Технология замораживания может быть использована для очистки сточных вод. При замерзании вода очищается за счет образования поверхностного слоя более чистого льда. Этот слой может быть удален, а оставшаяся сточная вода становится более концентрированной. Новый энергоэффективный метод очистки основан на естественном процессе кристаллизации воды: энергия необходима только для разбивания льда и его транспортирования от бассейна сточных вод.
На практике метод может быть использован для очистки сточных вод из шахт: сточные воды оставляются под открытым небом на морозе в специальных бассейнах, затем более чистая часть может быть удалена раскалыванием ледяного слоя. После этого лед на специальных машинах отвозят в другой бассейн, где очищенная сточная вода будет переработана или подвергнется дальнейшей обработке с помощью мембранной фильтрации. Рециркуляция воды промышленного использования позволит снизить количество используемой пресной воды.
Этот метод разрабатывается ЛТУ (Лаппеенратский Технологический Университет, Финляндия) для использования в основном в добывающей промышленности, которая производит большое количество сточных вод. Замораживание воды, или в соответствии с химической терминологией «кристаллизация», затрачивает в семь раз меньше энергии, чем ее испарение.
Зимний симулятор в помощь исследователям
Оборудование, разработанное исследователями химических технологий ЛУТ, включает в себя зимний симулятор, который дает возможность изучить, как температура холодного воздуха влияет на замораживание. Симулятор был использован при изучении скорости нарастания льда и степени чистоты льда при добавлении солевых растворов различных концентраций. В симулятор встроен теплопередатчик, с помощью которого раствор охлаждается холодным воздухом. Также симулятор оборудован пропеллером для циркуляции воздуха, так как ветровые условия имеют практический эффект на процесс замораживания. Симулятор будет использоваться для установления степени влияния скорости потока на процесс.
Прошлой зимой исследователи также взяли пробы льда из озера Сайма.«Мы взяли пробы озерной воды и льда и изучили количество примесей, которые они содержали. В результате оказалось, что озерная вода содержит примерно в десять раз больше примесей, чем лед. Другой находкой исследования оказалось, что чистота льда тем выше, чем ниже скорость замерзания. Поэтому чистота льда напрямую зависит от его темпов роста» — говорит профессор химической технологии Марьятта Лоухи-Култанен, специализирующаяся на исследованиях кристаллизации. По словам профессора Лоухи-Култанен будущие исследования будут направлены на обширное изучение различных типов бассейнов сточных вод и чистоты их слоев льда, а также внедрению пробной заморозки сточных вод в горнодобывающих районах.
Междисциплинарное исследование процесса замерзания сточных вод
Исследование замерзания сточных вод недавно получило финансирование от Академии Финляндии. Название исследовательского проекта WINICE(очистка воды естественной кристаллизацией и отделением льда). Продолжительность проекта – 3 года с 2015 по 2017.
В исследовании заняты специалисты ЛТУ по химической технологии, механике, математическому моделированию. Также проводятся исследования так называемых «ледоколов» группой исследования морских технологий под руководством профессора ПенттиКоджала в Университете Аалто и «ледовых транспортеров» исследовательской группой механиков под руководством профессора Аки Миккола. Группы профессоров Куджала и Миккола также подбирают идеальный размер бассейна сточных вод для раскалывания и перевозки льда. Куджала со своей группой в Университете Аалто наряду с этим изучают, как оптимальнее раскалывать слой льда. Исследовательская группа ДжариХамалайнена в KNEи доцент ДжунасСорвари участвуют в создании математической модели замораживания.
Арктический регион является потенциальной областью для использования природных ресурсов. Это использование должно происходить на устойчивой основе или с учетом минимизации нарушений в Арктическом регионе. Правильный подход к использованию сточных вод играет важную роль в устойчивом развитии арктического региона.
Ссылка на источник: http://www.sciencedaily.com/releases/2015/01/150112093127.htm
