Новый способ очистки сточных вод коксового производства с высокой концентрацией фенолов и роданидов

Бойко Н. И., Борцов А. В., Евдошенко Л. С., Зароченцев А. И., Иванов В. М., Евсеев И. М.

Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт «Молния» Национального технического университета «Харьковский политехнический институт»


Источник: http://waste.ua/cooperation/2009/theses/boyko.html


Способ очистки сточных вод от фенолов с помощью озона недостаточно эффективен, если концентрация фенолов превышает 1 000 мг/л. Обычно в этом случае совмещают озонирование с химическими методами очистки, что приводит к существенному удорожанию, усложнению процесса.
Авторы предлагают новый способ очистки сточных вод с высокой концентрацией фенолов и роданидов, который включает только электрофизические методы: импульсный коронный разряд и искровой разряд в озоновоздушных пузырях внутри воды, импульсный коронный разряд на поверхность воды и ее барботирование озоновоздушной смесью. Работы выполнены по заказу Харьковского коксового завода.
Блок-схема экспериментальной установки представлена на рис.1.

Рисунок 1.Блок-схема экспериментальной установки:

ГОЗ – генератор озона; К – компрессор; ГВИ – генератор высоковольтных импульсов; СМ – смеситель; РК1 – 1-я рабочая камера (с импульсным коронным разрядом в озоновоздушных пузырях); РК2 – 2-я рабочая камера (с импульсным коронным разрядом на поверхность воды); Н – насос с электродвигателем; ИП – источник питания электродвигателя насоса
Насосом Н воду прокачивали через рабочую камеру РК1, где обрабатывали импульсным коронным разрядом с высоковольтного острийного электрода генератора высоковольтных импульсов ГВИ через озоновоздушный пузырь на его поверхность, т. е. водную поверхность внутри объема обрабатываемой воды. При этом вода проходила через смеситель СМ, в котором смешивалась с озоновоздушной смесью, подаваемой из генератора озона ГОЗ, и обогащалась растворенным озоном. Озоновоздушную смесь подавали и в РК1 для барботирования воды. После обработки в РК1 воду фильтровали через бумажный фильтр.
Затем в рабочей камере РК2 воду обрабатывали импульсным коронным разрядом в озоновоздушной смеси на поверхность тонкого (2 – 7 мм) слоя воды (см. пунктир на рис. 1). При этом смеситель СМ не использовали. После обработки в РК2 воду фильтровали через бумажный фильтр.
В обеих рабочих камерах обработку длительностью 1– 2 часа осуществляли 1 – 2 раза. Объем воды составлял примерно 0,5 л.
На рис.2 приведена фотография импульсных коронных разрядов в озоновоздушном пузыре в РК2. Частота следования импульсов с коронными разрядами составляла 900 имп./с.


Рисунок 2.Импульсные коронные разряды в озоновоздушном пузыре

На рис.3 показана схема обработки воды в РК2 при помощи импульсного коронного разряда на поверхность воды, налитой в РК2 тонким слоем.


Рисунок 3.Схема обработки воды в РК2:

ЭБ – электронный блок; ИТ – импульсный трансформатор; С – обостряющая емкость; МЗР – многозазорный искровой обостряющий разрядник; ЭС – электродная система; ИКРРЗИ – импульсный коронный разряд с расширенной зоной ионизации.
На рис.4 приведена фотография импульсного коронного разряда положительной полярности (ИКРРЗИ) на поверхность воды с использованием конструкции отрицательного электрода в соответствии с патентами на изобретения № 71940 (Украина) и № 2211800 (РФ).


Рисунок 4.ИКРРЗИ на поверхность воды

При очистке газовых выбросов лучшие результаты получены при положительной полярности острийного электрода. В то же время при очистке воды более эффективен импульсный коронный разряд на поверхность воды при отрицательной полярности острийного электрода, расположенного в газовой среде. Вероятно, именно при такой полярности в воду через ее поверхность попадают наиболее активные частицы, прежде всего электроны.
Эффективность очистки от фенолов около 60 %, от роданидов — 94 %. Нейтральное значение рН можно получить известными методами. Для экспериментальной установки коэффициент полезного действия передачи энергии от сети в импульсный коронный разряд был низким. Поэтому на данном этапе точно оценить удельные энергозатраты на обработку воды не представляется возможным.
Предложенный способ можно использовать для очистки воды, в том числе питьевой, и от других трудноудаляемых примесей.