Какие методы могла использовать древняя цивилизация для опреснения морской воды?

Вы можете построить солнечный дистиллятор, используя только гончарные трубы, залитые асфальтом или чем-то подобным. Одна установка (другой конструкции) может производить до пяти литров в сутки.

Для непрерывного производства основным «узлом» является большая труба с двумя трубками внутри, верхняя из которых полуоткрыта. Верхняя трубка заполнена медленно движущейся соленой водой, которая испаряется и поставляет влажный воздух. Меньшая нижняя труба содержит гораздо быстрее текущую соленую воду, и влажный воздух конденсируется на ее поверхности (ее необходимо застеклить), собираясь в нижней части внешней трубы. Это сработало бы намного лучше, если бы верхняя часть внешней трубы была сделана из стекла, но с достаточной поверхностью для использования в проекте обожженная глина тоже должна работать.

Полноценный солнечный дистиллятор может дать вам около пяти литров на квадратный метр в день; если предположить, что глина на одну десятую менее эффективна, стоимость крыши все равно должна (каламбур не предназначен) производить достаточно воды для жителей двухэтажного дома ... летом. Зимой все может пойти не так хорошо.

Сельскому хозяйству потребуется гораздо больше воды, и я не уверен, что это возможно только на солнечной энергии. Вы можете использовать немного другую схему, чтобы позволить как концентрировать солнечный свет с помощью отражателей, так и дополнительно (будьте осторожны, чтобы не треснуть трубы) огонь для увеличения скорости испарения. Для дальнейшего улучшения теплоизоляции водопровод пресной воды можно было бы проложить под землей.

Обратный осмос.

от Аристотеля, Meteorilogica .

Есть и другие свидетельства, доказывающие, что соленость возникает из-за примеси какого-то вещества, помимо того, что мы привели. Сделай сосуд из воска и поставь его в море, заткнув устье его так, чтобы вода не попадала внутрь. Тогда вода, просачивающаяся через восковые стенки сосуда, сладка, земляное вещество, примесь которого превращает воду в соль, отделяемую как бы фильтром. Именно эти вещества делают соленую воду тяжелой (она весит больше, чем пресная) и густой. Разница в согласованности такова, что суда с одним и тем же грузом почти тонут в реке, когда они вполне пригодны для плавания в море. Это обстоятельство до сих пор причиняло убытки грузоотправителям, фрахтующим свои суда в реке.

Похоже, последующие авторы спорят о том, должен ли этот сосуд быть восковым, глиняным или какой-то их комбинацией. Кроме того, похоже, что до недавнего времени, с современными керамическими технологиями, было трудно сделать эту работу. Но обязательно ли это?

Принцип, изложенный Аристотелем, верен: обратный осмос включает в себя фильтр, достаточно маленький, чтобы исключить растворенные ионы (здесь, соль), и давление, достаточное для пропуска пресной воды. Существуют керамические мембраны обратного осмоса . Обычно керамические фильтры представляют собой неглазурованную керамику.

Моя схема для этих выдуманных людей:

1. Неглазурованные керамические фильтрующие трубы. Они делают их, используя методы, подобные тем, которые были изобретены древними китайцами для изготовления фарфора , также очень мелкозернистой керамики.
   
2. Полые деревянные сердечники (или сердечники из более прочной и проницаемой керамики, такой как терракота) ввинчиваются внутрь, чтобы укрепить керамические фильтрующие трубы от давления на глубине.
   
3. Трубы фильтра опускаются на глубину, где под давлением воды морская вода проходит через фильтр, образуя пресную воду внутри с помощью обратного осмоса. Это должно быть в открытой воде - области с циркулирующей соленой водой, чтобы избежать накопления концентрированного солевого раствора, который потребует более высокого давления для опреснения. Может, в конце пристани?
   
4. Вода по этим трубам выкачивается как из колодца.
   
5. Трубы периодически поднимают и чистят, чтобы обнажить новую поверхность фильтра и уменьшить загрязнение.
   
   

Для всех, кто интересуется историей опреснения воды, я нашел этот превосходный и исчерпывающий источник: Краткая история опреснения воды.

Вы упомянули, что есть океан. Поэтому воздух имеет влажность, по крайней мере, в прибрежных районах. Неважно, что нет осадков — есть влажность. А при смене дня и ночи вы получаете туман и росу.

Итак, я даю вам ловцы тумана . Используя не что иное, как тканевую сетку, которую могла освоить даже доисторическая цивилизация, они будут улавливать капли воды из воздуха. Не нужно копать колодцы, не нужно строить причудливые опреснительные установки, достаточно плести сети из мелкой сетки.

Ваша цивилизация также должна обратить внимание на их сельскохозяйственные методы. Мульча радикально снизит потребность в воде. Если они могут копать глубоко, они могут легко вырыть достаточно глубокие траншеи (например, несколько метров глубиной) для выращивания растений, где сама траншея действует как сборщик росы и регулятор температуры, как в подземных садах Форестьера .

Это потенциально может дать вам уникальный ландшафт. Над землей будет буйство тканей, скорее всего, каждая деревня использует свою цветовую гамму, но, конечно, никаких надземных домов. Траншеи образуют «улицы» для деревень, а дома будут вырыты в скале в стенах траншей. Стены траншей будут покрыты любыми ползучими растениями, которые могут обеспечить пищу, а полы будут содержать любые другие растения, которым нужно больше места. Несколько драгоценных мест над землей могут быть засеяны зерном, но людям в основном придется жить за счет других основных продуктов - кактусы, фрукты и корнеплоды, вероятно, будут их основной пищей. Деревья будут особенно полезны, потому что глубокие корневые структуры имеют лучший доступ к воде.

Обычная старая дистилляция.

Сейчас дистилляция дорогая . Это требует огромных затрат энергии. Поэтому то, сколько они могут производить, будет зависеть от того, насколько они богаты, и, в частности, от того, сколько энергии они могут распоряжаться. Если у них есть куча и куча легкодоступного ископаемого топлива, они вполне могут производить столько же, сколько они получают из водоносного горизонта.

Самым простым устройством будет солнечный дистиллятор. Хорошо спроектированный солнечный дистиллятор промышленного размера с зеркалами-концентраторами будет производить гораздо больше питьевой воды, чем пассивное испарение, но вам потребуется много воды.из них на очень большой территории, чтобы получить достаточно солнечной энергии, чтобы произвести достаточно воды для всей вашей цивилизации. Зеркала не должны быть особенно высокотехнологичными; в частности, они не должны формировать образ. Подойдет полированная латунь. Вам просто нужно убедиться, что он в хорошем состоянии. В качестве альтернативы, вы можете отказаться от зеркал и просто распределить воду по гораздо большей площади поверхности, но для этого потребуется построить намного больший дистиллятор с гораздо большей прозрачной крышей (по сути, теплицей для воды), чтобы впускать свет и удерживать его. тепла и предотвращения утечки пара. Что вполне может оказаться более трудным делом, не менее, особенно учитывая стоимость стекла в древнем мире и техническую сложность производства его больших листов. Это не

Другой вариант — это огнестрельные фотокамеры. Если у них есть доступ к ископаемому топливу или большой запас быстро восстанавливающихся растительных источников топлива (например, очень большой бамбуковый лес), солнечные концентраторы можно заменить печами для нагрева воды для дистилляции. Теоретически такой перегонный аппарат можно было бы построить полностью из керамической посуды, но любое количество технологий обработки металла или стекла, которые у них есть, было бы полезно.

В любом случае обратите внимание, что одним из отходов процесса дистилляции будет высококонцентрированный рассол — и это не обязательно плохо! В идеале, вы хотели бы поддерживать хороший поток через ваш спиртзавод, чтобы внутри не образовывались отложения солей (или чтобы вы сводили к минимуму накопление — очистка заводов будет необходимой задачей регулярного обслуживания в любом случае), и Вы можете перекачать концентрированный рассол в другое место. Однако не выбрасывайте! Поместите его в бассейны пассивного испарения и начните производство соли! Соль — невероятно ценный товар для древних цивилизаций, и затем они могли начать использовать ее для покупки припасов для других цивилизаций, включая топливо и, возможно, даже акведук для доступа к воде других людей, если это необходимо.

Вдобавок ко всему, есть вещи, которые они могут сделать, чтобы уменьшить свою зависимость от пресной воды. Вы можете, например, использовать соленую воду для испарительного охлаждения. Кроме того, они могли бы попробовать развивать морское сельское хозяйство, как упоминалось в ответе Эша, и аквакультуру. Морские растения, очевидно, уже прекрасно растут в соленой воде, поэтому выращивание и использование морских водорослей в качестве значительной части собственного рациона, в качестве корма для животных или даже в качестве топлива для перегонных печей сократит количество воды, необходимой для дистилляции. а также есть рыбу и другие морепродукты, чтобы не тратить воду на столько домашних наземных животных.

Я подробнее остановлюсь на перегонке с другим решением: опреснением распылением .

Во-первых, подайте немного горячего воздуха, выше 100°C, но не слишком сильно. Вы можете сделать это с помощью концентрированной солнечной энергии, используя плоские зеркала. Однако параболический желоб был бы намного лучшим вариантом, потому что одного человека (например, детского труда) достаточно, чтобы поддерживать его в нужном положении. Параболу открыли очень давно, зеркала можно отполировать из бронзы, а конструкцию построить из дерева. Теория его постройки была бы немного продвинутой для того времени, но не строительные материалы.

Теперь нужно вдуть воздух в систему и нагреть ее: если это прибрежная зона, то будет ветер, поэтому можно использовать парус, чтобы направить ветер в трубу, или можно использовать «ветряк» с приводом от осла. " в качестве вентилятора.

Затем вам понадобится морская вода с достаточным давлением, поэтому еще одно водяное колесо с приводом от осла или винт Архимеда, чтобы поднять воду в резервуар на вершине водонапорной башни. Высота создает давление...

Теперь используйте распылительную насадку, чтобы распылить воду в поток горячего воздуха.

Преимущество аэрозольного испарения заключается в том, что большое количество капель имеет огромную площадь поверхности для обмена теплом с воздухом, поэтому они испаряются очень быстро. Если поток воды и воздуха правильный, вы получите кристаллы соли, которые можно собирать и использовать, и очень влажный воздух.

Влажный воздух можно охлаждать морской водой, которая конденсирует влагу и дает опресненную воду.

Этот процесс более эффективен, чем обычная дистилляция, хотя и сложнее в использовании, но вы также получаете соль.

Я не уверен, когда были изобретены форсунки, хотя...

Солтграсс еще не упоминался. Он растет в соленой воде и выделяет твердую соль из своих листьев. Кроме того, на нем может пастись домашний скот. После долгих экспериментов культура следует следующему рецепту:

1. Выкопайте большой плоский бассейн, который не слишком глубок и удерживает воду после отлива.
2. Проведите плоский канал от бассейна вглубь страны к городу.
3. Посадите солончаки в устье и канале.
4. Соберите соль из соляной травы.
5. Берите пресную воду из точки, наиболее удаленной от океана.
6. Время от времени собирайте и пересаживайте соляную траву и кормите ею скот.
7. Каждые несколько лет удаляйте ил из устья, переоценивайте бассейн и углубляйте русло. Почва от этих усилий будет с высоким содержанием органических веществ и, вероятно, будет ценной.

Испарение, но выходы будут дерьмовыми при таком уровне технологий. В качестве альтернативы они могут использовать сельское хозяйство с соленой водой (есть лучший пример в Ливии или Судане, но я не могу найти ссылку), в котором солеустойчивые виды, такие как мангровые заросли, используются для производства топлива из биомассы, а кормовые виды с низким содержанием соли, такие как соль- сено из болотной травы можно использовать вместо традиционного корма для животных, некоторые из этих видов, например солянка , имеют высокое содержание воды и могут выполнять дуэльную роль (пища и вода) для некоторых видов, пасущихся. Я бы также предположил, что солеустойчивые животные, такие как породы камарг , которые могут выживать круглый год без доступа к действительно свежей питьевой воде, были бы необходимостью в этой ситуации, если бы люди собирались продолжать держать скот.

Или вы можете пойти в большом, действительно очень большом масштабе ландшафтной инженерии, базовая технология не такая сложная, но масштабное применение никогда не было, насколько мне известно. Он использует принципы солнечного дымохода , но в большом масштабе, размещает большое количество таких дымоходов вдоль прибрежного хребта, чтобы всасывать влажный воздух с моря, и использует такие же большие ветряные комбайны .чтобы слить воду из этого искусственного воздушного потока, либо используя сетчатый конденсатор, похожий на коллектор тумана, либо позволяя тепловому расширению вызывать осаждение внутри какой-либо градирни. Чилийцы добились средней урожайности от естественного тумана в 15 000 литров в день с 94 ячеек захвата. Создание искусственных ветров такого масштаба не будет иметь предсказуемых результатов, поэтому я не буду давать оценок, но этого может быть достаточно для поддержания достаточно большого населения, чтобы эксплуатировать и поддерживать систему, особенно там, где используются интегрированные тепличные пространства.

Опускается ли ночная температура ниже нуля хотя бы часть года? Они могут заморозить дистиллированную воду.

Получите кучу соленой воды. Дайте ему постоять при отрицательных температурах. Тогда у вас будет менее соленый лед, плавающий в очень соленой рассоле. Вытащите лед, слейте рассол в другом месте, растопите лед, повторите. С каждым разом та часть, которая застыла, будет менее соленой.

Для питьевой воды древние цивилизации, возможно, полагались на фильтрацию — она удаляет соль, но делает воду жесткой. «Технология» до сих пор используется во многих средиземноморских странах — обычно во дворе подвешивается большой местный камень, сверху в небольшое углубление наливается морская вода, вода просачивается сквозь скалу и пригодна для питья. Я не уверен в томах, но это то, что я использовал.

Дистилляция также была очень распространена на кораблях. « Резолюшн », построенный в 1770 году, имел «новейший аппарат для дистилляции пресной воды из морской воды» - Captaincooksociety.com

Фильтр для воды «Ballochmyle», около 1830 г., редкий колониальный грузинский капельный камень для фильтра для воды , сделанный из песчаника и каркаса из кованого железа в превосходном первоначальном состоянии с резервуаром в основании.

( источник )

зависит от орографии..

Возможно, они смогут построить ловушку для ветра.

Общий принцип заключается в том, чтобы каким-то образом прогнать горячий и влажный ветер через относительно более прохладную пещеру (возможно, каменистую). Это приведет к тому, что часть влаги будет осаждаться на стенах и выводиться в подземную цистерну.

Утес у моря, возможно, обращенный на юг, с небольшим берегом, чтобы построить неглубокие бассейны, было бы отличным местом для строительства.

Можно (в зависимости от специфики господствующих ветров) использовать что-то (ветряные мельницы?), чтобы заставить воздух проходить через пещеру в нужном направлении.

В теплице с водяным охлаждением используется испарительное охлаждение, которое одновременно обеспечивает влажность в теплице. Это снижает потребление воды. Охлаждение работает одинаково хорошо с морской водой. Влажный воздух ночью может достаточно охладиться, чтобы образовался конденсат. Рассол, выходящий из охладителей, может использоваться для производства соли и служить сырьем для производства удобрений.

Эта модель была предложена в проекте леса Сахары .

Сколько воды нам на самом деле нужно? Современное домашнее хозяйство в промышленно развитых странах потребляет ~150 л/сутки на человека. Это лишь малая часть фактического потребления воды. Более полное число по использованию воды должно включать воду, необходимую для всех промышленных процессов, полива растений, кормления животных и т. д. Итак, мы рассматриваем виртуальные данные о воде и индивидуальный водный след . Нижняя граница – это Китай с 1000 м³ на человека. Я рискну и скажу, что древней цивилизации нужно около трети этого количества — никакой промышленности, и я предполагаю разумно адаптированные методы ведения сельского хозяйства. Также это округляется до 1 м³/день на человека для всего.

Для опреснения морской воды требуется огромное количество энергии. Наиболее эффективная термическая технология, многоступенчатая мгновенная дистилляция , требует 23–27 кВтч/м ³ дистиллированной воды. Обратный осмос раньше был вдвое меньше, но говорят, что первоклассные технологии ( википедия , у меня есть сомнения) составляют всего 3 кВтч/м ³ (включая рекуперацию энергии из рассола и т. д.).

Я не уверен, что древняя цивилизация может приблизиться к такой эффективности, поэтому я предполагаю, что потребность в энергии будет на порядок хуже. Обратите внимание, что эффективность, указанная выше, является результатом десятилетий целенаправленной инженерной деятельности на фоне столетий общей инженерии. Поэтому для целей этого ответа я просто предположу, что «технологическое» опреснение не будет реализовано в масштабе или в качестве единственного или основного источника воды. Что осталось?

Ваша цивилизация выращивает большие искусственные солончаки . Растения, произрастающие там, собирают на корм, но в основном из-за содержания в них пресной воды. Есть по крайней мере одно растение , которое растет в соленой среде и может использоваться в качестве корма, так что это не совсем невозможно.

Как превратить траву в воду?

• Большие прессы
• кормить его дойных животных и пить молоко
• скармливать его любым животным и пить кровь
• сажайте съедобные, богатые водой овощи, такие как (солеустойчивые) огурцы. Дело не в том, что чем больше воды хранит растение, тем меньше урожая оно покажет в соленой среде, поскольку растениям тоже приходится выполнять работу по опреснению!

Болота будут управляться инте- нельно , ​​их нужно будет промывать большим количеством избыточной соленой воды, чтобы удалить лишнюю соль. Они также огромны: 1 м³/день воды означает ~1,5 т/день общей массы травы! Если принять за урожай 25 т/га (что неоправданно много, это трава в современном земледелии (и умеренном климате)) каждому человеку потребуется 15 га болот! По крайней мере, рабочие животные не будут нуждаться в дополнительном корме.

Это все еще не выглядит жизнеспособным для меня, но может стать жизнеспособным, если...

• вы настраиваете цифры для потребности в воде - возможно, вы найдете фактическое использование для людей, живущих в пустыне, или древних цивилизаций. Но не забудьте включить орошение и воду для животных!
• постулировать различные растения, которые устойчивы к соли и имеют дополнительное применение. Может быть, ваша цивилизация выращивает солеустойчивый рис или может производить волокна из солеустойчивого хлопка или рогоза? У рогоза также есть съедобные корни с высоким содержанием крахмала, которые можно использовать как картофель?

Они могли бы собирать сок из какого-нибудь растения, точно так же, как мы собираем кокосовое молоко и сок кактуса.

Они могли пить молоко или кровь какого-нибудь животного, способного пить соленую воду.

Они могли есть мясо морских существ, таких как моллюски, и таким образом получать влагу. Или они могли выжать их в прессе, если их было достаточно много.

Они могли делать все эти вещи.

Короче говоря, они могли использовать уже существующие биологические фильтры. Разумно было бы ожидать, что местная флора и фауна приспособились к условиям и могли успешно добывать воду из окружающей среды.

А как насчет большой выкопанной чаши, сделанной из земли прямо у края пропасти, которая под действием силы тяжести естественным образом фильтруется через слои почвы, просачивающиеся со стороны пропасти в собранный бассейн? Однажды я участвовал в проекте биофильтрации, который предотвратил попадание токсичного асфальта на растительность. Наша команда боролась с этим, укладывая ряд определенных минералов, естественных фильтрующих мембран и массивов определенных растений, поглощающих токсины, вдоль естественных каналов дождевых стоков, которые попадали в грунтовые воды. Идея этого в том, что он отфильтровывал тяжелые металлы из стоков. Возможно, это можно сделать и с солью, естественно.

Двумя наиболее часто используемыми методами опреснения океанской воды являются: * дистилляция * обратный осмос Любой из них возможен в больших масштабах, где есть обязательства по необходимым ресурсам. для обратного осмоса, вероятно, потребуется поддержка со стороны рыбной промышленности для обеспечения материалов мембраны осмоса, пока исследования не разработают подходящие замены. волновые насосы, установленные на шельфе, могут резко снизить потребность в энергии накачки, чтобы сделать возможным любой подход. Параболические желоба, построенные с буями и дополненные волновыми насосами, могли обеспечить средства для подачи как энергии, так и необработанной воды.

Для реализации такого рода проекта требуется немного больше, чем большая рабочая сила, решительность и некоторые навыки работы с гончарным делом, керамикой и глазурью.