Исследователи из Томского политехнического университета предложили новый способ очистки промышленных сточных вод и питьевой воды. Технология позволит быстро и качественно очищать воду даже от очень большого количества токсичных и горючих примесей. Соответствующая статья опубликована в International Journal of Thermal Sciences.
Сегодня на планете в целом нет дефицита пресной воды, однако в большинстве стран третьего мира доставка чистой воды населению не налажена. Поэтому 1,8 миллиарда человек, по данным ООН, потребляют загрязненную воду из ближайших к ним источников. Заметный ущерб от их загрязнения получает и биосфера. Особенно это относится к следам нефтепродуктов в сточных водах, пестицидов и солей тяжелых металлов. Не всегда лучше ситуация и в западных странах — там в сточных водах часто много антибиотиков, способствующих возникновению в природе устойчивых к антибиотикам бактерий.
Предложенная томичами технология простая, недорогая и пригодная для любых видов загрязнений. В ее рамках исходную воду с примесями преобразуют в эмульсию (две несмешивающиеся жидкости, где капли одной плавают в другой — например, молоко) или суспензию (взвесь). Для создания эмульсий в воду добавляют жидкости, не растворимые в воде, а для суспензий — твердые вещества, которые распределяются в воде в виде мельчайших частиц. В обоих случаях создаются неоднородные среды.
Далее эмульсию или суспензию впрыскивают в специализированную нагревательную камеру. Там она нагревается до 300—500 градусов по Цельсию. При этом на границе разнородных компонентов капли (в эмульсии — двух жидкостей, а в суспензии — жидкости и твердых частиц) возникает перепад давления и взрывное разрушение межфазных границ — взрыв капли. Из исходных родительских капель образуется аэрозоль — множество мелких капель, которые при нагревании тоже взрываются и измельчаются еще больше. Эти процессы протекают в виде крайне быстрых цепных реакций.
В итоге вода в основном испаряется, все негорючие примеси выпадают в осадок, а горючие — выгорают. После этого водяной пар конденсируется и дает очищенную испарением воду, которая может быть повторно использована. Для очистки умеренно загрязненных вод можно использовать установки, конструктивно похожие на сушильные аппараты с распылительными насадками или на контактные водонагреватели. А вот для очистки сильно загрязненной воды лучше использовать топливные горелки.
Сам принцип термической очистки не нов, но ранее он хорошо очищал воду только от каких-то конкретных групп загрязнителей — от токсичных или горючих. Новый метод позволил реализовать устойчивое взрывное дробление капель для существенно неоднородных по составу и по структуре жидкостей. При этом и сами установки, и их энергопотребление сравнительно невелики.
В наибольшей степени новый метод экономически оправдан для очистки технологических вод на промышленных предприятиях, например нефтехимических, металлургических, на целлюлозно-бумажных фабриках и им подобных. Именно там часто сочетаются сразу несколько загрязняющих примесей.
