Опріснення виморожуванням: технологічні особливості та перспективи застосування в системах нульового рідкого скиду

Abstract

Мета. Систематизація технологічних особливостей, енергетичних характеристик та екологічних показників опріснення виморожуванням для обґрунтування перспектив його застосування в сучасних опріснювальних системах, зокрема в гібридних з нульовим рідким скидом, та визначення напрямів подальшого розвитку технології через мультифізичне математичне моделювання. Методика. Теоретичне дослідження базується на критичному аналізі та узагальнені даних про технології опріснення виморожуванням із рецензованих наукових публікацій, зокрема індексованих у наукометричних базах Scopus та Web of Science. На основі даних про питоме енергоспоживання за спрощеною методикою LCA розраховані вуглецевий та водний слід установок виморожування. Проаналізовано можливості інтеграції виморожування в гібридні опріснювальні системи з нульовим рідким скидом. Результати. Систематизовано відомості про конструктивні особливості установок опріснення виморожуванням (прямого, непрямого суспензійного та прогресивного, вакуумного й евтектичного), а також дані щодо їх енергетичних і технологічних характеристик та екологічних і економічних показників. Встановлено, що виморожування забезпечує стійку роботу в діапазоні мінералізації понад 70 г/л аж до евтектичної точки розчину, де зворотний осмос та більшість термічних процесів є технологічно обмеженими. Показано, що питоме енергоспоживання виморожування варіюється від 1,7 до 59,2 кВт·год/м3 залежно від конфігурації та ступеня рекуперації холоду. При інтеграції з відновлюваними джерелами енергії вуглецевий слід знижується до 0,6 кг CO2-екв./м3 . Наукова новизна. Узагальнено відомості про показники ефективності установок виморожуванням та сформовано інженерні критерії їх застосування для опріснення високомінералізованих вод і розсолів. Практична значимість. Систематизовані в роботі дані щодо енергетичних та екологічних показників установок виморожування різних типів можуть бути використані при передпроектному аналізі гібридних опріснювальних систем з нульовим рідким скидом.