КОНСУЛЬТАЦИОННЫЙ
ИНЖЕНЕРНЫЙ ЦЕНТР по проблемам очистки промышленных (сильно загрязненных) сточных вод |
![]() |
Чистая вода и кошке приятна |
|
Результаты испытаний прибора БЭР-49-М на ливневых очистных сооружениях. Характеристика сооружения. Сооружение состоит из трёх ванн объёмом по 50 м3 каждая. Сток последовательно проходит первую, вторую и третью ванну, после чего попадает в сливной канал, а оттуда - в реку. Средний сток воды, рассчитанный по принятым методикам и зафиксированный в документах, составляет примерно 12,5 м3/ч. На очистном сооружении был смонтирован прибор БЭР-49-М. Эксперимент по очистке воды проводился с октября 2007 года по январь 2008 года. Описание экспериментальной установки.
Рисунок 1. Схема эксперимента с применением генератора холодной плазмы БЭР-49-М на очистном сооружении ливневых стоков. На
один эжектор вода подавалась из первой ванны, на другой - из третьей. На
входе эжектора обеспечивалось давление 3 атм, поток жидкости через каждый
эжектор составлял 1,5 м3/ч. С выхода обоих эжекторов обработанная
вода сбрасывалась в первую ванну. Эжекторы высасывали из генератора плазмы
газовую смесь, содержащую активные частицы. Основную роль играли гидроксильные
радикалы: в реакциях с органическими загрязнениями воды они инициировали
цепные реакции окисления, которые, после сброса обработанной воды в первую
ванну, продолжались во всём объеме очистного сооружения. Для поддержания
цепной реакции окисления вода во всех ваннах насыщалась кислородом путём
продува через воду воздуха. Воздух подавался компрессором. Внешний вид
прибора показан на рисунке 2.
Рисунок 2. Прибор БЭР-49-М для обработки сточной воды. 1 - генератор холодной плазмы; 2 - эжектор. В процессе испытаний контролировалось значение химического поглощения кислорода (ХПК) сточной воды в первой ванне. Результаты испытаний представлены на рисунке 3. Точки, полученные при отсутствии обработки воды холодной плазмой, обозначены черными квадратами, при включенном генераторе - треугольниками.
Рисунок 3. Динамика изменения ХПК в процессе испытаний. Точки, полученные до включения генератора (от
5, 12 и 19 сентября) соединены сплошной линией. Следует отметить, что 19
сентября, когда значение ХПК составило около 300 мг О/л, шёл дождь.
Таблица. Сравнение ХПК сточной воды с работающим и неработающим генератором. Погодные и все прочие условия в дни сравнения ХПК одинаковые.
Динамика работы очистного сооружения. Когда осадков нет, потока практически нет. На вход может поступать только вода, содержащая высокий процент загрязнений, появляющихся при мойке территории, автомашин и др. Загрязнения накапливаются в ваннах и начинают гнить. Вокруг очистного сооружения стоит неприятный запах. Первый же дождь смоет накопившуюся и разлагающуюся органическую массу (с ХПК до 1300 мг О/Л) в реку. Этот момент представляет наибольшую опасность для экологии, так как значительная часть накопленных в сухой период осадков попадает в реку. При обработке воды генератором холодной плазмы в ваннах осуществляется разложение за счет цепных реакций накопленных органических и других окисляющихся соединений. В эксперименте зафиксировано снижение ХПК в несколько раз. Вокруг очистного сооружения нет неприятного запаха. На вид вода прозрачная. Качественно влияние обработки холодной плазмы на воду в очистном сооружении иллюстрируется рисунком 4, где представлены фотографии проб воды из первой ванны. Рисунок 4. Фотографии проб воды из первой ванны. Цифры на бутылях - дата отбора пробы.
В нижнем ряду помещены фотографии проб, взятых из первой ванны до начала
эксперимента 5 - 19 сентября, и в первые три недели после включения прибора.
Видно, что при работе установки вода стала чище, хотя следует подчеркнуть,
что все условия оптимальной эксплуатации установки (требования технических
условий) не выполнялись.
Сущность процесса очистки. Уменьшение ХПК (в миллиграммах поглощенного кислорода) за 1 час работы генератора при условии протекания цепных процессов определяется полуэмпирическим соотношением: Здесь изменение ХПК (мг О в час), I - ток разряда генератора (мА), Vж - объем жидкости в бассейне , который обрабатывается (литры). Оценим окислительную способность установки. Объем жидкости в трех колодцах примем 3 х 50 = 150 куб м. Ток разряда генератора 14 мА. Таким образом, уменьшение ХПК во всем объеме составит 83,6 г в час. Среднее время удержания воды в ваннах очистного сооружения 150/12,5 = 12 часов. При окислительной способности установки 83,6 г О/ч уменьшение ХПК за время удержания воды будет равно: 83,6 х 12 = 1003 г О. Т.е. окислительная способность установки составляет ~1 кг кислорода за время удержания воды 12 часов. Как видно из приведённой выше формулы, окислительная способность метода увеличивается с увеличением объема бассейна, где находится обрабатываемая вода. Окислительная способность увеличивается также с увеличением тока разряда генератора, однако увеличение мощности генератора приводит к потере активных частиц во взаимодействиях между собой. Поэтому значительное увеличение тока разряда не даст увеличение выхода процессов окисления. В процессе обработки холодной плазмой разлагаются все окисляющиеся вещества. Будут окисляться нефтепродукты, двухвалентное железо окисляется до трёхвалентного и выпадает в осадок. Однако при этом не следует забывать закон действующих масс. Скорость химической реакции пропорциональна концентрации реагирующих веществ. Возьмём для примера воду с ХПК = 1000 мг О/л и содержанием нефтепродуктов 1 мг/л. Химическое поглощение кислорода самих нефтепродуктов с такой концентрацией будет не более 2 мг О/л. Таким образом, вклад нефтепродуктов в полный ХПК порядка 1/500, поэтому скорость окисления нефтепродуктов будет в 500 раз меньше, чем остальных загрязнений.
|
|
Руководитель центра: Пискарев Игорь Михайлович |