Использование солнца для очистки потоков концентрированных отходов

Обратный осмос является одним из наиболее распространенных методов очистки соленой воды, но этот процесс дает ограниченные результаты. Около 20% - 50% воды, поступающей в систему, остается в виде концентрированного потока отходов.

Существует несколько методов обработки концентрированных потоков, включая закачку отходов в изолированные подземные скважины и использование прудов с очень большой площадью поверхности для эффективного испарения воды. Однако большинство из этих методов являются дорогостоящими, трудоемкими и энергоемкими.

Новый метод очистки воды

Группа инженеров и ученых Университета Аризоны разрабатывает систему опреснения воды на солнечных батареях, которая объединяет несколько видов технологий, в том числе концентрированную солнечную энергию, фотоэлектричество и мембранную дистилляцию, для извлечения воды из этих концентрированных потоков отходов с максимальной эффективностью. Процесс использует меньше энергии при более низких затратах, и он может обеспечить больше воды для дефицитных ресурсов внутренних регионов, таких как Аризона. Эта работа финансируется за счет средств в размере 500 000 долларов США, предоставленных производственным институтом по ускорению темпов интенсификации технологических процессов Министерства энергетики.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

"Преимущество использования как CSP (концентрированная солнечная энергия), так и PV (фотоэлектричество), заключается в том, что мы можем удвоить энергоэффективность по сравнению с существующими системами термического опреснения, которые просто используют PV или CSP", сказал Керри Хикенботтом (Kerri Hickenbottom), доцент кафедры химической и экологической инженерии и главный исследователь проекта. "Эта автономная система будет использовать возобновляемые источники энергии, чтобы изменить способ управления высокосолевым концентратом, который мы обычно рассматриваем как отходы".

Группа проводит исследования с использованием солнечного испытательного стенда Центра оптических наук. Они также сотрудничают с расположенным поблизости Центром технологий устойчивого водо- и энергопотребления, или Центром WEST, в котором находится система обратного осмоса под наблюдением Ахилли. Эта система производит поток концентрата, который команда будет использовать для тестирования.

Гибридная система опреснения на солнечной энергии очищает поток концентрата с помощью процесса, называемого мембранной дистилляцией, который включает в себя создание температурного градиента через гидрофобную микропористую мембрану. Концентрированный поток отходов на более горячей стороне мембраны испаряется на поверхности мембраны, испаряется через поры мембраны и конденсируется в виде очищенной воды на более холодной стороне мембраны, оставляя загрязнения. Эта специализированная мембрана аналогична ткани Gore-Tex, которая дает возможность испаряться поту через ткань, но не пропускает воду или другую влагу внутрь. Затем, они используют новый метод, чтобы превратить оставшийся поток отходов из жидкости в твердую субстанцию.

"На самом деле мы разрабатываем новый вид кристаллизатора, который позволит нам увеличить движущую силу через мембрану, восстановить дополнительные ресурсы в потоке концентрата, например, в сельскохозяйственных удобрениях и дорожных ливневках, и достичь нулевого выброса жидкости", - сказал Хикенботтом.

Даже если кристаллические материалы непригодны для использования в других областях, их кристаллизация упрощает и удешевляет их транспортировку".

Концентрированная солнечная энергия и фотовольтаика - оба способа получения электричества из солнечной энергии, но пути их преобразования различаются. Фотоэлектричество, которое является технологией, используемой в солнечных батареях, преобразует солнечный свет непосредственно в электричество с помощью полупроводникового материала. Концентрация солнечной энергии - это двухступенчатый процесс, который включает в себя концентрацию солнечного тепла с помощью зеркал, затем преобразование этого тепла в электричество с помощью паровых турбин или двигателей.

Существуют системы очистки солнечно-тепловой воды, но эти системы используют либо концентрированную солнечную энергию, либо фотоэлектричество. Вместо того, чтобы, например, использовать фотоэлектричество для создания электричества, а затем преобразовывать это электричество в тепло, гибридная система, использующая концентрированную солнечную энергию, фотоэлектричество и мембранную дистилляцию, разработанную в рамках программы ARPA-E FOCUS компании Norwood, использует преимущества уникальных возможностей каждого метода. Электроэнергия, вырабатываемая фотоэлектрической установкой, управляет вспомогательными компонентами, такими как насосы, вентилятор и система управления, в то время как солнечная энергия, вырабатываемая с помощью концентрированной солнечной энергии, используется непосредственно для подогрева воды. Еще одним важным преимуществом этой системы является то, что она может стоять отдельно в автономных районах, таких как резервации коренных американцев.

"Вы теряете эффективность когда вы идете от одной формы энергии к другой, поэтому использование солнечной энергии для того чтобы произвести электричество и нагреть воду непосредственно как мы планируем будет в два раза более эффективным чем существующие системы которые как раз используют PV или CSP," сказал Хикенботтом. "Используя метод под названием CSP отслеживание для увеличения производства электрической энергии PV, мы можем также уменьшить общее воздействие системы и стоимость". опубликовано econet.ru по материалам techxplore.com

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet