Spray freezing treatment of water from oil sands tailing ponds


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Abstract

Tailings pond water produced from the extraction of bitumen from the oil sands in Northern Alberta, Canada, was treated using the spray freezing process. The wastewater was frozen by spraying at –10°C and –24°C ambient temperatures. The effect of the degree of freezing (i.e., freezing with and without runoff generation) of the sprayed water on the treatment efficiency, the concentration, and distribution of the impurities within the ice columns was examined. When the sprayed water only partially froze (i.e., freezing with runoff formation), the treatment efficiency (measured by reduction in COD, TOC, conductivity, Cl, SO42– concentrations) was higher and larger volumes of high quality meltwater was obtained. Reduction of toxicity (Microtox) in meltwater, and the relationship between the overall impurity removal and toxicity reduction was also examined in this study. The decay coefficients were determined for prediction of meltwater impurity concentrations using mathematical models.RésuméL'eau des parcs à résidus, produite lors de l'extraction du bitume des sables bitumineux dans le nord de l'Alberta, au Canada, a été traitée en utilisant un procédé de congélation par pulvérisation. Les eaux résiduaires ont été gelées par pulvérisation à des températures ambiantes de –10 °C et de –24 °C. L'effet du niveau de congélation (c.-à-d. congélation avec ou sans décharge) de l'eau pulvérisée sur l'efficacité du traitement, la concentration et la distribution des impuretés dans les colonnes de glace a été examiné. Lorsque l'eau pulvérisée ne gelait que partiellement (c.-à-d. congélation avec décharge), l'efficacité du traitement (mesurée en termes de réduction de DOC, COT, conductivité, concentrations de Cl, SO42–) était plus élevée et des volumes plus grands d'eau de fonte de qualité supérieure ont été obtenus. La réduction de toxicité (Microtox) dans l'eau de fonte ainsi que la relation entre l'élimination d'impuretés globale et la réduction de la toxicité ont également été étudiées dans cette étude. Les coefficients de dégradation ont été déterminés pour la prédiction des concentrations des impuretés dans l'eau de fonte en utilisant des modèles mathématiques.

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