Welche Methoden der Entsalzung gibt es?

Wie wir alle wissen, ist der Salzgehalt von Meerwasser sehr hoch, sodass Meerwasser definitiv nicht trinkbar ist. Daher haben sich die Menschen viele Möglichkeiten ausgedacht, Meerwasser in Süßwasser umzuwandeln. Das ultimative Ziel besteht darin, den Salzgehalt von Meerwasser zu reduzieren. Auf diese Weise kann die Gesamtmenge an Süßwasser erheblich erhöht werden. Es gibt mittlerweile viele Möglichkeiten, Meerwasser zu entsalzen. Menschen in verschiedenen Ländern und Regionen verwenden unterschiedliche Methoden. Die gebräuchlichsten Methoden sind unten aufgeführt.

Methoden der Meerwasserentsalzung:

Destillation

Obwohl die Destillation eine uralte Methode ist, ist sie aufgrund kontinuierlicher Verbesserung und Weiterentwicklung der Technologie auch heute noch vorherrschend. Das Wesentliche des Destillations- und Entsalzungsprozesses ist der Bildungsprozess von Wasserdampf. Sein Prinzip ist genau wie die Verdunstung von Meerwasser durch Hitze zur Bildung von Wolken, und die Wolken bilden unter bestimmten Bedingungen durch Abkühlung Regen. Regen hat keinen salzigen Geschmack. Je nach Ausrüstung Destillation, Dampfkompressionsdestillation, mehrstufige Entspannungsdestillation usw.

Einfriermethode

Bei der Kryotechnik handelt es sich um das Gefrieren von Meerwasser zu Eis, wobei das Salz abgetrennt wird, während sich das flüssige Süßwasser in festes Eis verwandelt. Sowohl das Gefrierverfahren als auch das Destillationsverfahren weisen Nachteile auf, die schwer zu überwinden sind. Das Destillationsverfahren verbraucht viel Energie und erzeugt viel Kalk im Gerät, aber die Menge an gewonnenem Frischwasser ist nicht groß; das Gefrierverfahren verbraucht ebenfalls viel Energie, aber das gewonnene Frischwasser schmeckt schlecht und ist schwer zu verwenden.

Umkehrosmose

Es ist auch allgemein als Ultrafiltration bekannt und ist ein Membrantrenn- und Entsalzungsverfahren, das erst 1953 eingeführt wurde. Bei dieser Methode wird eine halbdurchlässige Membran verwendet, die nur Lösungsmittel, nicht aber gelöste Stoffe durchlässt, um Meerwasser von Süßwasser zu trennen. Unter normalen Umständen diffundiert Süßwasser durch eine halbdurchlässige Membran zur Meerwasserseite, wodurch der Flüssigkeitsspiegel auf der Meerwasserseite allmählich ansteigt, bis er eine bestimmte Höhe erreicht. Dieser Vorgang wird Osmose genannt. Zu diesem Zeitpunkt wird der statische Druck der Wassersäule über der Meerwasserseite als osmotischer Druck bezeichnet. Wenn auf eine Seite des Meerwassers ein äußerer Druck ausgeübt wird, der größer ist als der osmotische Druck des Meerwassers, wird das reine Wasser im Meerwasser durch Umkehrosmose in Süßwasser umgewandelt. Der größte Vorteil der Umkehrosmose ist die Energieeinsparung. Der Energieverbrauch beträgt nur die Hälfte des Energieverbrauchs der Elektrodialyse und ein Vierzigstel des Energieverbrauchs der Destillation. Aus diesem Grund haben Industrieländer wie die USA und Japan seit 1974 ihren Entwicklungsschwerpunkt sukzessive auf Methoden zur Infiltrationsbekämpfung verlagert.

Die Umkehrosmose-Entsalzungstechnologie entwickelt sich rasant und die Projekt- und Betriebskosten sinken weiter. Die wichtigsten Entwicklungstrends sind die Reduzierung des Betriebsdrucks von Umkehrosmosemembranen, die Erhöhung der Rückgewinnungsrate von Umkehrosmosesystemen, der Einsatz kostengünstiger und effizienter Vorbehandlungstechnologie und die Verbesserung der Schadstoffbekämpfungsfähigkeiten des Systems.

Solarenergiegesetz

In der Frühzeit der Menschheit wurde Sonnenenergie zur Entsalzung von Meerwasser genutzt, hauptsächlich zur Destillation. Daher bezeichnete man frühe Anlagen zur solaren Entsalzung im Allgemeinen als Solardestillierapparate. Destillationssysteme: Ein Beispiel für ein passives Solardestillationssystem ist die seit fast 150 Jahren verwendete Solardestilliervorrichtung. Aufgrund seiner einfachen Struktur und der leichten Materialverfügbarkeit wird es auch heute noch häufig verwendet. Derzeit liegt der Schwerpunkt der Forschung zu Scheiben-Solardestillierapparaten auf der Materialauswahl, der Verbesserung verschiedener thermischer Eigenschaften und der Nutzung in Verbindung mit verschiedenen Arten von Solarkollektoren. Im Vergleich zu herkömmlichen Strom- und Wärmequellen bietet Solarenergie die Vorteile von Sicherheit und Umweltschutz. Die Kombination aus Solarenergiegewinnung und Entsalzungsprozess ist eine nachhaltige Entsalzungstechnologie. Die Technologie der solaren Entsalzung hat aufgrund ihrer Vorteile zunehmend die Aufmerksamkeit der Menschen auf sich gezogen. So wird beispielsweise kein konventioneller Energieverbrauch verbraucht, es entsteht keine Umweltverschmutzung und das gewonnene Süßwasser ist sehr rein.

Niedertemperatur-Multieffekt

Bei der Mehrstufenverdampfung wird das erhitzte Meerwasser in mehreren in Reihe geschalteten Verdampfern verdampft. Der im vorherigen Verdampfer verdampfte Dampf dient als Wärmequelle für den nächsten Verdampfer und kondensiert zu Süßwasser. Unter ihnen ist die Niedertemperatur-Mehrfacheffekt-Destillation eine der energiesparendsten Destillationsmethoden. Die Niedertemperatur-Mehreffekt-Destillationstechnologie hat sich in den letzten Jahren aufgrund von Energiesparfaktoren rasant entwickelt. Der Umfang der Geräte wurde erweitert und die Kosten sind gesunken. Die wichtigsten Entwicklungstrends bestehen darin, die Wasserproduktionskapazität einer einzelnen Einheit zu erhöhen, billige Materialien zu verwenden, um die Projektkosten zu senken, die Betriebstemperatur zu erhöhen und die Wärmeübertragungseffizienz zu verbessern.

Mehrstufiger Blitz

Unter Flash-Verdampfung versteht man das Phänomen, dass ein Teil des Meerwassers bei einer bestimmten Temperatur schnell verdunstet, wenn der Druck plötzlich abfällt. Bei der mehrstufigen Entspannungsentsalzung handelt es sich um ein Verfahren, bei dem erhitztes Meerwasser in mehreren Entspannungskammern bei allmählich abnehmendem Druck verdampft und der Dampf kondensiert wird, um Süßwasser zu gewinnen. Derzeit verfügt das mehrstufige Entspannungsverdampfungsverfahren noch immer über die größte Leistung, die ausgereifteste Technologie, die höchste Betriebssicherheit und die größte Flexibilität in den Meerwasserentsalzungsanlagen der Welt. Es wird hauptsächlich in Verbindung mit Wärmekraftwerken gebaut und eignet sich für große und sehr große Entsalzungsanlagen. Es wird hauptsächlich in den Golfstaaten eingesetzt. Die mehrstufige Flash-Verdampfungstechnologie ist ausgereift und zuverlässig im Betrieb. Die wichtigsten Entwicklungstrends bestehen darin, die Wasserproduktionskapazität einer einzelnen Einheit zu erhöhen, den Stromverbrauch der Einheit zu senken und die Wärmeübertragungseffizienz zu verbessern.

Elektrodialyse

Der technische Schlüssel dieser Methode ist die Entwicklung neuer Ionenaustauschermembranen. Eine Ionenaustauschmembran ist eine Funktionsmembran mit einer Dicke von 0,5–1,0 mm, die entsprechend ihrer selektiven Durchlässigkeit in eine positive Ionenaustauschmembran (kationische Membran) und eine negative Ionenaustauschmembran (anionische Membran) unterteilt wird. Bei der Elektrodialysemethode werden abwechselnd kationische Membranen und anionische Membranen mit selektiver Durchlässigkeit angeordnet, um mehrere unabhängige Kammern zu bilden. Das Meerwasser wird entsalzt, während das Meerwasser in benachbarten Kammern konzentriert wird, sodass Süßwasser und konzentriertes Wasser getrennt werden können. Mithilfe der Elektrodialyse kann nicht nur Meerwasser entsalzt werden, sondern sie kann auch zur Wasseraufbereitung eingesetzt werden und so zur Wiederverwendung von Abwasser beitragen. Darüber hinaus wird dieses Verfahren zunehmend zur Konzentration, Trennung und Reinigung in der Chemie-, Pharma-, Lebensmittel- und anderen Industrien eingesetzt.

Wasserdampfdestillation

Bei der Technologie der Meerwasserentsalzung durch Druckdampfdestillation wird das Meerwasser vorgewärmt, gelangt in den Verdampfer und verdampft dort teilweise. Der erzeugte Sekundärdampf wird durch den Kompressor zur Druckerhöhung komprimiert und anschließend in die Heizseite des Verdampfers eingeleitet. Nach der Kondensation wird der Dampf als Produktwasser abgelassen, wodurch eine Rückgewinnung der Wärmeenergie realisiert wird.

Taupunktverdampfungsmethode

Die Entsalzungstechnologie durch Taupunktverdunstung ist eine neue Methode zur Entsalzung von Brackwasser und Meerwasser. Es basiert auf dem Prinzip der Befeuchtung und Entfeuchtung des Trägergases unter Rückgewinnung der Kondensations- und Entfeuchtungswärme. Die Wärmeübertragungseffizienz wird durch die Wärmeübertragung auf der Mischgasseite gesteuert.

Kombinierte Wasserkraft

Unter Kraft-Wasser-Kopplung versteht man im Wesentlichen die Kraft-Wärme-Kopplung und Versorgung mit entsalztem Wasser und Elektrizität. Da die Kosten der Entsalzung stark von den Kosten des Strom- und Dampfverbrauchs abhängen, kann die Kraft-Wärme-Kopplung den Dampf und Strom aus Kraftwerken zum Betrieb der Entsalzungsanlagen nutzen, wodurch eine effiziente Energienutzung erreicht und die Entsalzungskosten gesenkt werden. Die meisten Meerwasserentsalzungsanlagen im Ausland werden zusammen mit Kraftwerken gebaut. Dies ist das Hauptbaumodell aktueller groß angelegter Meerwasserentsalzungsprojekte.

Thermische Film-Kraft-Wärme-Kopplung

Bei der thermischen Membran-Kraft-Wärme-Kopplung wird hauptsächlich eine Kombination aus thermischer und Membran-Entsalzung (z. B. MED-RO oder MSF-RO) eingesetzt, um unterschiedlichen Wasserbedarf zu decken und die Kosten der Entsalzung zu senken. Die derzeit weltweit größte thermische Membran-Kraft-Wärme-Kopplungs-Entsalzungsanlage ist die Fujairah-Entsalzungsanlage in den Vereinigten Arabischen Emiraten mit einer täglichen Entsalzungswasserleistung von 454.000 Kubikmetern, wovon MSF 284.000 Kubikmeter pro Tag und RO 170.000 Kubikmeter pro Tag produziert. Seine Vorteile sind: niedrige Investitionskosten und gemeinsame Meerwasserentnahme. Entsalztes Wasser aus RO- und MED/MSF-Geräten kann in bestimmten Anteilen gemischt werden, um unterschiedlichen Anforderungen gerecht zu werden.