«Если в кране нет воды..»

В течение последних десятилетий были опробованы многие методы получения чистой воды. Не менее 40 разных принципов водоочистки и осветления (частичного удаления соли) находят применение и по сей день. Впрочем, все они - лучше, чем ничего, не более того. Вода от этого не становится ни дешевой, ни чистой.

Занимаясь проблемой опреснения морской воды, американский химик Сидней Лойв подробно изучил явление осмоса. Осмос известен нам с детских лет: стόит опустить голову в море и открыть глаза, как в них начинается жжение. Физическая химия объясняет, что интенсивность движения молекул внутри и снаружи глаза различны. Молекулы с большей энергией сильнее ударяют в оболочку глазного яблока, повышая давление на нее со стороны моря, что мы и ощущаем как жжение. Поверхность нашего глаза, к счастью, непроницаема для воды, его стекловидное тело сохраняет свою концентрацию даже после шести часов купания в море.

Однако в природе есть материалы, пропускающие жидкость. Их называют полупропускающими мембранами. Они сосут земляной раствор сквозь оболочки корней растений, Интенсивность подсоса зависит от энергии молекулярных движений и называется осмотическим перепадом давлений, попросту - осмосом. Существуют и избирательно пропускающие мембраны. Так, оболочка любой живой клетки способна пропускать питательные вещества внутрь клетки, а продукты распада - наружу. Без избирательного осмоса клеточных оболочек и двустороннего обмена вещества клетки с ее окружением жизнь была бы невозможна.

На грани живой материи с полимером лежит еще один тип оболочек - мембраны с обратным (принудительным) осмосом. Если такая оболочка разделяет две жидкости, одна из них перетекает в другую. Но если такую мембрану подвергнуть перепаду давлений обратного направления, она изменит направление пропускания жидкости. Оказалось, что при определенном подборе давлений и свойств материала мембрана способна пропускать относительно мелкие молекулы жидкости (в нашем случае - воды) и задерживать более крупные молекулы соли. Химики назвали это явление обратным осмосом, поскольку движение жидкости через мембраны вынуждается перепадом давлений.

Сидней Лойв провел серию опытов по принудительной прогонке воды сквозь мембрану с целью отделения молекулярной воды от соли. Это ему в принципе удалось. Но для промышленного использования потребовался рулонный материал, способный выдерживать большой перепад давлений, причем в обе стороны, поскольку необходима периодическая промывка рулона обратным потоком активной жидкости. Материал этот должен обладать высокой химической стойкостью при промывке, строго заданной проницаемостью и отвечать на многие дополнительные требования производства. По ходу научно-технической разработки и промышленного внедрения идеи Лойв переехал в Израиль. На горизонте забрезжил завод, перерабатывающий морскую воду в питьевую методом обратного осмоса.

Группа инвесторов заключила договор с государством, по которому создаваемый комбинат через 25 лет со дня подписания договора переходит в собственность государства, и проект стоимостью в 100 миллионов долларов начал свою осуществляться. Вскоре удалось создать ленту осмотического материала на базе пластика, после чего возникла необходимость плотно смотать из нее рулоны диаметром 200 миллиметров и аккуратно надеть их на пористую трубу. Если эту трубу поместить в корпус, выдерживающий давление в 70 бар (700 метров водяного столба), получим единичный осмотический пакет. Осталось освоить производство пакетов и объединить их в батареи. На входе в каждую батарею - насос. На выходе пакеты подключены к трубопроводу готовой воды. Батареи объединяются в блоки, блоки - в корпуса, корпусов на заводе два.

Но чтобы осмотические пакеты работали качественно, исходное сырье – морская вода – должно быть очищено от живых и неживых механических примесей. Для этого точку ее забора пришлось вынести на 3 километра в открытое море, туда, где вода свободна от прибрежного ила и прибойных включений. Там точка забора опущена на 100 метров в невозмутимую волнами глубину, оставаясь приподнятой метров на 10 над морским дном, чтобы вместе с водой не всасывались придонные осадки. И все же для лучшей защиты пакетов воду приходится посылать на предварительную фильтрацию.

К блоку первичной очистки ведут три трубы длиной по 3 километра каждая с грубым сетчатым фильтром. Диаметр труб не совсем обычен: 1.8 метра. Только один завод в мире, в Швеции, производит такие трубы отрезками по 50 метров. Делим 3 тысячи на 50 – требуется 60 отрезков на каждую всасывающую трубу. Каждый отрезок весит около 40 тонн. Современный кран грузит их на палубу контейнеровоза, и судно идет на Кипр, хотя завод находится в Ашкелоне. Дело в том, что береговая линия Израиля так плотно застроена, что участок для сборки плетей длиною хотя бы в 10 отрезков здесь отсутствует. Такой участок берега нашелся на Кипре.

Однако ни одно судно не сможет принять на борт такую длинную плеть - длина самых крупных танкеров не превышает 300 метров. Поэтому рядом с участком сборки пришлось построить специальный порт. После сборки плетей оба их торца загерметизировали фланцами и скатили в акваторию порта. После этого плавающие плети собрали как бревна в плот и двумя буксирами в сопровождении катера отвели караван в Ашкелон.

Здесь два плавучих крана разобрали плоты по плетям, приподняли их торцы над волнами, размонтировали походные фланцы и вместо них присоединили рабочие. По завершении точной сборки плети каждой линии точно легли на фундамент, где замыкающий фланец плети совпал с фланцем водяного насоса.
Только теперь включаются насосы, перегоняющие морскую воду на первичные фильтры. После них вода поступает в многоступенчатые центробежные насосы высокого давления, быстроходные и компактные, готовые к технологической прокачке пакетов обратного осмоса.

Привод главных технологических насосов и составляет основной расход энергии – настолько большой, что электросеть Израиля не может обеспечить устойчивую работу предприятия. Поэтому рядом с заводом была построена автономная электростанция, часть энергии которой поступает в государственную энергосистему.

Людей на заводе почти не видно, он работает как автомат. Ежегодно каждый из двух блоков поставляет в израильский водовод 30 миллионов кубометров чистой воды. Ее чистота означает, что удалены не только микробы, но и те примеси, от которых фильтрация не освобождает грунтовые воды. Удалены также яды канализации и разбрасывания отходов. Молекулярная очистка дает стопроцентно чистую воду. Чтобы придать ей привычный вкус и улучшить осмотические качества (во избежание самообогащения ее солями нашего организма), воду кондиционируют добавкой солей кальция.

Лучшая в мире вода готова и поставлена «на поток». Первыми ее получили сектор Газа, Палестинская автономия и Иордания, остальное - Ашкелон и Негев.

Дополнительно: madan.org.il/node/273