Wytwornica wody słodkiej (odwrócona osmoza)

Co odróżnia wytwornicę wody słodkiej

Określenie "wytwornica wody słodkiej" na statku oznacza niemal zawsze urządzenie odwróconej osmozy (RO), w odróżnieniu od wyparownika rzutowego albo instalacji destylacji podciśnieniowej wykorzystującej ciepło odpadowe z wody chłodzącej płaszcz silnika głównego. Wytwornica RO przetłacza wodę morską przez membranę półprzepuszczalną pod ciśnieniem 55-70 bar; membrana zatrzymuje rozpuszczone sole i przepuszcza wodę słodką, bez zmiany fazy i bez zależności od ciepła silnika głównego. To czyni ją jedynym praktycznym źródłem wody słodkiej, gdy silnik główny stoi, gdy instalacje chłodzenia niskotemperaturowego nie zostawiają użytecznego ciepła odpadowego albo na jednostkach takich jak jachty i statki wsparcia morskiego spędzających długi czas na kotwicy czy na pozycjonowaniu dynamicznym.

W porównaniu z wyparownikiem rzutowym wytwornica RO pobiera znacznie więcej mocy elektrycznej na metr sześcienny produkcji, ale nie potrzebuje przyłącza pary ani wody z płaszcza, znosi niższe temperatury wody zasilającej i uruchamia się oraz zatrzymuje w kilka minut zamiast w pół godziny czy dłużej, jakiej potrzebuje instalacja podciśnieniowa na ustabilizowanie się.

Główne elementy

Ujęcie wody morskiej i filtracja wstępna

Wydzielona skrzynia zaburtowa albo ogólne ssanie wody morskiej zasila niskociśnieniową pompę wspomagającą przez filtry świecowe o dokładności 20 mikrometrów, a następnie 5 mikrometrów. Filtracja wstępna chroni membrany i pompę wysokociśnieniową przed mułem, glonami i cząstkami obrostu; zapchany filtr wstępny to najczęstsza przyczyna nagłego spadku ciśnienia na pulpicie sterowniczym.

Pompa wysokociśnieniowa

Pompa wyporowa albo wielostopniowa odśrodkowa podnosi ciśnienie zasilania do zakresu 55-70 bar potrzebnego, by pokonać ciśnienie osmotyczne wody morskiej (około 25-28 bar) i przepchnąć permeat przez membranę. Uszczelnienia pompy i gniazda nurników wysokociśnieniowych to główne części zużywalne.

Elementy membranowe odwróconej osmozy

Membrany kompozytowe cienkowarstwowe zwijane spiralnie mieszczą się w zbiornikach ciśnieniowych, typowo po dwa do sześciu elementów na zbiornik. Stopień odzysku -- czyli udział wody zasilającej zamienionej na permeat -- nastawia się zwykle między 20% a 40%; podniesienie odzysku wyżej zagęszcza sole i materiał osadotwórczy przy powierzchni membrany i skraca żywotność elementów.

Urządzenie odzysku energii

Większe jednostki mają wymiennik ciśnienia albo turbinę typu Peltona odzyskującą energię z wysokociśnieniowego strumienia solanki i oddającą ją z powrotem do przewodu zasilającego, co obniża jednostkowe zużycie energii z mniej więcej 8-10 kWh/m3 w starszych rozwiązaniach do 3-4 kWh/m3 w nowszych urządzeniach z odzyskiem.

Obróbka końcowa

Permeat opuszczający membrany jest niemal pozbawiony minerałów i lekko kwaśny. Filtr remineralizujący albo kalcytowy oraz sterylizator UV lub punkt dozowania chloru przygotowują wodę, nim trafi ona do zbiornika wody pitnej, zarówno dla smaku, jak i dla dotrzymania granic bakteriologicznych dla wody pitnej.

Dobór i wymiarowanie

Wydajność ustala liczba załogi albo pasażerów wraz z zapasem na obciążenie socjalne, kambuz i pralnię, typowo 100-150 litrów na osobę na dobę na statku towarowym i znacznie więcej na statku pasażerskim czy jachcie. Temperatura i zasolenie wody zasilającej wpływają obie na wydajność: membrana zaklasyfikowana dla warunków odniesienia 25 degC / 35 ppt da przy 10 degC zauważalnie mniej, a w ciepłej wodzie tropikalnej zauważalnie więcej, dlatego wytwórcy publikują krzywe poprawkowe zamiast jednej wartości wydajności.

Przepisy i klasa

Jakość wody pitnej sprawdza się względem wymagań państwa bandery i służb sanitarnych portu, a nie względem jednego dokumentu IMO; towarzystwa klasyfikacyjne wymagają ujęcia instalacji w okresowym przeglądzie istotnych mechanizmów pomocniczych, a wielu armatorów stosuje wartości wytycznych WHO dla wody pitnej co do pozostałości chloru i liczby bakterii. Jednostki certyfikowane według Konwencji o pracy na morzu muszą wykazać, że zapas i jakość wody pitnej spełniają wymagania MLC dotyczące pomieszczeń załogi.

Typowe usterki

Na co zwrócić uwagę u dostawcy

• Dostępność zapasowych elementów membranowych i zestawów uszczelnień pompy wysokociśnieniowej w portach, do których jednostka naprawdę zawija, a nie tylko w fabryce.
• Udokumentowaną skuteczność odzysku energii, a nie samą wydajność znamionową, bo koszt eksploatacji przez życie statku przewyższa cenę zakupu.
• Zgodność układu sterowania z istniejącą na jednostce automatyką i nadzorem zdalnym, gdzie je zamontowano.
• Doświadczenie z warunkami wody zasilającej w rejonie żeglugi -- ciepła woda przybrzeżna sprzyjająca obrostowi to inne zadanie niż zimna woda otwartego oceanu.

Nigdy nie zostawiajcie wytwornicy w porcie napełnionej wodą morską dłużej niż kilka dni -- przed każdym postojem przepłuczcie ją wodą słodką i zadozujcie środek konserwujący, inaczej membrany trzeba będzie wymienić, gdy mechanika, który ją wyłączył, dawno już nie będzie na statku.