Разработана новая технология ядерного опреснения воды

13 января13:36
Разработана новая технология ядерного опреснения воды

В связи с недостатком пресной воды, требуются разработки новых принципов опреснения, в частности, речь идёт о перспективном методе ядерного опреснения, методов очистки вод для оборотного водоснабжения (рециклинг), причём требования к питьевой и к воде для технических нужд могут быть разными.

Для того, чтобы повысить экологическую безопасность и совершенствовать технологии опреснения необходимо решить глобальную научно-технологическую задачу, которой и занимаются учёные кафедры №10 МИФИ, – создание комплексной системы водоснабжения на основе новой концепции, включающей использование новых высокоэффективных методов опреснения, таких как ядерное, мембранное опреснение, либо гибридные технологии на их основе. Обозначенные методы должны сочетаться с рециклингом и обработкой осадков до уровня, который позволит обеспечивать экологические требования.

Многие современные опреснительные технологии основаны на одном из двух методов: дистилляции с помощью тепловой энергии, в том числе ядерного опреснения или опреснения при помощи мембран (обратный осмос и мембранный электродиализ). При дистилляции солёная вода доводится до кипения, получаемый пар выводится из системы и конденсируется с образованием пресной воды. Если в качестве источника тепла используется ядерный реактор, метод называется ядерным опреснением.

Мембранный метод обратного осмоса основан на «фильтрации» солёной воды под действием перепада давления через полупроницаемые мембраны, проницаемые для молекул воды, но непроницаемые для солей, при этом перепад давления должен быть больше так называемого осмотического давления (~30 атм. для морской воды). В другом мембранном методе – мембранном электродиализе, наоборот, через так называемые ионообменные мембраны проникают ионы, а в канале остается пресная вода.

Обозначенные мембранные методики могут применяться вместе с ядерным опреснением (гибридные технологии опреснения), то есть могут использоваться на ядерных объектах, где имеется доступ к относительно дешевой тепловой энергии.

Для нормального функционирования опреснительных установок качество исходной воды должно соответствовать определенным жестким требованиям. Это влечет за собой необходимость разработки системы предварительной очистки, стоимость которой иногда в два-три раза превышает стоимость самой опреснительной установки.

Учёные МИФИ разработали новую технологию и технологические схемы блока предподготовки с учетом данных по составу загрязнителей, солесодержанию и производительности системы водоподготовки на основе реагентных методов с гидродинамической активацией процесса вывода загрязнителей при их коагуляции, флокуляции и сорбции, что позволяет уменьшить размеры, и, как следствие, стоимость блока предварительной подготовкой в несколько раз.

Помимо этого, большая часть малорастворимых солей может быть удалена в блоке предподготовки, что способствует увеличению эффективности системы в целом. Кроме того, в работе предусмотрена разработка методов и технологических схем по удалению и переработке образующихся осадков – отходов (перевод в твёрдую фазу).

После блока предварительной подготовки воды соленая вода поступает в блок опреснения, процесс в котором, как правило, очень энергоемкий. Для снижения энергоемкости процесса опреснения предлагаются гибридные схемы опреснения. В указанных схемах совместно используются дистилляционныех и мембранные методы опреснения, которые позволяют получить как питьевую, так и технологическую воды.

Использование гибридной схемы, включающей дистилляционные и мембранные методы, позволяет получать как питьевую воду, так и особо чистую воду для собственных нужд атомных электростанций.

Помимо этого, проект ученых МИФИ предусматривает разработку интегрированной технологической системы рециклинга воды и системы опреснения для снижения экологической нагрузки на окружающую среду и повышения энергоэффективности системы в целом.

Особенностью разрабатываемой технологии на кафедре №10 является подача предварительно очищенной использованной воды в блок обессоливания, причем, поскольку солесодержание этой воды составляет около 2-5 г/л, вода подается не на вход опреснительной системы, а на промежуточную стадию в соответствии с общей теорией разделения.

Полученные результаты предполагается использовать в комплексных проектах Госкорпорации "Росатом", в частности применительно к атомной электростанции в Египте, где планируется реализация технологии ядерного опреснения.