с \
новея ТЕХНОЛОГИЯ очистки
ПРОМЫШЛЕННЫХ
сточных вол
V_)
Доктор технических наук Ю. Н. КУЗНЕЦОВ, кандидат технических наук Н. Б. КОТЛЯРОВА, П. М. СТЕПАНЧИКОВ, В. Н. КАЛИНИЧЕНКО (ЗАО НПФ "Комплекс+")
Очистка сточных вод различных производств относится к важнейшим к, проблемам городского хозяйства.
£ Источником большого количества сточ-I ных вод, загрязненных разнообразными § органическими и неорганическими при-| месями, являются предприятия агро-| промышленного комплекса - сельско-д- хозяйственные, животноводческие, мя-§ соперерабатывающие и т.п., пищевой § промышленности, гальванические про-£ изводства и нефтеперерабатывающие | предприятия. Кроме того, сточные воды ^ агропромышленного комплекса являют-
ся питательной средой для многих патогенных микроорганизмов.
Применяемые способы очистки (механические, химические, физико-химические, биологические и термические), как правило, определяются количественным и качественным составом сточных вод, который зависит не только от отрасли промышленности, но и от используемых в ней технологических процессов. Поэтому в настоящее время предлагаются различные способы предварительной очистки сильно загрязненной воды (например,
52
© Ю. Н. Кузнецов, Н. Б. Котлярова, П. М. Степанчиков, В. Н. Калиниченко
перед стадией биохимической очистки), которые эффективно снижали бы энергозатраты в целом и повышали бы надежность очистки при больших колебаниях состава сточных вод. Создание универсального метода предварительной очистки сильно загрязненных вод является весьма актуальной проблемой.
С другой стороны, основным путем уменьшения количества загрязненных сточных вод считается внедрение оборотных и замкнутых систем промышленного водопотребления. Осуществление полного водооборота тормозится сложностью очистки сильно засоленных, многокомпонентных сточных вод, содержащих кислоты, щелочи, органические загрязнители, взвешенные частицы и т.п. Для эффективной работы замкнутой системы водообеспечения также требуется предварительная очистка сточных вод.
Одним из перспективных направлений очистки промышленных стоков в настоящее время является разработка методов детоксикации и утилизации содержащихся в них вредных веществ с использованием электромагнитных полей. Например, известен способ очистки сточных вод скотобоен и мясокомбинатов1, включающий в себя обработку их коагулянтом с последующей флотацией и проведение биологической очистки с помощью биотехнологий. Перед началом всех перечисленных стадий и после биологической очистки в биокамере сточные воды для интенсификации протекающих физико-химических процессов обрабатывают импульсными электромагнитными полями. Однако в данном способе не предусмотрено удаление растворенных неорганических соединений.
1 патент RU 2075452
Электромагнитный аппарат ЭМА-50
Недавно специалисты американской компании Diversified Technologies Inc. предложили весьма эффективную систему "Wastewater Treatment PEF System" обработки сточных вод импульсным электромагнитным полем для обеззараживания воды2. Поток сточных вод в течение 1-20 мкс подвергают воздействию импульсного электрического поля с частотой 2 кГц и напряженностью электрического поля 35-50 кВ/см, которое разрушает мембраны биологических клеток и значительно ускоряет предварительную очистку и обеззараживание воды.
Известен также способ очистки воды и промышленных стоков от растворенных примесей путем электрохимической обработки с одновременным воздействием электромагнитного поля3. При этом напряженность переменного электриче-
2 www.news.thomasnet.com 3патент RU 2120412
ского поля составляет (1-15) • 104 В/м. Применение указанного способа связано с использованием большого количества дополнительных реагентов, значительно увеличивающих стоимость очистки, при этом удаление органических загрязнителей не предусмотрено.
В данной статье предлагается новый комплексный подход к очистке сточных вод от органических и неорганических веществ, а также взвешенных частиц, который можно использовать во всех отраслях промышленности, коммунальном и сельском хозяйстве. В основе предлагаемой технологии лежит взаимодействие сточных вод, представляющих собой дисперсные системы с электрически заряженными частицами, с внешним электромагнитным полем. Кроме того, за счет энергии механических соударений происходит дополнительная активация дисперсных систем.
Для проведения предварительной активации сточных вод авторами создан электромагнитный аппарат ЭМА-50 (рис. 1), в котором совмещаются воздействие на очищаемую воду переменного электромагнитного поля, постоянного магнитного поля и механическое взаимодействие постоянных магнитов с взвешенными веществами.
Сначала сточные воды поступают в рабочую камеру аппарата, где размещены магнитные рабочие тела, представляющие собой гранулы различного диаметра из гексаферрита бария. Здесь под действием переменного электромагнитного поля и постоянного магнитного поля происходит магнитная активация воды и механическая активация за счет движения гранул под действием переменного электромагнитного поля. Затем активированные сточные воды поступают в двухсекционный электромагнитный фильтр, в котором происходит их дополнительная очистка.
Результаты исследований по безреагентному способу очистки
сточных вод от нефтепродуктов в электромагнитном аппарате ЭМА-50
Время обработки
Содержание нефтепродуктов, мг/л
до очистки
после очистки
3 мин. 1 мин. 1 мин.
1 мин. 30 сек. 15 сек.
5 сек.
2 сек.
12.00 2.00 6.8 5.0 5.6 5.6 5.6 5.6
0.035 0.045 0.031 0.043 0.029 0.035 0.028 0.03
В первой по ходу движения воды секции на сетке, находящейся в зоне генератора, способного генерировать электромагнитные поля напряженностью 3065 кА/м и частотой 50-100 Гц, помещены постоянные магниты из гексаферрита бария с эффективным диаметром от 1 до 5 мм, причем толщина слоя составляет от 10 до 25 см с индукцией до 0.1 Тл. Проходя через первую секцию, сточные воды подвергаются активирующей обработке в переменном электромагнитном поле. Период активации занимает от 15 с до 5 мин. при напряженности электромагнитного поля 40-50 кА/м и частоте электромагнитного поля 50 Гц.
Затем активированные сточные воды непрерывным потоком подаются во вторую секцию, где на фильтрующей подложке из пористой полимерной пленки (или ткани) расположен слой намагниченного до насыщения магнитного порошка гексаферрита бария толщиной от 5 до 30 см и индукцией от 0.07 до 0.2 Тл. В процессе очистки генератор переменного электромагнитного поля периодически отключают от электрического напряжения.
В электромагнитном фильтре происходит полная очистка воды от загрязнителей, которые в виде мелкодисперсного шлама осаждаются на магнитных телах (в первой секции) и магнитном порошке (во второй секции). По мере накопления на магнитном порошке мелкодисперсного шлама и органических веществ (например, нефтепродуктов) на генератор переменного электромагнитного поля подается напряжение, под действием которого магнитные рабочие тела и магнитный порошок хаотически движутся, образуя магнитокипящий слой и сбрасывая со своей поверхности накопившийся шлам и органические загрязнения в приемный бункер-накопитель.
Фильтрационный осадок автоматически собирают в отдельный бункер, а магнитные тела и магнитный порошок промывают чистой водой и очищают в электромагнитном поле фильтра. После промывки внутреннего объема аппарата напряжение отключается, магнитные материалы возвращаются в состояние покоя и вновь готовы выполнять функцию фильтра. Промывная вода отправляется на очистку в электромагнитный аппарат и снова используется для регенерации электромагнитного фильтра.
Время нахождения сточных вод на электромагнитном фильтре зависит от скорости ее подачи, характера загрязнений, концентрации загрязняющих веществ и составляет, например, для сточных вод нефтеперерабаты вающих предприятий от 1 до 3 минут. Расход электроэнергии на очистку 1 м3 сточных вод составляет от 1 до 7 кВт в зависимости от производительности аппарата, которая соответствует 15-50 м3 в час.
Разработанная технология очистки была опробована на многих объектах: сточных водах моек автомобильного транспорта, нефтеперерабаты вающих предприятий (табл.), гальванических производств, на коммунальных сточных во-
дах и т.д. Во всех случаях содержание неорганических и органических загрязнителей, а также взвешенных веществ уменьшается до концентраций ниже ПДК, принятых для водоемов рыбохозяй-ственного назначения. Таким образом, основными преимуществами новой технологии очистки промышленных сточных вод являются универсальность и экономичность.
Однако применение электромагнитного аппарата ЭМА не ограничивается только областью очистки загрязненной воды. Поскольку в электромагнитном поле происходит активация веществ на электронном уровне при обычных температурах и давлении, она приводит к физико-химическим изменениям материалов, подобным изменениям, происходящим в присутствии катализаторов. Роль такого катализатора в ряде случаев выполняет электромагнитное поле. Активация обеспечивает многократное возрастание скорости физико-химических реакций и технологических процессов по сравнению с традиционными способами производства некоторых продуктов, а также позволяет реализовать процессы, которые невозможно провести с использованием уже известных технологий. В настоящее время исследования ведутся в нескольких направлениях, таких как очистка нефтепродуктов (например, печного топлива, мазута от масел), регенерация отходов гудрона с целью получения из него топлива и битума; гомогени- § зация устойчивых эмульсий (бензин с § водой, керосин с водой, дизельное топ- 1 ливо с водой), модификация мазута элек- § тромагнитным полем, в результате кото- £ рой мазут приобретает текучесть, извле- | чение из сырой нефти высококипящих £ фракций при обычной температуре и 1
атмосферном давлении. |
*
к
Ф
I
О
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.