Електроімпульсний метод знешкоджування стічних вод, які містять хром, в системах оборотного водопостачання (стосовно підприємств машинобудівного комплексу) - Автореферат

Найбільшу небезпеку для водних обєктів України представляють стічні води гальванічного виробництва промислових підприємств машинобудівного комплексу, які містять токсичні іони важких металів, в тому числі Cr(VI). Підгорного НАН України при участі автора роботи розроблено електроімпульсний метод, який дозволяє інтенсифікувати процеси очищення різних видів стічних вод, в тому числі стоків, що вміщують хром. Метою роботи є підвищення ефективності та інтенсифікація процесу очищення стічних вод, що містять хром, за допомогою методу електроімпульсної обробки. розробка механізму електроімпульсної обробки стічних вод, що містять хром; удосконалення технологічних процесів електроімпульсної обробки стічних вод, які містять хром;В другому розділі наведено методику проведення досліджень та обробки експериментальних даних, розглянуто теоретичні передумови застосування електроімпульсного методу для підвищення ефективності та інтенсифікації обробки стічних вод, що містять Cr(VI) та Cr(III). На відміну від існуючих електророзрядних методів очищення (високовольтного імпульсного електричного розряду, електричного розряду малої потужності, комплексу електричних дій, плазмохімічної обробки), дія електроімпульсної обробки спрямована на активування металу(шляхом його електроерозійного диспергування), що дає змогу формувати коагуляційні структури та ефективно вилучати домішки з води. При цьому зменшення втрат енергії та підвищення ККД процесу диспергування металу досягається формуванням імпульсів з крутим переднім фронтом (швидке наростання струму в значній мірі знижує вплив на імпульси нестабільностей діелектричних властивостей розрядного проміжку). Таким чином, при електроімпульсній обробці стічних вод необхідно формування уніполярних конденсаторних імпульсів з крутим переднім фронтом, великою шпаруватістю, тривалістю 20-50 мікросекунд, що забезпечують амплітуду струму в імпульсі декілька КА при імпульсній напрузі в сотні вольт. Але, на відміну від існуючих методів очищення, при електроімпульсній обробці основну роль в вилученні хрому (особливо в нейтральних середовищах) грають продукти електроерозійного диспергування металу, які забезпечують відновлення Cr (VI) до Cr (III), а потім осадження хрому (III).Для інтенсифікації обробки стічних вод, що містять хром, запропоновано електроімпульсний спосіб. При електроімпульсній обробці стічних вод необхідно формування уніполярних конденсаторних імпульсів з крутим переднім фронтом, великою шпаруватістю, тривалістю 20-50 мікросекунд, що забезпечують амплітуду струму в імпульсі декілька КА при імпульсній напрузі в сотні вольт. Досліджено особливості електророзрядних процесів, які відбуваються при електроімпульсній обробці. Обробка зернистого електропровідного шару сильноточними електричними імпульсами супроводжується локально високою температурою, локальними гідравлічними збуреннями, електромагнітним випромінюванням. Встановлено, що для електроімпульсної обробки стічних вод від хрому справедливі основні закономірності, які властиві процесам електроерозійного диспергування металу в водному середовищі.

2. Основний зміст роботи

Для інтенсифікації обробки стічних вод, що містять хром, запропоновано електроімпульсний спосіб. Сформульовано вимоги до параметрів електричного розряду. При електроімпульсній обробці стічних вод необхідно формування уніполярних конденсаторних імпульсів з крутим переднім фронтом, великою шпаруватістю, тривалістю 20-50 мікросекунд, що забезпечують амплітуду струму в імпульсі декілька КА при імпульсній напрузі в сотні вольт.

Досліджено особливості електророзрядних процесів, які відбуваються при електроімпульсній обробці. Обробка зернистого електропровідного шару сильноточними електричними імпульсами супроводжується локально високою температурою, локальними гідравлічними збуреннями, електромагнітним випромінюванням. В залежності від умов, які створюються в розрядному проміжку, 75-95% уведеної енергії трансформується в теплову енергію, до 20% йде на гідравлічне збурення, до 10% приходиться на долю електромагнітного випромінювання. Електроімпульсні дії призводять до локального активування води і диспергування металевого завантаження реактора в зонах, вражених електричними розрядами.

Досліджено механізм отримання активованих коагулянтів під впливом електричних імпульсів. Він суттєво відрізняється від традиційної коагуляційної обробки, включаючи в себе електроерозійне диспергування металу з подальшим окисленням високодисперсних часток водою.

Розроблено механізм електроімпульсної обробки стічних вод від хрому. Він полягає в відновленні продуктами електроерозійного диспергування Cr(VI) до Cr(III) з подальшими сорбцією трьохвалентного хрому оксигідратним колектором, що формується, і осаджуванням комплексів, які утворюються при цьому. Фізико-хімічні процеси, що супроводжують електроімпульсну обробку, створюють сприятливі умови для коагулювання домішок.

Проведено лабораторні дослідження по визначенню впливу умов проведення електроімпульсної обробки на ефективність вилучення хрому. Експерименти показали, що геометричні і гідравлічні параметри реактора є похідними від енергетичного режиму електроімпульсної обробки.

Встановлено, що для електроімпульсної обробки стічних вод від хрому справедливі основні закономірності, які властиві процесам електроерозійного диспергування металу в водному середовищі.

Найбільш раціонально використовувати електроімпульсну обробку при початковій концентрації хрому до 40 мг/л.

Проведено лабораторні дослідження по вдосконаленню технологічних процесів електроімпульсної обробки. Встановлено, що ступінь вилучення хрому залежить від енерготехнологічних параметрів обробки, які визначають швидкість електроерозійного диспергування і окислення металу в водному середовищі. Найбільш суттєвий вплив на ефективність очищення справляють ємність розрядного конденсатору, напруга джерела живлення, частота імпульсів, температура і РН води.

Випробувано ряд енерготехнологічних режимів обробки. В умовах використання найбільш поширеного завантаження електроімпульсних реакторів (залізорудних окатишів) максимальний ефект обробки отримано при ємності розрядного конденсатора 120 МКФ, частоті імпульсів 500-625 Гц, температурі води 45-60 0С і РН=4,0-6,5.

Розроблено конструкцію електророзрядного реактора з циліндричними електродами, які розташовані коаксіально. На базі цієї конструкції виготовлено промисловий електророзрядний реактор продуктивністю 5 м3/ год.

Розроблено загальну технологічну схему очищення стічних вод, що містять хром, з використанням електроімпульсного методу. Схема складається з електроімпульсного устаткування та блоку доочищення (іонообмінні фільтри).

Очікувана економічна ефективність від впровадження електроімпульсного методу знешкоджування стічних вод, які містять хром, складає 0,8-1,8 тис. грн/рік.

Розроблені технічні рішення використано в проектній документації інституту “Укрпроектбудсервіс”.

1. Левченко В.Ф., Глупак А.Н. Получение активного коагулянта в процессе электроимпульсной обработки металла в воде//Коммунальное хозяйство городов. -К.: Техніка.- 1998. - Вып.13.-С.76-81.

2. Глупак А.Н. Исследование процесса электроимпульсной очистки хромсодержащих сточных вод//Науковий вісник будівництва. -Харьков: Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури, ХОТВ АБУ.- 2000.- Вып.8-С.213-217.

3. Глупак А.Н. Изменение структуры воды в процессе электроимпульсной очистки// Коммунальное хозяйство городов. - К.: Техніка. -1998. -Вып.14.- С.80-82.

4. Глупак А.Н. Механизм электроимпульсной очистки сточных вод//Коммунальное хозяйство городов. - К.: Техніка. -1997. -Вып.11.-С.86-88.

5. Левченко В.Ф., Глупак А.Н. Электроимпульсная очистка сточных вод машиностроительных предприятий// Проблемы машиностроения.-1998.-Т.1, №3-4.-С.138 - 140.

6. Глупак А.Н. Электроимпульсная технология очистки воды// Коммунальное хозяйство городов. - К.: Техніка. -1997. -Вып.9.-С.68-70.

7. Левченко В.Ф., Глупак А.Н. Исследование процесса электроимпульсной очистки сточных вод. -Харьков, 1999. -50 с. (Препр./НАН Украины. Ин-т пробл. машиностроения им.А.Н.Подгорного; 402).

8. Глупак А.Н. Особенности электроимпульсной очистки сточных вод//Сб. докл. Междунар. конгр. "Экология, технология, экономика водоснабжения и канализации" (ЭТЭВК 99), Ялта, 18 - 22 мая 1999 г.-Харьков: УКРКОММУННИИ прогресс.- 1999.-С.167 - 168.

9. Глупак А.Н. Электроимпульсная очистка воды// Тез. докл. 29 науч.-техн. конф. преподавателей, аспирантов и сотрудников ХГАГХ.-Харьков, 1998.-С.51-52.

Размещено на .ru