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自然冷冻法处理废水利用我国冬季北方丰富的自然冷能，在解决水污染问题的同时又能节约能源。利用自然冷能的多级冷冻法不但可发挥冷冻法成本低廉、设备简单的优势，同时可有效提高处理效果，如能取得突破，不仅可推动冷冻法在水处理领域更广泛的发展，同时也会成为一种经济与效率并优的水处理方式。
本文对不同种类、不同浓度的溶液进行冷冻后的分离浓度梯度规律进行了研究，以冷冻浓缩系数定义洁净层、过渡层和浓缩层。实验结果表明，在一定浓度范围内，有机物的冷冻浓缩效果随浓度上升变好，到达峰值后变差;无机物的冷冻浓缩效果优于有机物，且随着浓度上升而变差，无机物的存在有利于提高有机物的冷冻浓缩。在应用浓度梯度规律研究的基础上，对多级冷冻法处理制浆废水、餐厨油污废水和生活污水进行了研究，经过不同冷冻级数的处理，可使这三种废水分别达到其排放标准;生活污水处理中进行了回流部分浓缩液的实验，结果表明此举不会对处理效果产生影响，但是可大大提高出水率。
本文对多级冷冻法处理污水做了初步的实验研究和应用设想，希望为以后进一步研究和应用提供一些参考依据。