Селитренное городище

ТЕХНОЛОГИИ: КАК ИЗБАВИТЬСЯ ОТ НАКОПЛЕННЫХ ВРЕДНЫХ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВ - БОЛЬНАЯ РОССИЙСКАЯ ПРОБЛЕМА И РОССИЙСКИЙ ПУТЬ ЕЁ РЕШЕНИЯ

+Как избавиться от накопленных вредных отходов производств – больная российская проблема и российский путь её решения.
Автор: Д.М.Юдбаровский, interdisciplinary engineer, http://judbarovski.inauka.ru

Для большинства регионов и производств России кончился «праздник» ещё c советских времён, когда считалось, что Россия очень велика, « до беспредела»… Теперь вредные жидкие отходы производств, что копились годами в прудах-накопителях, занимают уже площади в десятки и сотни квадратных километров на каждый пруд, отравляя воздух и природные воды в недопустимой степени на площадях на порядок больших, чем сами пруды.
Все известные методы очистки весьма дороги, да ещё после них образуются свои отходы, уже в концентрированном, более опасном для окружающей среды виде, а переработка концентрата часто нерентабельна, и его придётся опять копить. Эти методы требуют не только огромных затрат на оборудование, но не меньше и на энергию для осуществления процесса очистки.
Эти расходы на энергию и оборудование в пересчёте на кубометр очищаемой воды можно практически свести к нулю, т.е. меньше рубля за кубометр очищаемой воды, если использовать зимний холод, которым зимой так богаты большинство регионов России. При этом пользуемся тем, что в лёд переходит практически только чистая вода, а в остатке получаем концентрат растворённых веществ. Хотя этот метод, называемый «вымораживанием», не нов, почему же очистка накопленных многих миллиардов тонн стоков вымораживанием природным холодом ещё не нашло применения? А потому, что считается, что это в итоге тоже выйдет дорого. Покажем, что это неверно на примере очистки часто встречающихся и в огромных количествах накопившихся в прудах слабо солёных стоков, образующихся при обогащении полезных ископаемых в местах их добычи.
В классической схеме естественный вымороженный лёд имеет небольшую толщину. Фокус состоял в том, как увеличить толщину пресного льда, но так, чтоб не нужно было потом ломать или разрезать лёд, чтоб удалить его от концентрата, а также избежать образования эвтектического льда, поскольку он окажется спаянным с пресным льдом. Дело в том, что ниже определённой температуры (в нашем случае это минус 21,2 градуса) концентрат сам превращается в лёд, как единое целое - называемое «эвтектическим льдом», отделить который от пресного льда никаким разумным способом не удастся.
Стоки предварительно надо очистить от твёрдых и коллоидных частиц. В накопителе вдоль всего периметра, чуть отступив от берегов, вертикально до самого дна или немного выше дна, устанавливается сильно гидрофобная прочная стенка. Устанавливаются также вертикальные гидрофобные трубы, одни – перфорированные, другие сплошные и двухслойные, и чтоб внешнюю трубу можно было поднимать и проворачивать. Трубы, те что сплошные, соединены с насосами. Все трубы слегка подогреваются до температуры чуть выше точки замерзания очищаемой воды- назовём это тепловой завесой.
При наступлении холодов, на образовавшуюся ледяную поверхность со дна насосами через упомянутые выше сплошные трубы подкачивают наверх очищаемую воду, часть которой замерзает, а остаток постепенно стекает вниз через перфорированные трубы. В образующиеся при этом пустые пространства подо льдом, лёд под собственным весом опускается, т.к. он не может прочно примёрзнуть к гидрофобным стенке и трубам, а сплошные трубы, снабжённые внизу контрольными датчиками, соответственно приподнимают выше нмжней корки льда. Лёд постепенно опустится до самого дна как сплошной пресный массив, а сверху останется концентрированный рассол, который до наступления весны убираем. Только не нужно оставлять этот рассол на поверхности пресного льда, если ожидаются морозы ниже минус 20 градусов. В этом случае надо рассол срочно откачивать в сборник концентрата, благо объём концентрата на порядок меньше, чем объём очищаемой воды.
Краткие экономические выкладки (без оптимизации)
Для примера, примем, что объём стоков с концентрацией солей около 1% составляет 20 миллионов кубов, температура 0>Т>-20 , при Тср.~10 градусов мороза, и таких дней 90 в году. Глубина накопителя пусть H=10 метров. Пусть сплошных труб будет 100 штук (насосов тоже 100), а перфорированных труб будет на порядок меньше. Пусть цикл вымораживания - 2 раза в сутки, со слоем воды по 15 см над верхним слоем льда, перекачка-2 часа в начале каждого цикла, скорость перекачиваемой воды в сплошных трубах = 4 м/сек. Решив задачку для 3 класса, получим, что перекачивается за раз Q~ 40 куб/сек, следовательно, диаметр сплошных труб ~ 35 см - многовато, но допустимо. Мощность для перекачки за цикл очень грубо вычисляем как W(kw)~Q*H= 400, т.е. за сезон нужно всего 80 тысяч квт-час для вымораживания порядка половины всей воды, т.е. 10 миллионов кубометров, т.к. за сутки вымораживается слой порядка 5 см., реально может быть и больше, а формула тоже несложная. Т.о. на куб тратится меньше 0,01 квт-час, вот и считайте. Для оценки затрат энергии на тепловую завесу для труб можно грубо считать по формуле: W(ватт)= k*лямбда*gradT*S, где S-площадь поверхности труб. Т.о. W~2.2*(<<1000)*(<1000)= 2000 квт , т.е.~5.000.000 квт-час за сезон, т.е. меньше 0,5 квт-час за куб. Очевидно, что 100 пятикиловаттных насосов обойдутся дешевле 50 тысяч долларов, т.е. прибавка к себестоимости очищаемой воды- ещё примерно полцента за кубометр воды! Недостаток, что получится в остатке вредный концентрат.- Но при технологии реверсивного осмоса его останется в 2,5 раз больше по объёму. И при выпаривании концентрата до сухого остатка при реверсивном осмосе нужно соответственно тоже в 2,5 раз больше расходов, чем в моей схеме!!! И энергии на порядок больше, и капитальных затрат- тоже!!!