ScienceDaily (14 июля 2009) — Вода уже не только проблема для развивающегося мира, но и для Калифорнии, которая стоит перед самой большой засухой в своей истории. Согласно Министерству водных ресурсов, поставки в основных бассейнах и многих бассейнах грунтовой воды - значительно ниже среднего уровня. Развитие водоснабжения штата также значительно отстает от прироста населения.
С этими основными проблемами, выглядящими угрожающими, исследователи Школы Генри Самуели упорно борются, чтобы снизить водный дефицит государства с помощью их нового "мини-мобильно-модульной" (M3) "умной" системы водного опреснения воды и системы фильтрации.
Проектирование и строительство новых станций опреснения воды, создание и испытание экспериментальных средств обслуживания - один из самых дорогих и отнимающих много времени этапов. Традиционно, строят маленькие,но все же очень дорогие постоянные экспериментальные станции, чтобы определить возможность использования доступной воды в качестве источника для крупномасштабной станции опреснения воды. Система M3 помогает сократить и затраты, и время.
"Наша водная система опреснения воды M3 для того, чтобы проверить почти любой водный источник," сказал Алекс Бартман, аспирант команды M3, которая помогла спроектировать сетевые датчики и компьютерные сети для получения и накопления данных системой. "Преимущества этого типа системы состоят в том, что она может сократить затраты, и потому что она мобильна. Только одна система M3 может быть построена, чтобы проверить множество источников. Кроме того, она дает обширное количество информации, которая может использоваться, чтобы спроектировать станцию опреснения воды большего масштаба."
M3 продемонстрировала ее эффективность в недавней учебно-производственной практике в Долине Сан-Хоакина, которая это опресняла сельскохозяйственную дренажную воду, которая была насыщена солями сульфата кальция, достигнув полной очистки только одной стадией обратного осмоса (RO).
"В этой определенной учебно-производственной практике нашей командой, в первой части обратного процесса осмоса, 65 процентов воды, которая подавалась, была возвращена, как питьевая вода, или была пригодной для питья," сказал Абрам Коэн, профессор химических и биомолекулярных исследований, ведущий исследователь команды. "Мы можем потенциально подойти к 95-процентному восстановлению, используя ускоренный химический процесс опреснения, который был также развит здесь в UCLA. Эта первая учебно-производственная практика с M3 была главным достижением и первой фазой нашего высокого восстановления программа демонстрации процесса RO."
Энди Рахардианто, доктор, исследователь команды, сказал, что подход, взятый на вооружение группой - "существенный прыжок" от стандартной практики в промышленности строительства различных экспериментальных станций, часто на пустом месте, чтобы оценить и демонстрировать выполнимость водного производства от различных исходных вод.
"Мы полагаем, что системы, типа M3 могут помочь ускорить не только развитие технологии очистки воды,но также и ее адаптацию в промышленных условиях принятие," говорит он.
Система M3,кроме того, согласно Бартмана, может быть развернута в различных местах и использоваться для производства пресной воды в чрезвычайных ситуациях.
"'Умная" природа M3's означает, что это может автономно приспособиться к почти любому изменению в исходной воде, позволяя, что система M3 управлять в ситуациях где традиционно системами опреснения воды RO терпела бы неудачу почти немедленно," сказал он.
Хотя система достаточно компактна, чтобы транспортироваться куда-нибудь позади фургона, она может произвести 6 000 галлонов питьевой воды в день из морской воды или 8 000 - 9 000 галлонов в день из солоноватых грунтовых вод. По оценке Коэна, это означает обеспечение ежедневно 6 000 - 12 000 человек питьевой водой.
"Система измеряет pH фактор воды, температуру, мутность и соленость в реальном времени," говорит Коэн, который является также директором Исследования Водных Технологии (UCLA), наблюдающий за этим проектом. "Она может управлять различными переменными процесса, включая точную меру химических добавок, чтобы очистить воду. Все клапаны, управляются компьютером, таким образом система может приспособиться автоматически. Мы можем также видеть, сколько энергии мы используем, и в программное обеспечении, мы также включили различные методы чтобы оптимизировать систему так, чтобы она работала с минимальным потреблением энергии."
"В последний раз, когда UCLA вошел в область с ее собственной недавно построенной экспериментальной системой, это было в 60-ых," сказал Коэн. "Наша новая система - составляет одна двадцатую от размера установки, что было построено в 60-х годах, возможно еще меньшее, и может производить до 30 процентов больше пригодной для питья воды."
Рахардианто сказал, что высокосоленые сельскохозяйственные дренажные сточные воды в Долине Сан-Хоакина - одни из самых трудных исходных вод для опреснения.
"Это была постоянная проблема для людей в долине, одной из самых производительных сельскохозяйственных областей Калифорнии," сказал он. "В то время многочисленные попытки были сделаны развить и проверить различные технологии опреснения. С 1960-х, практическое, рентабельное решение до сих пор не найдено, при все более и более эта проблема затрагивает способность сохранить сельскохозяйственную производительность в этом районе."
Команда Коэна работает с водными агентствами и отраслями промышленности по всем Соединенных Штатов, а также и с международным сообществом, и сотрудничает с различными университетами.
Согласно Стивену Грею, директор Института Устойчивости и Инновацйий в Университете Виктории, "система M3 - очень существенное усовершенствование операций опреснения воды, позволяет мембранным системам эффективно и быстро приспосабливается к изменениям качества воды и восстановливаться после паводка. Такие достоинства очень важны к Австралии и многим другим местам в мире, где сталкиваются с нехватками в поставках пресной воды и становятся более уверенными в солевых источниках воды."
"Мы предполагаем в будущем, когда многие из этих систем развернуты по всему миру и их управление может вестись из центрального станции," сказал Бартман. "M3 может использоваться, чтобы быстро проверить источники воды так, чтобы построить станции опреснения воды для увеличения поставки пресной воды. Система могла бы также использоваться в случае критического положения, чтобы предоставить быстро источник питьевой воды, где это необходимо больше всего."
"Работа идет по необходимости, конечно для Калифорнии, но есть также много мест во всем мире, перед которыми стоят те же самые задачи," сказал Коэн. "Я чувствую, что мы имеем возможность оказать реальное влияние с нашей работой. Мы пробуем найти реальные решения, и в этой области, UCLA конечно следует впереди."
Создание M3 было уникальным мультидисциплинарным проектом команды с привлечением студентов из различных отделов: химического, электрического, гражданского строительства и многих других.
www.sciencedaily.com
|
