3 кВтч / м³ [ необходима цитата ], включая предварительную фильтрацию и вспомогательные устройства, аналогично энергопотреблению других источников пресной воды, транспортируемых на большие расстояния, [35] но намного выше, чем местные источники пресной воды , потребляющие 0,2 кВтч / м 3 или меньше. [36]

Было определено минимальное потребление энергии для опреснения морской воды в размере около 1 кВтч / м 3 , [34] [37] [38] без учета предварительной фильтрации и откачки на входе / выходе. Менее 2 кВтч / м 3 [39] было достигнуто с помощью мембранной технологии обратного осмоса , что оставляет ограниченные возможности для дальнейшего снижения энергии, поскольку потребление энергии обратным осмосом в 1970-х годах составляло 16 кВтч / м 3 . [34]

Поставка всей бытовой воды в США путем опреснения увеличит бытовое потребление энергии примерно на 10%, примерно на количество энергии, потребляемой бытовыми холодильниками. [40] Внутреннее потребление составляет относительно небольшую долю от общего потребления воды. [41]

Энергозатратность методов опреснения морской воды. [42]
Метод опреснения >>Многоступенчатая Flash MSFМногоступенчатая дистилляция MEDМеханическое сжатие пара MVCОбратный осмос RO
Электроэнергия (кВтч / м 3 )4–61,5–2,57–123–5,5
Тепловая энергия (кВтч / м 3 )50–11060–110НиктоНикто
Электрический эквивалент тепловой энергии (кВтч / м 3 )9,5–19,55–8,5НиктоНикто
Общая эквивалентная электрическая энергия (кВтч / м 3 )13,5–25,56.5–117–123–5,5

Примечание. «Электрический эквивалент» означает количество электроэнергии, которое может быть произведено с использованием данного количества тепловой энергии и соответствующего турбогенератора. Эти расчеты не включают энергию, необходимую для строительства или ремонта предметов, потребляемых в процессе.

Когенерация [ править ]

Когенерация - это избыточное производство тепла и электроэнергии в рамках единого процесса. Когенерация может обеспечивать полезное тепло для опреснения в интегрированном или «двойном» объекте, где электростанция вырабатывает энергию для опреснения. В качестве альтернативы, производство энергии на предприятии может быть направлено на производство питьевой воды (автономное предприятие), либо избыточная энергия может производиться и включаться в энергосистему. Когенерация принимает различные формы, и теоретически можно использовать любую форму производства энергии. Однако большинство существующих и планируемых когенерационных опреснительных установок используют ископаемое топливо или ядерную энергию в качестве источника энергии. Большинство заводов расположены на Ближнем Востоке илиСеверная Африка , которые используют свои нефтяные ресурсы для компенсации ограниченных водных ресурсов. Преимущество установок двойного назначения в том, что они могут быть более эффективными в потреблении энергии, что делает опреснение более рентабельным. [43] [44]

Шевченко БН-350 , бывший блок опреснения ядерного нагрет в Казахстане

Современная тенденция в установках двойного назначения - это гибридные конфигурации, в которых пермеат от опреснения обратным осмосом смешивается с дистиллятом от термического опреснения. Обычно два или более процесса опреснения сочетаются с производством электроэнергии. Такие объекты были реализованы в Саудовской Аравии в Джидде и Янбу . [45]

Типичный суперкар в армии США способен использовать ядерную энергию для опреснения 1 500 000 литров воды в день. [46]

Альтернативы опреснению [ править ]

Повышение экономии и эффективности водных ресурсов остается наиболее экономически эффективным подходом в областях с большим потенциалом повышения эффективности методов водопользования. [47] Рекуперация сточных вод дает множество преимуществ по сравнению с опреснением. [48] Городские стоки и улавливание ливневых вод также обеспечивают преимущества при очистке, восстановлении и подпитке грунтовых вод. [49]

Предлагаемая альтернатива опреснению на юго-западе Америки - это коммерческий импорт воды из богатых водой районов либо нефтяными танкерами, переоборудованными в водовозы, либо по трубопроводам. Эта идея политически непопулярна в Канаде, где правительства ввели торговые барьеры для экспорта воды в больших объемах в результате требования Североамериканского соглашения о свободной торговле (НАФТА). [50]

Затраты [ править ]

Факторы, определяющие затраты на опреснение, включают мощность и тип установки, местоположение, питательную воду, рабочую силу, энергию, финансирование и утилизацию концентрата. Стоимость опреснения морской воды (инфраструктуры, энергетики, и техническое обслуживания) , как правило , выше , чем пресная вода из рек и подземных вод , оборотного водоснабжения и водосбережения , но альтернативы не всегда доступны. Затраты на опреснение в 2013 году варьировались от 0,45 до 1,00 долларов США / м 3 . Более половины затрат напрямую связано с затратами на энергию, и, поскольку цены на энергию очень изменчивы, фактические затраты могут существенно различаться. [51]

Стоимость неочищенной пресной воды в развивающихся странах может достигать 5 долларов США за кубический метр. [52]

Сравнение затрат на методы опреснения
МетодСтоимость (долл. / Литр)
Пассивная солнечная энергия (энергоэффективность 30,42%) [53]0,034
Пассивный солнечный (улучшенный односкатный, Индия) [53]0,024
Пассивная солнечная энергия (улучшенный двойной наклон, Индия) [53]0,007
Многоступенчатая вспышка (MSF) [54]<0,001
Обратный осмос (концентрированная солнечная энергия) [55]0,0008
Обратный осмос (фотоэлектрическая энергия) [56]0,000825
Среднее потребление воды и стоимость снабжения опреснением морской воды из расчета 1 доллар США за кубический метр (± 50%)
ОбластьРасход
литр на человека в день		Стоимость опресненной воды,
долл. США на человека в день.
нас0 3780 0,38
Европа0 1890 0,19
Африке0 0 570 0,06
Рекомендуемый ООН минимум0 0 490 0,05

Опреснения STILLS концентрации управляющего давления, температуры и рассола к эффективности оптимизируют. Опреснение с помощью ядерной энергии может быть экономичным в больших масштабах. [57] [58]

В 2014 году на израильских объектах в Хадере, Пальмахиме, Ашкелоне и Сореке опреснение воды производилось по цене менее 0,40 доллара США за кубический метр. [59] По состоянию на 2006 год в Сингапуре стоимость опреснения воды составляла 0,49 доллара США за кубический метр. [60]

Экологические аспекты [ править ]

Впуск [ править ]

В США водозаборные сооружения охлаждающей воды регулируются Агентством по охране окружающей среды (EPA). Эти сооружения могут иметь такое же воздействие на окружающую среду, как водозаборы опреснительных установок. По данным EPA, водозаборные сооружения оказывают неблагоприятное воздействие на окружающую среду, засасывая рыбу и моллюсков или их икру в промышленную систему. Там организмы могут быть убиты или повреждены жарой, физическим стрессом или химическими веществами. Более крупные организмы могут быть убиты или травмированы, когда они попадут в ловушку против экранов на передней части водозаборной конструкции. [61] Альтернативные типы водозабора, которые смягчают эти воздействия, включают колодцы на пляже, но они требуют больше энергии и более высоких затрат. [62]

Завод по опреснению воды Kwinana открылся в Перте в 2007 году. Вода там, а также на опреснительных заводах Gold Coast в Квинсленде и опреснительных заводах Kurnell в Сиднее отбирается со скоростью 0,1 м / с (0,33 фута / с), что достаточно медленно, чтобы позволить рыбе ускользнуть. Завод обеспечивает почти 140 000 м 3 (4 900 000 куб. Футов) чистой воды в день. [63]

Отток [ править ]

В процессах опреснения образуется большое количество рассола , возможно, при температуре выше окружающей среды, и он содержит остатки химикатов предварительной обработки и очистки, побочные продукты их реакции и тяжелые металлы из-за коррозии (особенно в установках, работающих на термической основе). [64] [65] Химическая предварительная обработка и очистка необходимы для большинства опреснительных установок, что обычно включает предотвращение биообрастания, образования накипи, пенообразования и коррозии на тепловых установках, а также биообрастания, взвешенных твердых частиц и отложений накипи на мембранных установках. [66]

Чтобы ограничить воздействие на окружающую среду при возврате рассола в океан, его можно разбавить другим потоком воды, попадающим в океан, например, стоком системы очистки сточных вод.или силовая установка. При средних и крупных электростанциях и опреснительных установках поток охлаждающей воды электростанции, вероятно, будет в несколько раз больше, чем у опреснительной установки, что снижает соленость комбинации. Другой метод разбавления рассола - смешивание его через диффузор в зоне смешивания. Например, как только трубопровод, содержащий рассол, достигает морского дна, он может разделиться на множество ветвей, каждая из которых выпускает рассол постепенно через небольшие отверстия по своей длине. Смешивание можно комбинировать с разбавлением на электростанциях или очистных сооружениях. Кроме того, для обработки рассола перед утилизацией могут быть применены системы с нулевым сбросом жидкости. [64]

Другая возможность - сделать опреснительную установку подвижной, чтобы избежать накопления рассола в одном месте (поскольку он продолжает производиться опреснительной установкой). Было построено несколько таких передвижных (соединенных с судами) опреснительных установок. [67] [68]

Рассол более плотный, чем морская вода, поэтому опускается на дно океана и может нанести ущерб экосистеме. Было замечено, что шлейфы рассола со временем уменьшаются до разбавленной концентрации, при которой практически не оказывалось никакого воздействия на окружающую среду. Однако исследования показали, что разведение может вводить в заблуждение из-за глубины, на которой оно произошло. Если разбавление наблюдалось в течение летнего сезона, существует вероятность того, что могло произойти сезонное явление термоклина, которое могло бы предотвратить опускание концентрированного рассола на морское дно. Это может не нарушить экосистему морского дна и, вместо этого, воды над ним. Было замечено, что рассол от опреснительных заводов распространяется на несколько километров, а это означает, что он может нанести вред экосистемам вдали от растений.Тщательная реинтродукция с соответствующими мерами и экологическими исследованиями может свести к минимуму эту проблему.[69] [70]

Другие проблемы [ править ]

Из-за характера процесса необходимо разместить растения примерно на 25 акрах земли на береговой линии или рядом с ней. [71] В случае, если завод построен внутри страны, трубы должны быть проложены в земле, чтобы обеспечить легкий прием и отвод. [71] Однако, как только трубы будут проложены в земле, они могут просочиться в близлежащие водоносные горизонты и загрязнить их. [71] Помимо экологических рисков, шум, производимый некоторыми типами опреснительных установок, может быть очень сильным. [71]

Аспекты здоровья [ править ]

Дефицит йода [ править ]

Опреснение удаляет йод из воды и может увеличить риск йододефицитных заболеваний. Израильские исследователи заявили о возможной связи между опреснением морской воды и дефицитом йода [72], обнаружив дефицит йода среди взрослых, подвергающихся воздействию воды с низким содержанием йода [73] одновременно с увеличением доли питьевой воды в их районе, получаемой в результате обратного осмоса морской воды (SWRO). [74] Позже они обнаружили вероятные нарушения йодной недостаточности у населения, зависимого от опресненной морской воды. [75] Возможная связь между интенсивным использованием опресненной воды и дефицитом йода в стране была предложена израильскими исследователями. [76]Они обнаружили высокое бремя йодной недостаточности среди населения Израиля в целом: 62% детей школьного возраста и 85% беременных женщин находятся ниже диапазона адекватности ВОЗ. [77] Они также указали на национальную зависимость от опресненной воды с низким содержанием йода, отсутствие универсальной программы йодирования соли и сообщения об увеличении использования препаратов для лечения щитовидной железы в Израиле в качестве возможных причин низкого потребления йода населением. В год проведения исследования количество воды, произведенной на опреснительных установках, составляет около 50% от количества пресной воды, поставляемой для всех нужд, и около 80% воды, поставляемой для бытовых и промышленных нужд в Израиле. [78]

Экспериментальные методы [ править ]

Другие методы опреснения включают:

Отработанное тепло [ править ]

Технологии опреснения с тепловым приводом часто рекомендуются для использования с низкотемпературными источниками отработанного тепла , поскольку низкие температуры не подходят для многих промышленных процессов, но идеально подходят для более низких температур, характерных для опреснения. [15] Фактически, такое соединение с отработанным теплом может даже улучшить электрические процессы: дизельные генераторы обычно вырабатывают электроэнергию в отдаленных районах. Около 40–50% выходной энергии составляет низкопотенциальное тепло, которое покидает двигатель через выхлоп. Подключение технологии термического опреснения, такой как мембранная дистилляционная система, к выхлопу дизельного двигателя позволяет использовать это низкопотенциальное тепло для опреснения. Система активно охлаждает дизель-генератор, повышая его эффективность и увеличивая выработку электроэнергии. В результате получается энергетически нейтральный опреснительный раствор. Примерный завод был введен в эксплуатацию голландской компанией Aquaver в марте 2014 года для Гули , Мальдивы . [79] [80]

Низкотемпературный термический [ править ]

Первоначально возникший в результате исследований по преобразованию тепловой энергии океана , низкотемпературное термическое опреснение (LTTD) использует преимущества кипения воды при низком давлении даже при температуре окружающей среды . В системе используются насосы для создания среды с низким давлением и низкой температурой, в которой вода кипит при температурном градиенте 8–10 ° C (46–50 ° F) между двумя объемами воды. Прохладная океанская вода подается с глубины до 600 м (2000 футов). Эта вода прокачивается через змеевики для конденсации водяного пара. Образующийся конденсат представляет собой очищенную воду. LTTD может использовать температурный градиент, доступный на электростанциях, где большие количества теплых сточных вод сбрасываются с электростанции, снижая затраты энергии, необходимые для создания температурного градиента.[81]

Для проверки этого подхода были проведены эксперименты в США и Японии. В Японии система распыления-мгновенного испарения была испытана Университетом Саги. [82] На Гавайях Национальная энергетическая лаборатория провела испытания установки OTEC открытого цикла с пресной водой и выработкой электроэнергии с использованием разницы температур 20 ° C между поверхностной водой и водой на глубине около 500 м (1600 футов). LTTD был изучен Национальным институтом океанических технологий Индии (NIOT) в 2004 году. Их первый завод LTTD открылся в 2005 году в Каваратти на островах Лакшадвип . Мощность завода составляет 100 000 л (22 000 имп. Галлонов; 26 000 галлонов США) в день при капитальных затратах в размере 50 миллионов индийских рупий (922 000 евро). Растение использует глубокую воду при температуре от 10 до 12 ° C (от 50 до 54 ° F). [83]В 2007 году NIOT открыла экспериментальный плавучий завод LTTD у побережья Ченнаи мощностью 1 000 000 литров (220 000 имп галлонов; 260 000 галлонов США) в день. В 2009 году на тепловой электростанции Северного Ченнаи была построена небольшая установка, чтобы доказать возможность применения LTTD, где имеется охлаждающая вода для электростанций. [81] [84] [85]

Термоэмиссионный процесс [ править ]

В октябре 2009 года Saltworks Technologies объявила о процессе, в котором солнечное или другое тепловое тепло используется для возбуждения ионного тока, удаляющего все ионы натрия и хлора из воды с помощью ионообменных мембран. [86]

Испарение и конденсация для сельскохозяйственных культур [ править ]

The Seawater greenhouse uses natural evaporation and condensation processes inside a greenhouse powered by solar energy to grow crops in arid coastal land.

Other approaches[edit]

Adsorption-based desalination (AD) relies on the moisture absorption properties of certain materials such as Silica Gel.[87]

Forward osmosis[edit]

One process was commercialized by Modern Water PLC using forward osmosis, with a number of plants reported to be in operation.[88][89][90]

Hydrogel based desalination[edit]

Scheme of the desalination machine: the desalination box of volume V_box contains a gel of volume V_gel which is separated by a sieve from the outer solution volume V_out =V_box- V_gel. The box is connected to two big tanks with high and low salinity by two taps which can be opened and closed as desired. The chain of buckets expresses the fresh water consumption followed by refilling the low-salinity reservoir by salt water.[91]

The idea of the method is in the fact that when the hydrogel is put into contact with aqueous salt solution, it swells absorbing a solution with the ion composition different from the original one. This solution can be easily squeezed out from the gel by means of sieve or microfiltration membrane. The compression of the gel in closed system lead to change in salt concentration, whereas the compression in open system, while the gel is exchanging ions with bulk, lead to the change in the number of ions. The consequence of the compression and swelling in open and closed system conditions mimics the reverse Carnot Cycle of refrigerator machine. The only difference is that instead of heat this cycle transfers salt ions from the bulk of low salinity to a bulk of high salinity. Similarly to the Carnot cycle this cycle is fully reversible, so can in principle work with an ideal thermodynamic efficiency. Because the method is free from the use of osmotic membranes it can compete with reverse osmosis method. In addition, unlike the reverse osmosis, the approach is not sensitive to the quality of feed water and its seasonal changes, and allows the production of water of any desired concentration.[91]

Small-scale solar[edit]

The United States, France and the United Arab Emirates are working to develop practical solar desalination.[92] AquaDania's WaterStillar has been installed at Dahab, Egypt, and in Playa del Carmen, Mexico. In this approach, a solar thermal collector measuring two square metres can distill from 40 to 60 litres per day from any local water source – five times more than conventional stills. It eliminates the need for plastic PET bottles or energy-consuming water transport.[93] In Central California, a startup company WaterFX is developing a solar-powered method of desalination that can enable the use of local water, including runoff water that can be treated and used again. Salty groundwater in the region would be treated to become freshwater, and in areas near the ocean, seawater could be treated.[94]

Passarell[edit]

The Passarell process uses reduced atmospheric pressure rather than heat to drive evaporative desalination. The pure water vapor generated by distillation is then compressed and condensed using an advanced compressor. The compression process improves distillation efficiency by creating the reduced pressure in the evaporation chamber. The compressor centrifuges the pure water vapor after it is drawn through a demister (removing residual impurities) causing it to compress against tubes in the collection chamber. The compression of the vapor increases its temperature. The heat is transferred to the input water falling in the tubes, vaporizing the water in the tubes. Water vapor condenses on the outside of the tubes as product water. By combining several physical processes, Passarell enables most of the system's energy to be recycled through its evaporation, demisting, vapor compression, condensation, and water movement processes.[95]

Geothermal[edit]

Geothermal energy can drive desalination. In most locations, geothermal desalination beats using scarce groundwater or surface water, environmentally and economically.[citation needed]

Nanotechnology[edit]

Nanotube membranes of higher permeability than current generation of membranes may lead to eventual reduction in the footprint of RO desalination plants. It has also been suggested that the use of such membranes will lead to reduction in the energy needed for desalination.[96]

Hermetic, sulphonated nano-composite membranes have shown to be capable of removing various contaminants to the parts per billion level, and have little or no susceptibility to high salt concentration levels.[97][98][99]

Biomimesis[edit]

Biomimetic membranes are another approach.[100]

Electrochemical[edit]

In 2008, Siemens Water Technologies announced technology that applied electric fields to desalinate one cubic meter of water while using only a purported 1.5 kWh of energy. If accurate, this process would consume one-half the energy of other processes.[101] As of 2012 a demonstration plant was operating in Singapore.[102] Researchers at the University of Texas at Austin and the University of Marburg are developing more efficient methods of electrochemically mediated seawater desalination.[103]

Electrokinetic shocks[edit]

A process employing electrokinetic shocks waves can be used to accomplish membraneless desalination at ambient temperature and pressure.[104] In this process, anions and cations in salt water are exchanged for carbonate anions and calcium cations, respectively using electrokinetic shockwaves. Calcium and carbonate ions react to form calcium carbonate, which precipitates, leaving fresh water. The theoretical energy efficiency of this method is on par with electrodialysis and reverse osmosis.

Temperature swing solvent extraction[edit]

Temperature Swing Solvent Extraction (TSSE) uses a solvent instead of a membrane or high temperatures.

Solvent extraction is a common technique in chemical engineering. It can be activated by low-grade heat (less than 70 °C (158 °F), which may not require active heating. In a study, TSSE removed up to 98.4 percent of the salt in brine.[105] A solvent whose solubility varies with temperature is added to saltwater. At room temperature the solvent draws water molecules away from the salt. The water-laden solvent is then heated, causing the solvent to release the now salt-free water.[106]

It can desalinate extremely salty brine up to seven times as salty as the ocean. For comparison, the current methods can only handle brine twice as salty.

Desalination plants[edit]

Main article: Desalination by country
  • Perth began operating a reverse osmosis seawater desalination plant in 2006.[107] The Perth desalination plant is powered partially by renewable energy from the Emu Downs Wind Farm.[63][108]
  • A desalination plant now operates in Sydney,[109] and the Wonthaggi desalination plant was under construction in Wonthaggi, Victoria. A wind farm at Bungendore in New South Wales was purpose-built to generate enough renewable energy to offset the Sydney plant's energy use,[110] mitigating concerns about harmful greenhouse gas emissions.
  • A January 17, 2008, article in The Wall Street Journal stated, "In November, Connecticut-based Poseidon Resources Corp. won a key regulatory approval to build the $300 million water-desalination plant in Carlsbad, north of San Diego. The facility would produce 190,000 cubic metres of drinking water per day, enough to supply about 100,000 homes.[111] As of June 2012, the cost for the desalinated water had risen to $2,329 per acre-foot.[112] Each $1,000 per acre-foot works out to $3.06 for 1,000 gallons, or $0.81 per cubic meter.[113]

In nature[edit]

Mangrove leaf with salt crystals

Evaporation of water over the oceans in the water cycle is a natural desalination process.

The formation of sea ice produces ice with little salt, much lower than in seawater.

Seabirds distill seawater using countercurrent exchange in a gland with a rete mirabile. The gland secretes highly concentrated brine stored near the nostrils above the beak. The bird then "sneezes" the brine out. As freshwater is not usually available in their environments, some seabirds, such as pelicans, petrels, albatrosses, gulls and terns, possess this gland, which allows them to drink the salty water from their environments while they are far from land.[114][115]

Mangrove trees grow in seawater; they secrete salt by trapping it in parts of the root, which are then eaten by animals (usually crabs). Additional salt is removed by storing it in leaves that fall off. Some types of mangroves have glands on their leaves, which work in a similar way to the seabird desalination gland. Salt is extracted to the leaf exterior as small crystals, which then fall off the leaf.

Willow trees and reeds absorb salt and other contaminants, effectively desalinating the water. This is used in artificial constructed wetlands, for treating sewage.[116]

History[edit]

Desalination has been known to history for millennia as both a concept, and later practice, though in a limited form. The ancient Greek philosopher Aristotle observed in his work Meteorology that "salt water, when it turns into vapour, becomes sweet and the vapour does not form salt water again when it condenses," and also noticed that a fine wax vessel would hold potable water after being submerged long enough in seawater, having acted as a membrane to filter the salt.[117] There are numerous other examples of experimentation in desalination throughout Antiquity and the Middle Ages,[118] but desalination was never feasible on a large scale until the modern era.[119] A good example of this experimentation are the observations by Leonardo da Vinci (Florence, 1452), who realized that distilled water could be made cheaply in large quantities by adapting a still to a cookstove.[120] During the Middle Ages elsewhere in Central Europe, work continued on refinements in distillation, although not necessarily directed towards desalination.[121]

However, it is possible that the first major land-based desalination plant may have been installed under emergency conditions on an island off the coast of Tunisia in 1560.[121][122] It is believed that a garrison of 700 Spanish soldiers was besieged by a large number of Turks and that, during the siege, the captain in charge fabricated a still capable of producing 40 barrels of fresh water per day, even though details of the device have not been reported.[122]

Before the Industrial Revolution, desalination was primarily of concern to oceangoing ships, which otherwise needed to keep on board supplies of fresh water. Sir Richard Hawkins (1562-1622), who made extensive travels in the South Seas, reported in his return that he had been able to supply his men with fresh water by means of shipboard distillation.[123] Additionally, during the early 1600s, several prominent figures of the era such as Francis Bacon or Walter Raleigh published reports on water desalination.[122][124] These reports and others,[125] set the climate for the first patent dispute concerning desalination apparatus. The two first patents regarding water desalination date back to 1675 and 1683 (patents No.184[126] and No. 226,[127] published by Mr. William Walcot and Mr. Robert Fitzgerald (and others), respectively). Nevertheless, neither of the two inventions was really put into service as a consequence of technical problems derived from scale-up difficulties.[121] No significant improvements to the basic seawater distillation process were made for some time during the 150 years from mid-1600s until 1800.

When the frigate Protector was sold to Denmark in the 1780s (as the ship Hussaren) the desalination plant was studied and recorded in great detail.[128] In the newly formed United States, Thomas Jefferson catalogued heat-based methods going back to the 1500s, and formulated practical advice that was publicized to all U.S. ships on the backs of sailing clearance permits.[129][130]

Beginning about 1800, things started changing very rapidly as consequence of the appearance of the steam engine and the so-called age of steam.[121] The development of a knowledge of the thermodynamics of steam processes [131] and the need for a pure water source for its use in boilers,[132] generated a positive effect regarding distilling systems. Additionally, the spread of European colonialism induced a need for freshwater in remote parts of the world, thus creating the appropriate climate for water desalination.[121]

In parallel with the development and improvement systems using steam (multiple-effect evaporators), this type of devices quickly demonstrated its potential in the field of desalination.[121] In 1852, Alphonse René le Mire de Normandy, was issued a British patent for a vertical tube seawater distilling unit which thanks to its simplicity of design and ease of construction, very quickly gained popularity for shipboard use.[121][133] Land-based desalting units did not significantly appear until the later half of the nineteenth century.[133] In the 1860s, the US Army purchased three Normandy evaporators, each rated at 7000 gallons/day and installed them on the islands of Key West and Dry Tortugas.[121][133][134] Another important land-based desalter plant was installed at Suakin during the 1980s which was able to provide freshwater to the British troops placed there. It consisted of six-effect distillers with a capacity of 350 tons/day.[121][133]

Significant research into improved desalination methods occurred in the United States after World War II. The Office of Saline Water was created in the United States Department of the Interior in 1955 in accordance with the Saline Water Conversion Act of 1952.[6][135] It was merged into the Office of Water Resources Research in 1974.[135]

The first industrial desalination plant in the United States opened in Freeport, Texas in 1961 with the hope of bringing water security to the region after a decade of drought.[6] Vice-president Lyndon B. Johnson attended the plant's opening on June 21, 1961. President John F. Kennedy recorded a speech from the White House, describing desalination as "a work that in many ways is more important than any other scientific enterprise in which this country is now engaged."[136]

Research took place at state universities in California, at the Dow Chemical Company and DuPont.[137]Many studies focus on ways to optimize desalination systems.[138][139]

The first commercial reverse osmosis desalination plant, Coalinga desalination plant, was inaugurated in California in 1965 for brackish water. A few years later, in 1975, the first sea water reverse osmosis desalination plant came into operation.

Society and culture[edit]

Despite the issues associated with desalination processes, public support for its development can be very high.[140] One survey of a Southern California community saw 71.9% of all respondents being in support of desalination plant development in their community.[140] In many cases, high freshwater scarcity corresponds to higher public support for desalination development whereas areas with low water scarcity tend to have less public support for its development.[140]

See also[edit]

  • Atmospheric water generator
  • Dewvaporation
  • Flexible barge
  • Peak water
  • Pumpable ice technology
  • Soil desalination model
  • Soil salinity
  • Soil salinity and groundwater model

References[edit]

  1. ^ "Desalination" (definition), The American Heritage Science Dictionary, via dictionary.com. Retrieved August 19, 2007.
  2. ^ "Australia Aids China In Water Management Project."[permanent dead link] People's Daily Online, 2001-08-03, via english.people.com.cn. Retrieved August 19, 2007.
  3. ^ a b c d Panagopoulos, Argyris; Haralambous, Katherine-Joanne; Loizidou, Maria (November 25, 2019). "Desalination brine disposal methods and treatment technologies - A review". The Science of the Total Environment. 693: 133545. Bibcode:2019ScTEn.693m3545P. doi:10.1016/j.scitotenv.2019.07.351. ISSN 1879-1026. PMID 31374511.
  4. ^ Fischetti, Mark (September 2007). "Fresh from the Sea". Scientific American. 297 (3): 118–119. Bibcode:2007SciAm.297c.118F. doi:10.1038/scientificamerican0907-118. PMID 17784633.
  5. ^ Ebrahimi, Atieh; Najafpour, Ghasem D; Yousefi Kebria, Daryoush (2019). "Performance of microbial desalination cell for salt removal and energy generation using different catholyte solutions". Desalination. 432: 1. doi:10.1016/j.desal.2018.01.002.
  6. ^ a b c "Making the Deserts Bloom: Harnessing nature to deliver us from drought, Distillations Podcast and transcript, Episode 239". Science History Institute. March 19, 2019. Retrieved August 27, 2019.
  7. ^ a b c Jones, Edward; Qadir, Manzoor; van Vliet, Michelle T. H.; Smakhtin, Vladimir; Kang, Seong-mu (March 20, 2019). "The state of desalination and brine production: A global outlook". Science of the Total Environment. 657: 1343–1356. Bibcode:2019ScTEn.657.1343J. doi:10.1016/j.scitotenv.2018.12.076. ISSN 0048-9697. PMID 30677901.
  8. ^ Ahmadi, Esmaeil; McLellan, Benjamin; Mohammadi-Ivatloo, Behnam; Tezuka, Tetsuo (2020). "The Role of Renewable Energy Resources in Sustainability of Water Desalination as a Potential Fresh-Water Source: An Updated Review". Sustainability. 12 (13): 5233. doi:10.3390/su12135233.
  9. ^ Laurene Veale (August 19, 2015) "Seawater desalination: A solution or an environmental disaster?". MIT Technology News. Archived from the original on February 2, 2017. Retrieved January 25, 2017.
  10. ^ "Largest water desalination plant". Guinness World Records. Retrieved August 21, 2020.
  11. ^ Yuan Zhou and Richard S.J. Tol. "Evaluating the costs of desalination and water transport" (PDF) (Working paper). Hamburg University. December 9, 2004. Archived from the original (PDF) on March 25, 2009. Retrieved August 20, 2007.
  12. ^ Desalination is the Solution to Water Shortages, redOrbit, May 2, 2008
  13. ^ "2.2 Desalination by distillation". www.oas.org.
  14. ^ a b c d e f g h i Khawaji, Akili D.; Kutubkhanah, Ibrahim K.; Wie, Jong-Mihn (March 2008). "Advances in seawater desalination technologies". Desalination. 221 (1–3): 47–69. doi:10.1016/j.desal.2007.01.067.
  15. ^ a b c d Warsinger, David M.; Mistry, Karan H.; Nayar, Kishor G.; Chung, Hyung Won; Lienhard V, John H. (2015). "Entropy Generation of Desalination Powered by Variable Temperature Waste Heat" (PDF). Entropy. 17 (12): 7530–7566. Bibcode:2015Entrp..17.7530W. doi:10.3390/e17117530.
  16. ^ Al-Shammiri, M.; Safar, M. (November 1999). "Multi-effect distillation plants: state of the art". Desalination. 126 (1–3): 45–59. doi:10.1016/S0011-9164(99)00154-X.
  17. ^ Fritzmann, C; Lowenberg, J; Wintgens, T; Melin, T (2007). "alination". Desalination. 216 (1–3): 1–76. doi:10.1016/j.desal.2006.12.009.
  18. ^ Warsinger, David M.; Tow, Emily W.; Nayar, Kishor G.; Maswadeh, Laith A.; Lienhard V, John H. (2016). "Energy efficiency of batch and semi-batch (CCRO) reverse osmosis desalination" (PDF). Water Research. 106: 272–282. doi:10.1016/j.watres.2016.09.029. hdl:1721.1/105441. PMID 27728821.
  19. ^ Thiel, Gregory P. (June 1, 2015). "Salty solutions". Physics Today. 68 (6): 66–67. Bibcode:2015PhT....68f..66T. doi:10.1063/PT.3.2828. ISSN 0031-9228.
  20. ^ Culp, T.E. (2018). "Electron tomography reveals details of the internal microstructure of desalination membranes". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 115 (35): 8694–8699. Bibcode:2018PNAS..115.8694C. doi:10.1073/pnas.1804708115. PMC 6126755. PMID 30104388.
  21. ^ Culp, Tyler E.; Khara, Biswajit; Brickey, Kaitlyn P.; Geitner, Michael; Zimudzi, Tawanda J.; Wilbur, Jeffrey D.; Jons, Steven D.; Roy, Abhishek; Paul, Mou; Ganapathysubramanian, Baskar; Zydney, Andrew L. (January 1, 2021). "Nanoscale control of internal inhomogeneity enhances water transport in desalination membranes". Science. 371 (6524): 72–75. Bibcode:2021Sci...371...72C. doi:10.1126/science.abb8518. ISSN 0036-8075. PMID 33384374. S2CID 229935140.
  22. ^ Rautenbach, Melin (2007). Membranverfahren – Grundlagen der Modul und Anlagenauslegung. Germany: Springer Verlag Berlin. ISBN 978-3540000716.
  23. ^ Seawater Desalination – Impacts of Brine and Chemical Discharge on the Marine Environment. Sabine Lattemann, Thomas Höppner. January 1, 2003. ISBN 978-0866890625.
  24. ^ "Access to sustainable water by unlimited resources | Climate innovation window". climateinnovationwindow.eu.
  25. ^ "Solving fresh water scarcity, using only the sea, sun, earth & wind". www.glispa.org.
  26. ^ "From Plentiful Seawater to Precious Drinking Water". SIDS Global Business Network.
  27. ^ "HH Sheikh Maktoum bin Mohammed bin Rashid Al Maktoum honours 10 winners from 8 countries at Mohammed bin Rashid Al Maktoum Global Water Award". Suqia.
  28. ^ Boysen, John E.; Stevens, Bradley G. (August 2002). "Demonstration of the Natural Freeze-Thaw Process for the Desalination of Water From The Devils Lake Chain to Provide Water for the City of Devils Lake" (PDF).
  29. ^ Van der Bruggen, Bart; Vandecasteele, Carlo (June 2002). "Distillation vs. membrane filtration: overview of process evolutions in seawater desalination". Desalination. 143 (3): 207–218. doi:10.1016/S0011-9164(02)00259-X.
  30. ^ Warsinger, David M.; Tow, Emily W.; Swaminathan, Jaichander; Lienhard V, John H. (2017). "Theoretical framework for predicting inorganic fouling in membrane distillation and experimental validation with calcium sulfate" (PDF). Journal of Membrane Science. 528: 381–390. doi:10.1016/j.memsci.2017.01.031.
  31. ^ "Perth Wave Energy Project". Australian Renewable Energy Agency. Commonwealth of Australia. February 2015. Archived from the original on February 1, 2016. Retrieved January 26, 2016. This project is the world's first commercial-scale wave energy array that is connected to the grid and has the ability to produce desalinated water.
  32. ^ Wave-powered Desalination Riding High in Australia – WaterWorld
  33. ^ "World's first wave-powered desalination plant now operational in Perth". www.engineersaustralia.org.au.
  34. ^ a b c Panagopoulos, Argyris (December 1, 2020). "A comparative study on minimum and actual energy consumption for the treatment of desalination brine". Energy. 212: 118733. doi:10.1016/j.energy.2020.118733. ISSN 0360-5442.
  35. ^ Wilkinson, Robert C. (March 2007) "Analysis of the Energy Intensity of Water Supplies for West Basin Municipal Water District" Archived December 20, 2012, at the Wayback Machine, Table on p. 4
  36. ^ "U.S. Electricity Consumption for Water Supply & Treatment" Archived June 17, 2013, at the Wayback Machine, pp. 1–4 Table 1-1, Electric Power Research Institute (EPRI) Water & Sustainability (Volume 4), 2000
  37. ^ Elimelech, Menachem (2012) "Seawater Desalination" Archived February 23, 2014, at the Wayback Machine, p. 12 ff
  38. ^ Semiat, R. (2008). "Energy Issues in Desalination Processes". Environmental Science & Technology. 42 (22): 8193–201. Bibcode:2008EnST...42.8193S. doi:10.1021/es801330u. PMID 19068794.
  39. ^ "Optimizing Lower Energy Seawater Desalination", p. 6 figure 1.2, Stephen Dundorf at the IDA World Congress November 2009
  40. ^ "Membrane Desalination Power Usage Put In Perspective" Archived April 24, 2014, at the Wayback Machine, American Membrane Technology Association (AMTA) April 2009
  41. ^ [1] Total Water Use in the United States
  42. ^ "Energy Requirements of Desalination Processes", Encyclopedia of Desalination and Water Resources (DESWARE). Retrieved June 24, 2013
  43. ^ Hamed, O. A. (2005). "Overview of hybrid desalination systems – current status and future prospects". Desalination. 186 (1–3): 207. CiteSeerX 10.1.1.514.4201. doi:10.1016/j.desal.2005.03.095.
  44. ^ Misra, B. M.; Kupitz, J. (2004). "The role of nuclear desalination in meeting the potable water needs in water scarce areas in the next decades". Desalination. 166: 1. doi:10.1016/j.desal.2004.06.053.
  45. ^ Ludwig, H. (2004). "Hybrid systems in seawater desalination – practical design aspects, present status and development perspectives". Desalination. 164: 1. doi:10.1016/S0011-9164(04)00151-1.
  46. ^ Tom Harris (August 29, 2002) How Aircraft Carriers Work. Howstuffworks.com. Retrieved May 29, 2011.
  47. ^ Gleick, Peter H., Dana Haasz, Christine Henges-Jeck, Veena Srinivasan, Gary Wolff, Katherine Kao Cushing, and Amardip Mann. (November 2003.) "Waste not, want not: The potential for urban water conservation in California." (Website). Pacific Institute. Retrieved September 20, 2007.
  48. ^ Cooley, Heather, Peter H. Gleick, and Gary Wolff. (June 2006.) Pacific Institute. Retrieved September 20, 2007.
  49. ^ Gleick, Peter H., Heather Cooley, David Groves (September 2005). "California water 2030: An efficient future.". Pacific Institute. Retrieved September 20, 2007.
  50. ^ Sun Belt Inc. Legal Documents. Sunbeltwater.com. Retrieved May 29, 2011.
  51. ^ Zhang, S.X.; V. Babovic (2012). "A real options approach to the design and architecture of water supply systems using innovative water technologies under uncertainty". Journal of Hydroinformatics. 14: 13–29. doi:10.2166/hydro.2011.078.
  52. ^ "Finding Water in Mogadishu"IPS news item 2008
  53. ^ a b c Tiwari, Anil Kr.; Tiwari, G. N. (January 1, 2006). "Evaluating the Performance of Single Slope Passive Solar Still for Different Slope of Cover and Water Depths by Thermal Modeling: In Moderate Climatic Condition". Solar Energy. ASMEDC: 545–553. doi:10.1115/isec2006-99057. ISBN 0-7918-4745-4.
  54. ^ Andrew Burger (June 20, 2019). "No Batteries Needed: Can Low-Cost Solar Desalination System "Green" Namibia's Desert Coast?". Solar Magazine. Retrieved April 5, 2020.
  55. ^ "How the world could have 100 percent solar desalination". EurekAlert!. Retrieved April 5, 2020.
  56. ^ Alsheghri, Ammar; Sharief, Saad Asadullah; Rabbani, Shahid; Aitzhan, Nurzhan Z. (August 1, 2015). "Design and Cost Analysis of a Solar Photovoltaic Powered Reverse Osmosis Plant for Masdar Institute". Energy Procedia. Clean, Efficient and Affordable Energy for a Sustainable Future: The 7th International Conference on Applied Energy (ICAE2015). 75: 319–324. doi:10.1016/j.egypro.2015.07.365. ISSN 1876-6102.
  57. ^ "Nuclear Desalination". World Nuclear Association. January 2010. Retrieved February 1, 2010.
  58. ^ Barlow, Maude, and Tony Clarke, "Who Owns Water?" The Nation, 2002-09-02, via thenation.com. Retrieved August 20, 2007.
  59. ^ Over and drought: Why the end of Israel's water shortage is a secret, Haaretz, January 24, 2014
  60. ^ "Black & Veatch-Designed Desalination Plant Wins Global Water Distinction," Archived March 24, 2010, at the Wayback Machine (Press release). Black & Veatch Ltd., via edie.net, May 4, 2006. Retrieved August 20, 2007.
  61. ^ Water: Cooling Water Intakes (316b). water.epa.gov.
  62. ^ Cooley, Heather; Gleick, Peter H. and Wolff, Gary (2006) Desalination, With a Grain of Salt. A California Perspective, Pacific Institute for Studies in Development, Environment, and Security. ISBN 1-893790-13-4
  63. ^ a b Sullivan, Michael (June 18, 2007) "Australia Turns to Desalination Amid Water Shortage". NPR.
  64. ^ a b Panagopoulos, Argyris; Haralambous, Katherine-Joanne (October 1, 2020). "Minimal Liquid Discharge (MLD) and Zero Liquid Discharge (ZLD) strategies for wastewater management and resource recovery – Analysis, challenges and prospects". Journal of Environmental Chemical Engineering. 8 (5): 104418. doi:10.1016/j.jece.2020.104418. ISSN 2213-3437.
  65. ^ Greenberg, Joel (March 20, 2014) "Israel no longer worried about its water supply, thanks to desalination plants" Archived March 24, 2014, at the Wayback Machine, McClatchy DC
  66. ^ Lattemann, Sabine; Höpner, Thomas (2008). "Environmental impact and impact assessment of seawater desalination". Desalination. 220 (1–3): 1. doi:10.1016/j.desal.2007.03.009.
  67. ^ "Innovative floating desalination system". www.theexplorer.no.
  68. ^ "Oisann Engineering". Oisann Engineering.
  69. ^ Yolanda Fernández-Torquemada (March 16, 2009). "Dispersion of brine discharge from seawater reverse osmosis desalination plants". Desalination and Water Treatment. 5 (1–3): 137–145. doi:10.5004/dwt.2009.576. hdl:10045/11309.
  70. ^ Panagopoulos, Argyris; Haralambous, Katherine-Joanne (December 1, 2020). "Environmental impacts of desalination and brine treatment - Challenges and mitigation measures". Marine Pollution Bulletin. 161 (Pt B): 111773. doi:10.1016/j.marpolbul.2020.111773. ISSN 0025-326X. PMID 33128985.
  71. ^ a b c d Einav, Rachel; Harussi, Kobi; Perry, Dan (February 2003). "The footprint of the desalination processes on the environment". Desalination. 152 (1–3): 141–154. doi:10.1016/S0011-9164(02)01057-3.
  72. ^ "מידעון הפקולטה". מידעון הפקולטה לחקלאות מזון וסביבה עש רוברט ה סמית. agri.huji.ac.il. July 2014
  73. ^ Yaniv Ovadia. "Estimated iodine intake and status in adults exposed to iodine-poor water". ResearchGate.
  74. ^ Ovadia YS, Troen AM, Gefel D (August 2013). "Seawater desalination and iodine deficiency: is there a link?" (PDF). IDD Newsletter.
  75. ^ Ovadia, Yaniv S; Gefel, Dov; Aharoni, Dorit; Turkot, Svetlana; Fytlovich, Shlomo; Troen, Aron M (October 2016). "Can desalinated seawater contribute to iodine-deficiency disorders? An observation and hypothesis". Public Health Nutrition. 19 (15): 2808–2817. doi:10.1017/S1368980016000951. PMID 27149907.
  76. ^ "Millions of Israeli children said at risk of stunted development, possibly from desalinated water". jta.org. March 27, 2017. Retrieved October 22, 2017.
  77. ^ "High burden of Iodine deficiency found in Israel's first national survey – האוניברסיטה העברית בירושלים – The Hebrew University of Jerusalem". new.huji.ac.il. Retrieved October 22, 2017.
  78. ^ "Israeli Water Authority". water.gov.il. Retrieved October 22, 2017.
  79. ^ "Desalination plant powered by waste heat opens in Maldives" European Innovation Partnerships (EIP) news. Retrieved March 18, 2014
  80. ^ "Island finally gets its own water supply" Archived March 18, 2014, at the Wayback Machine, Global Water Intelligence, February 24, 2014. Retrieved March 18, 2014
  81. ^ a b Sistla, Phanikumar V.S.; et al. "Low Temperature Thermal DesalinbationPLants" (PDF). Proceedings of the Eighth (2009) ISOPE Ocean Mining Symposium, Chennai, India, September 20–24, 2009. International Society of Offshore and Polar Engineers. Archived from the original (PDF) on October 4, 2011. Retrieved June 22, 2010.
  82. ^ Haruo Uehara and Tsutomu Nakaoka Development and Prospective of Ocean Thermal Energy Conversion and Spray Flash Evaporator Desalination Archived March 22, 2012, at the Wayback Machine. ioes.saga-u.ac.jp
  83. ^ Indian Scientists Develop World's First Low Temperature Thermal Desalination Plant. Retrieved January 1, 2019.
  84. ^ Floating plant, India Archived August 27, 2008, at the Wayback Machine. Headlinesindia.com (April 18, 2007). Retrieved May 29, 2011.
  85. ^ Tamil Nadu / Chennai News : Low temperature thermal desalination plants mooted. The Hindu (April 21, 2007). Retrieved March 20, 2011.
  86. ^ Current thinking, The Economist, October 29, 2009
  87. ^ "A Study of Silica Gel Adsorption Desalination System" (PDF). Jun Wei WU. Retrieved November 3, 2016.
  88. ^ "FO plant completes 1-year of operation" (PDF). Water Desalination Report: 2–3. November 15, 2010. Retrieved May 28, 2011.[permanent dead link]
  89. ^ "Modern Water taps demand in Middle East" (PDF). The Independent. November 23, 2009. Retrieved May 28, 2011.[permanent dead link]
  90. ^ Thompson N.A.; Nicoll P.G. (September 2011). "Forward Osmosis Desalination: A Commercial Reality" (PDF). Proceedings of the IDA World Congress. Perth, Western Australia: International Desalination Association.
  91. ^ a b Rud, Oleg; Borisov, Oleg; Košovan, Peter (2018). "Thermodynamic model for a reversible desalination cycle using weak polyelectrolyte hydrogels". Desalination. 442: 32. doi:10.1016/j.desal.2018.05.002.
  92. ^ UAE & France Announce Partnership To Jointly Fund Renewable Energy Projects, Clean Technica, January 25, 2015
  93. ^ Tapping the Market, CNBC European Business, October 1, 2008
  94. ^ Peters, Adele (February 10, 2014). "Can This Solar Desalination Startup Solve California Water Woes?". Fast Company. Retrieved February 24, 2015.
  95. ^ The "Passarell" Process. Waterdesalination.com (November 16, 2004). Retrieved May 14, 2012.
  96. ^ "Nanotube membranes offer possibility of cheaper desalination" (Press release). Lawrence Livermore National Laboratory Public Affairs. May 18, 2006. Archived from the original on October 1, 2006. Retrieved September 7, 2007.
  97. ^ Cao, Liwei. "Patent US8222346 – Block copolymers and method for making same". Retrieved July 9, 2013.
  98. ^ Wnek, Gary. "Patent US6383391 – Water-and ion-conducting membranes and uses thereof". Retrieved July 9, 2013.
  99. ^ Cao, Liwei (June 5, 2013). "Dais Analytic Corporation Announces Product Sale to Asia, Functional Waste Water Treatment Pilot, and Key Infrastructure Appointments". PR Newswire. Retrieved July 9, 2013.
  100. ^ "Sandia National Labs: Desalination and Water Purification: Research and Development". sandia.gov. 2007. Retrieved July 9, 2013.
  101. ^ Team wins $4m grant for breakthrough technology in seawater desalination Archived April 14, 2009, at the Wayback Machine, The Straits Times, June 23, 2008
  102. ^ "New desalination process uses 50% less energy | MINING.com". MINING.com. September 6, 2012. Retrieved June 11, 2016.
  103. ^ "Chemists Work to Desalinate the Ocean for Drinking Water, One Nanoliter at a Time". Science Daily. June 27, 2013. Retrieved June 29, 2013.
  104. ^ Shkolnikov, Viktor; Bahga, Supreet S.; Santiago, Juan G. (April 5, 2012). "Desalination and hydrogen, chlorine, and sodium hydroxide production via electrophoretic ion exchange and precipitation" (PDF). Stanford Microfluidics Laboratory. 14 (32): 11534–45. Bibcode:2012PCCP...1411534S. doi:10.1039/c2cp42121f. PMID 22806549. Retrieved July 9, 2013.
  105. ^ Reilly, Claire. "Scientists discover a game-changing way to remove salt from water". CNET.
  106. ^ Ramirez, Vanessa Bates (June 18, 2019). "Inching Towards Abundant Water: New Progress in Desalination Tech". Singularity Hub. Retrieved June 19, 2019.
  107. ^ Perth Seawater Desalination Plant, Seawater Reverse Osmosis (SWRO), Kwinana. Water Technology. Retrieved March 20, 2011.
  108. ^ PX Pressure Exchanger energy recovery devices from Energy Recovery Inc. An Environmentally Green Plant Design Archived March 27, 2009, at the Wayback Machine. Morning Edition, NPR, June 18, 2007
  109. ^ "Sydney desalination plant to double in size," Australian Broadcasting Corporation, June 25, 2007. Retrieved August 20, 2007.
  110. ^ Fact sheets, Sydney Water
  111. ^ Kranhold, Kathryn. (January 17, 2008) Water, Water, Everywhere... The Wall Street Journal. Retrieved March 20, 2011.
  112. ^ Mike Lee. "Carlsbad desal plant, pipe costs near $1 billion". U-T San Diego.
  113. ^ Sweet, Phoebe (March 21, 2008) Desalination gets a serious look. Las Vegas Sun.
  114. ^ Proctor, Noble S.; Lynch, Patrick J. (1993). Manual of Ornithology. Yale University Press. ISBN 978-0300076196.
  115. ^ Ritchison, Gary. "Avian osmoregulation". Retrieved April 16, 2011. including images of the gland and its function
  116. ^ "Enhancement Marshes". Arcata's Wastewater Treatment Plant & The Arcata Marsh and Wildlife Sanctuary. Archived from the original on August 8, 2011. Retrieved April 5, 2018.
  117. ^ Aristotle with E.W. Webster, trans., Meteorologica, in: Ross, W. D., ed., The Works of Aristotle, vol. 3, (Oxford, England: Clarendon Press, 1931), Book III, §358: 16–18 and §359: 1–5.
  118. ^ See:
    • Joseph Needham, Ho Ping-Yu, Lu Gwei-Djen, Nathan Sivin, Science and Civilisation in China: Volume 5, Chemistry and Chemical Technology (Cambridge, England: Cambridge University Press, 1980), p. 60.
    • Alexander of Aphrodisias (fl. 200 A.D.) wrote, in his commentary on Aristotle's Meteorology, that if a lid is placed on a boiling pot of seawater, fresh water will condense on the lid.
    • In his Hexaemeron, Homily IV, § 7, St. Basil of Caesarea (c. 329–379 AD) mentioned that sailors produced fresh water via distillation. Saint Basil with Sister Agnes Clare Way, trans., Saint Basil Exegetic Homilies (Washington, DC: The Catholic University of America Press, 1963), p. 65. From p. 65: "Moreover, it is possible to see the water of the sea boiled by sailors, who, catching the vapors in sponges, relieve their thirst fairly well in times of need."
  119. ^ "Sample" (PDF). www.desware.net.
  120. ^ J. R. Partington, History of Chemistry, Vol. 2-3, Macmillan, London, 1962.
  121. ^ a b c d e f g h i Birkett, James D. (January 1, 1984). "A brief illustrated history of desalination: From the bible to 1940". Desalination. 50: 17–52. doi:10.1016/0011-9164(84)85014-6. ISSN 0011-9164.
  122. ^ a b c Nebbia, G.; Menozzi, G.N. (1966). "Aspetti storici della dissalazione". Acqua Ind. 41–42: 3–20.
  123. ^ Haarhoff, Johannes (February 1, 2009). "The Distillation of Seawater on Ships in the 17th and 18th Centuries". Heat Transfer Engineering. 30 (3): 237–250. Bibcode:2009HTrEn..30..237H. doi:10.1080/01457630701266413. ISSN 0145-7632. S2CID 121765890.
  124. ^ Baker, M.N. (1981). "Quest for Pure Water". Am. Water Works Assoc. 2nd Ed. 1.
  125. ^ Cleveland, J. (1754). "Universal Magazine": 44. Cite journal requires |journal= (help)
  126. ^ W. Walcot, Purifying Water, Britain No. 184, 1675
  127. ^ R. Fitzgerald et al, Purifying Salt Water, Britain No. 226, 1683.
  128. ^ "Enkel Søgning". www.orlogsbasen.dk.
  129. ^ Thomas Jefferson (November 21, 1791). "Report on Desalination of Sea Water".
  130. ^ "Desalination of Sea Water | Thomas Jefferson's Monticello". www.monticello.org.
  131. ^ O. Lyle, Efficient Use of Steam, His Majesty's Stationery Office, London, 1947.
  132. ^ A. Fraser-MacDonald, Our Ocean Railways, Chapman and Hall, London 1893.
  133. ^ a b c d James D. Birkett. History, development and management of water resources – Vol. I. The history of desalination before large-scale use. EOLSS Publications, (2010).
  134. ^ Birkett J. D. The 1861 de Normandy desalting unit at Key West. International Desalination & Water Reuse Quarterly 7(3), 53-57
  135. ^ a b "Records of the office of Saline Water". August 15, 2016.
  136. ^ Roberts, Jacob; Jaehnig, Kenton G. (November 12, 2018). "Nor Any Drop to Drink". Distillations. Science History Institute. 4 (3): 8–13. Retrieved February 10, 2020.
  137. ^ David Talbot (November 23, 2015). "Bankrolling the 10 Breakthrough Technologies: Megascale Desalination". Archived from the original on October 3, 2016. Retrieved October 3, 2016.
  138. ^ Singleton, M.; et., al. (2011). "Optimization of ramified absorber networks doing desalination". Phys. Rev. E. 83 (1): 016308. Bibcode:2011PhRvE..83a6308S. doi:10.1103/PhysRevE.83.016308. PMID 21405775.
  139. ^ Koutroulis, E.; et., al. (2010). "Design optimization of desalination systems power-supplied by PV and W/G energy sources". Desalination. 258 (1–3): 171. doi:10.1016/j.desal.2010.03.018.
  140. ^ a b c Heck, N.; Paytan, A.; Potts, D.C.; Haddad, B. (2016). "Predictors of local support for a seawater desalination plant in a small coastal community". Environmental Science and Policy. 66: 101–111. doi:10.1016/j.envsci.2016.08.009.

External links[edit]

  • International Desalination Association
  • European Desalination Society
  • Working principles in desalination systems
  • Classification of Desalination Technologies (CDT)
  • SOLAR TOWER Project – Clean Electricity Generation for Desalination.
  • Desalination bibliography Library of Congress
  • Encyclopedia of Desalination and water and Water Resources