Спосіб та установка для знесолювання води, що містить сіль

1. Спосіб знесолювання води, що містить сіль, який відрізняється тим, що воду, що містить сіль, пропускають крізь теплообмінник, розміщений в басейні з розсолом, утворений кількома шарами води, розташованими один над одним у басейні, причому кожен шар води має вміст солі вищий, ніж шар, розміщений над ним, при цьому вказаний розсіл піддають нагріванню сонячною енергією, а теплообмінник розміщують у самому нижньому шарі, який має найвищу температуру з усі х водних шарів, після чого воду, що містить сіль, нагріту в теплообміннику, направляють у випарник для випаровування принаймні частини води, що містить сіль, після чого утворену пару вводять в конденсатор для одержання води, з якої вилучена сіль. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що в басейні утворюють нижній шар води з вмістом солі приблизно 24%, середній шар води з вмістом солі приблизно 15% та верхній шар води з вмістом солі приблизно 0-4%. 3. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що кожен утворений шар води має висоту приблизно 1м. C2 2 UA 1 3 84279 [US-A-4328788] описує установку для зберігання тепла у водних розчинах та його відновлення. Під час відновлення тепла розчин екстрагують із зони басейну крізь отвори, забірні труби, колектор та далі по трубі направляють в теплообмінник, який знаходиться за межами басейну. Потім вказаний розчин рециркулюють у вказаний басейн. В [US-A-4328788] немає ніякого посилання щодо знесолювання води, що містить сіль. Задачею винаходу є розробка способу, завдяки якому сіль можна було б ефективно вилучати з води за допомогою простих засобів. Згідно з винаходом поставлену задачу можна досягти тим, що воду, що містить сіль, пропускають крізь теплообмінник, розміщений у розсолі, утвореному кількома шарами, які знаходяться один над одним, причому кожен шар має вищу концентрацію солі, ніж шар, розташований над ним, при цьому вказаний розсіл нагрівають сонячною енергією, а в нижньому шарі води, яка має високу температуру, розміщено теплообмінник, потім воду, що містить сіль, і яка була нагріта у теплообміннику, пропускають крізь випарник для випаровування принаймні частини води, що містить сіль, після чого утворену пару піддають процесу конденсації для одержання води, з якої вилучена сіль. При застосуванні способу згідно з винаходом слід відзначити той факт, що шар розсолу з відносно великим вмістом солі, утворений в басейні, може нагріватись до відносно високої температури під дією сонячного випромінювання. Використовуючи теплообмінник, розміщений у вказаному шарі розсолу, який має високу температуру, воду, що містить сіль, можна нагрівати у недорогий спосіб і потім направляти у випарник, в якому водяний пар піддають наступному процесу конденсації. Таким чином, створено спосіб, який працює виключно на сонячній енергії, що дозволяє досягти дешевого та ефективного знесолювання води, що містить сіль. В іншому аспекті винахід стосується установки для знесолювання води, що містить сіль, яка придатна зокрема для втілення вищеописаного способу, де установка включає басейн з розсолом, утворений кількома шарами води, розташованими в басейні один над одним, причому кожен шар води має більш високу концентрацію солі, ніж шар, розміщений над ним, який нагрівають сонячним випромінюванням, при цьому в самому нижньому шарі води розміщено теплообмінник, причому засоби для підводу води, яку піддають знесолюванню, з'єднані з вхідним отвором теплообмінника, а вхідний отвір випарника з'єднано з вихідним отвором теплообмінника, при цьому вихідний отвір випарника з'єднано із засобами конденсації водяного пару, який утворюється у випарнику. Завдяки винаходу можна створити просту і ефективну установку для знесолювання води, причому установка може працювати в автоматичному режимі і практично без стороннього нагляду. Далі винахід буде описано більш докладно з посиланнями на схематичні фігури, які супроводжують опис. 4 Фігура 1 схематично зображує установку згідно з винаходом. Фігура 2 схематично зображує частину басейну, який використовується в установці, зображеній на Фігурі 1, при цьому басейні присутні три шари, кожен з різним вмістом солі. Фігура 3 схематично зображує пристрій для подачі води, що містить сіль, в басейн. Фігура 4 схематично зображує частину басейну, який використовується в установці, зображеній на Фігурі 1, з вузьким містком, який проходить над частиною басейну. Фігура 5 - це схематичний вигляд зверху Фігури 4. Установка, зображена на Фігурі 1, включає басейн 1, дно якого відділено від рівня ґрунтових вод 2 на відстані принаймні ± 2м. Нижче верхнього краю басейну 1 в нього входить труба 3, крізь яку воду, що містить сіль, зокрема морську воду можна накачувати в басейн. Біля басейну 1 додатково передбачено заглиблення 4, заповнене водою, яку піддають знесолюванню, зокрема морською водою, принаймні до рівня ґрунтових вод або рівня морської води. Коли заглиблення 4 знаходиться принаймні частково нижче рівня морської води, воду можна спрямовувати у заглиблення 4 автоматично без застосування насосів або подібних пристроїв, які для цього потрібні. В басейні біля його дна розміщено теплообмінник 5, до якого по трубі 6 можна направляти воду із заглиблення 4. В кращому варіанті для виконання цієї задачі у заглибленні 4 розміщують плунжерний насос 7, з'єднаний з одним кінцем труби 6, хоча звичайно для нагнітання води, яку піддають знесолюванню, із заглиблення 4 в теплообмінник 5 можуть бути звичайно використані і інші засоби. З ви хідним отвором теплообмінника 5 з'єднана труба 8, по якій воду, яку піддають знесолюванню, після проходження крізь теплообмінник 5 можна направляти у випарник 9, який є відомим пристроєм. Краще використовувати так-званий низькотемпературний випарник, завдяки якому воду, яку направляють у випарник, можна випаровувати починаючи вже з таких низьких температур як ± 30°C. В кращому варіанті втілення проточний нагрівач 10 розміщують в тр убі 8, завдяки якому воду, яка надходить від теплообмінника 5, можна додатково нагрівати. Верхній кінець випарника 9 з'єднано з верхнім кінцем конденсатора 12 за допомогою труби 11, крім того в трубу 11 вмонтовано вентилятор 13 для транспортування пару, який утворюється у випарнику. З конденсатором 12 можна з'єднати охолоджуючий пристрій 14 для охолодження водяного пару, який поступає в конденсатор. Біля дня конденсатора 12 розміщений насос 15, завдяки якому воду, утворену після конденсації в конденсаторі 12 і з якої вилучена сіль, можна відводити по трубі 16. З дном випарника 9 з'єднана дренажна труба 17, за допомогою якої залишкову воду, що зали 5 84279 шається у випарнику 9, можна відводити в море і/або повертати в теплообмінник 5 за допомогою проміжної труби 18. Труба 16 з'єднана з теплообмінником 19, розміщеним у заглибині 4, який використовують для підігріву води, призначеної для знесолювання і яка знаходиться у заглибині, шляхом відводу тепла від більш гарячої конденсованої води. Вихідний отвір теплообмінника 9 з'єднано з прийомним басейном 21 для знесоленої води за допомогою труби 20. Басейн 1 краще викопати в землі, хоча такий басейн можна також і побудувати на поверхні землі. Краще, коли басейн має глибину принаймні ± 3 м і стінки басейну розташовані під кутом нахилу 45°C. Як схематично показано на Фіг. 2, дно та бокові стінки басейну можуть бути покриті шаром піску 22 завтовшки ± 10 см, якщо цього потребує природа ґрунту. Крім того, дно та похилі стінки басейну 1 можуть бути вкриті фольгою, краще чорною фольгою, причому фольга покриває дно та стінки басейну у такий спосіб, що вода не може просочуватись крізь неї. Потім басейн заповнюють водою до утворення нижнього шару води 23 висотою ±1м та вмістом солі ±23%, середнього шару води висотою ±1м та вмістом солі +15% і верхнього шару води 25 висотою ±1м та вмістом солі ± 0-4%. Утворення шарів води, кожен з яких має різний вміст солі можна здійснювати ефективним способом, використовуючи пристрій 26, схематично зображений на Фігурі 3, два таких пристрої з'єднані з вільним кінцем містка 27, який простягається над частиною басейну з одного його кінця, причому місток краще обладнати огорожею 28. Пристрій 26 включає вертикальну трубу 29, яка має можливість вертикально пересуватись в кронштейні 30, з'єднаним з містком 27. До нижнього кінця труби приладнані дві круглі пластини 31 та 32, розташовані паралельно одна одній і з'єднані з нижнім кінцем труби, при цьому пластини з'єднані одна з одною і утримуються на відстані одна від одної за допомогою прокладок 33, розміщених між пластинами. Верхній диск 31 має діаметр, наприклад, ±100см, а нижній диск 32 має дещо менший діаметр, наприклад, ±80см, тоді як прокладки утримують пластини на відстані переважно ±3см одна від одної. Пластини 31 і 32 можна переміщувати на будь-який бажаний рівень всередині басейну 1 рухаючи тр убу 29 в кронштейні 30. Коли треба запустити установку, басейн спершу заповнюють морською водою до рівня ±1,80м. Тоді пристрої 26 розміщують таким чином, що пластини 31 і 32 будуть розташовані над самим теплообмінником 5, розташованим у басейні. Потім у вер хню частину тр уби 29 кожного пристрою 26 можна подавати воду з високим вмістом солі і вода буде рівномірно розтікатись в горизонтальному напрямку між пластинами 31 і 32 з труби 29 в басейн, як показано стрілками на Фігурі З, не викликаючи при цьому небажаних коловоротів у воді, яка вже є у басейні. Таким чином в басейні можна побудува ти шар 23 з високим вмістом солі висотою 1 м, а вода підніметься зі свого початого рівня 6 ±1,80м до рівня ±2,80м. Тоді два пристрої 26 рухають догори до позиції, в якій пластини 31 і 32 будуть знаходитись на відстані приблизно 1,80м від дна басейну 1. В такій позиції воду з потрібним вмістом солі знову направлять в басейн для утворення другого шару 24 з вмістом солі ±15% і рівень води в басейні рівномірно виросте до рівня ±3м. На практиці встановлено, що між різними шарами утворюються дуже стабільні поверхні розділу внаслідок різних значень питомої ваги відповідних шарів 23-25, кожен з яких має свій вміст солі, причому поверхні розділу будуть автоматично відновлюватись після руйнації, спричиненої зовнішніми силами. Коли заповнений таким чином басейн піддають дії сонячного випромінювання, сонячне тепло викликає підвищення температури у нижньому шарі з високим вмістом солі і така температура там буде зберігатись. На практиці встановлено, що температура в нижньому шарі 23 може рости на ±1° в день і з часом у вказаному нижньому шарі можна досягти температури приблизно 80°C. У випадку з басейном розміром основи 40х50м, наприклад, можна одержати гарячий шар розсолу 23, який має вміст солі +24% і займає площу ±2000м 2. Проміжний шар 24 функціонує як ізолюючий шар, де сонячне тепло абсорбується і повертається вниз крізь верхній шар 25. Після того як нижній шар 23 нагрівся до бажаної температури, можна | активувати насос 7 для прокачування води із заглибини 4 крізь теплообмінник/ до випарника. Теплообмінник буде забирати тепло з шару 23 і температура води, яка виходить з теплообмінника, буде приблизно такою ж, що і температура води у шарі 23. При потребі вказану температуру можна ще підвищити у проточному нагрівачі 10. Велика частина води, яку направляють у випарник 9, буде випаровуватись, а водяний пар буде направлятись у конденсатор. Залишкову воду, яка має відносно великий вміст солі, можна вилучати за допомогою труби 17, як описано вище. Водяний пар, який направляють у конденсатор 12, буде піддаватись конденсації (випаровуванню), а одержану таким чином знесолену воду можна видаляти з конденсатора за допомогою насоса 15, як описано вище. Вода у заглибині 4 нагрівається залишковим теплом з конденсованої води, так що температура води, яку направляють у теплообмінник 5 може бути вищою ніж температура морської води, яку направляють у заглибину. Знесолену воду направляють в басейн 21, де її при потребі можна піддавати подальшій обробці перед застосуванням. Робота установки потребує дуже мало енергії, енергія потрібна лише для роботи насосів 7 та 15 і проточного нагрівача 10. Цю енергію можна одержувати, наприклад, за допомогою вітряного млина, але для цієї мети також можна використовувати і сонячні колектори або т.п. пристрої. Генеровану енергію можна зберігати в батареях для використання протягом періодів часу, коли немає вітру 7 84279 для роботи вітряного млина і/або сонячні колектори не можуть виробляти достатньо енергії. Як схематично зображено на Фігурі 2, біля верхнього краю басейну 1 можна розмістити так званий хвилелом 34 (зображений лише схематично) для попередження утворення небажаних хвиль, які утворюються на поверхні басейну. Крім того, наприклад, на містку 27, можна розмістити датчики 35 і 36 для вимірювання температури в різних шарах басейну та визначення вмісту солі у різних шарах. Крім того, можна використовувати вимірювальні прилади для визначення температури повітря 8 і, якщо використовують вітряний млин, - для вимірювання швидкості вітру. Різноманітні датчики і вимірювальні прилади можна з'єднати з центральним контрольним вузлом для централізованого контролю роботи установки, наприклад, активації насосів 7 і 15 і контролю вітряного млина, наприклад, настроювання лопатей млина та активації і/або дезактивації вітряного млина. З вищеописаного можна зробити висновок, що установка мало потребує те хнічного обслуговування і споживає мало енергії, причому енергію для її роботи можна одержувати від вітряного млина або сонячних колекторів, або т.п. пристроїв. 9 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 84279 Підписне 10 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601