Die Forscher entwickeln eine hybride nukleare Entsalzungstechnik mit verbesserter Effizienz

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Anonim

Der Mangel an Frischwasser erfordert die Entwicklung neuer Entsalzungsmethoden, einschließlich fortgeschrittener nuklearer Entsalzung und Wasseraufbereitung und -recycling; Die Anforderungen an Trinkwasser und andere Nutzungen können unterschiedlich sein.

Zur Verbesserung der Umweltsicherheit und der Entsalzungstechnologie ist es notwendig, ein globales wissenschaftliches und technologisches Problem zu lösen - die Schaffung eines integrierten Wasserversorgungssystems auf der Grundlage neuer hocheffizienter Entsalzungsverfahren wie Kernmembranentsalzung oder Hybridtechnologien. Diese Methoden sollten mit dem Recycling und der Behandlung von Rückständen auf ein Niveau kombiniert werden, das den Umweltanforderungen entspricht.

Die meisten modernen Entsalzungstechnologien basieren auf der Destillation thermischer Energie, einschließlich der Kernentsalzung, oder der Verwendung von Entsalzungsmembranen (Umkehrosmose- und Elektrodialysemembranen). Bei der Destillation wird Salzwasser gekocht und der erzeugte Dampf verlässt das System und wird als Frischwasser kondensiert. Wenn ein Kernreaktor als Wärmequelle verwendet wird, wird das Verfahren als Kernentsalzung bezeichnet.

Die Membranmethode der Umkehrosmose basiert auf der Filtration von Salzwasser unter dem Einfluss von Differenzdruck über eine semipermeable Membran, die Wassermoleküle erlaubt und Salze ausschließt; die Druckdifferenz sollte größer sein als der sogenannte osmotische Druck (~ 30 atm für Meerwasser). Bei der Membranelektrodialyse dringen Ionen durch die sogenannten Ionenaustauschmembranen und frisches Wasser verbleibt in dem Kanal.

Diese Membranverfahren können in Verbindung mit einer nuklearen Entsalzung (Hybridentsalzungstechnologien) verwendet werden, dh sie können zu bestehenden kerntechnischen Anlagen hinzugefügt werden, wo ein relativ billiger Zugang zu thermischer Energie besteht.

Für das normale Funktionieren von Entsalzungsanlagen muss die Qualität des Quellwassers bestimmte strenge Anforderungen erfüllen. Dies erfordert die Notwendigkeit eines Vorbehandlungssystems, dessen Kosten manchmal zwei- bis dreimal so hoch sind wie die Kosten der Entsalzungsanlage selbst.

Wissenschaftler der nationalen Forschungs-Nuklear-Universität MEPhI (Russland) haben eine neue Technologie und technologische Systeme für eine Vorbehandlungseinheit entwickelt, die Daten über die Zusammensetzung von Schadstoffen, den Salzgehalt und die Leistung von Wasseraufbereitungssystemen berücksichtigen. Es basiert auf den Reagensmethoden mit hydrodynamischer Aktivierung des Prozesses der Schadstoffentnahme bei Koagulation, Flockung und Adsorption, was die Größe und die Kosten der Einheit reduziert. Darüber hinaus kann der Großteil der schwerlöslichen Salze in der Vorbehandlungseinheit entfernt werden, was die Effizienz des Systems als Ganzes erhöht.

Aus der Vorkläranlage fließt Salzwasser in die Entsalzungsanlage, ein sehr energieintensiver Prozess. Es werden hybride Entsalzungsverfahren vorgeschlagen, um den Energieverbrauch des Entsalzungsverfahrens zu reduzieren. Diese Systeme verwenden Destillations- und Membranverfahren in Kombination, um sowohl Trinkwasser als auch Prozesswasser zu erzeugen.

Darüber hinaus schlägt das Projekt die Entwicklung eines integrierten technologischen Systems von Wasserrecycling- und Entsalzungssystemen vor, um Umweltbelastungen zu reduzieren und die Energieeffizienz des Gesamtsystems zu verbessern.

Die Ergebnisse sollen in komplexen Projekten der Staatskorporation Rosatom verwendet werden, insbesondere in Bezug auf Kernkraftwerke in Ägypten, wo eine nukleare Entsalzungstechnologie geplant ist.

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