Энергосберегающая технология очистки бытовых и промышленных сточных вод микродуговой обработкой во вращающихся магнитных полях

Инновационная энергосберегающая технология очистки сточных базируется на применении оборудования для микродуговой обработки во вращающихся магнитных полях или установок активации процессов.

Для получения вращающегося поля не требуется много энергии. Она тратится в основном на вращение рабочих тел, которые и являются источниками ударных волн и генераторами других эффектов, а также интенсивного вращательного движения в рабочей зоне.

Рабочая зона оборудования — это труба, установленная на индукторе, генерирующего вращающееся электромагнитное поле. В ней размещаются ферромагнитные элементы (иголки), которые под воздействием поля вращаются со скоростью, близкой к скорости вращения магнитного поля и одновременно перемещаются по рабочей зоне.

Рабочие элементы совершают колебания относительно вектора напряженности магнитного поля, достигающее нескольких тысяч периодов в секунду. На короткое время образуются электрические цепи, в которых возникают сильные токи. При разрыве таких цепей образуется большое количество микродуг, которое образуют «квазиплазменное облако».

Каждый рабочий элемент (иголка) во вращающемся магнитном поле является ярко выраженным магнитом. При ее вращении происходит смена полярности на полюсах иголки, т.е. она перемагничивается, что влечет за собой изменение линейных размеров иголок, которые происходят с очень высокими скоростями. В результате по окружающей среде наносится удар с силой около 150 тн/мм², действующий на очень малом расстоянии.

Таким образом, при своем движении иголка как бы непрерывно излучает силовые импульсы и микродуги, выдержать которые при непосредственном контакте не могут практически никакие материалы. В жидкой среде расстояние воздействия этих импульсов увеличивается в несколько раз.

Применяемые в оборудовании микродуговой обработки во вращающихся магнитных полях на сточные воды оказываются следующие воздействия:

• воздействие микродугами и электромагнитными полями;

• механическое воздействие на обрабатываемые вещества;

• гидродинамическое воздействие, выражающееся в больших сдвиговых напряжениях в жидкости, развитой турбулентности, пульсациях давления и скорости потока жидкости;

• гидроакустическое (в т.ч кавитационное) воздействие на жидкость осуществляется за счет мелкомасштабных пульсаций давления, интенсивной кавитации, ударных волн и вторичных нелинейных акустических эффектов;

• гидролиз;

• тепловое воздействие.

Одновременное воздействие всех факторов позволяет перевести все процессы в рабочей зоне аппаратов в кинетический режим, который в отличие от диффузионного, свойственного для всех традиционных технологий, может управляться и активироваться, а технологиям — иметь высокую производительность.

В рабочей зоне аппаратов для микродуговой обработки сточных вод во вращающихся электромагнитных полях под воздействием псевдоплазменного облака и сочетания описанных выше факторов протекают электролитические процессы и идут следующие реакции:

— образование гидроокисей металлов из растворов;

— восстановление ряда соединений;

— уничтожение патогенной миклофлоры и микроорганизмов;

— ионизация воды с выделением ионов Н⁺ и ОН^—;

— аномальное ускорение протекание химических реакций и др.

При обработке сточных вод аппаратами микродуговой обработки во вращающихся электромагнитных полях происходит ускоренное отделение и осаждение минеральной составляющей и тяжелых металлов, находящихся в стоках и других типах жидких отходов в виде неопасных гидроокислов, происходит обеззараживание воды. В этом случае патогенная микрофлора и микроорганизмы уничтожаются комплексно, за счет микродугового воздействия, магнитогидродинамических ударов, интенсивного вращения потока жидкой фазы и сильно ионизированной среды.

Очищенная вода соответствует санитарным нормам для воды, которая может применяться для технических целей (например, в технологических процессах для оборотного водоснабжения, для полива, для наполнения прудов с целью выращивания рыбы и т.п.). В этом случае патогенная микрофлора и микроорганизмы уничтожаются комплексно за счет микродугового воздействия, магнитогидродинамических ударов, интенсивного вращения потока жидкой фазы и сильно ионизированной среды.

Традиционные, применяемые в настоящее время, технологии обезвреживания пром- и бытовых стоков (например, биологическая очистка) используют многоступенчатые способы очистки: реагентную обработку, коагуляцию, флотацию, обработку озоном, а также фильтрацию и отстаивание. Поэтому обеспечивающее оборудование сложное, материало-, энергоемкое и стоит дорого. Эти технологии не предназначены для полной утилизации продуктов переработки стоков.

Предлагаемый технологический комплекс, включающий установку микродуговой обработки сточных вод во вращающихся магнитных полях, практически не имеют указанных недостатков и отличается существенно более высокой производительностью (в интервалах 5 — 10000 м.куб в час и более), в десятки раз меньшими габаритными размерами и металлоемкостью и относительно низким энергопотреблением (0,05-0,25 кВт/м.куб), более низкой стоимостью оборудования.

Для работы данной технологической линии для очистки сточных вод на основе процесса микродуговой обработки во вращающихся магнитных полях не требуется фундамент или специальные помещения. Она выполняется в мобильном варианте (помещается в контейнер) и перевозится на автоприцепе или трейлере.

Описание участка и технологического процесса с применением аппаратов микродуговой обработки во вращающихся магнитных полях

В рабочей зоне этих аппаратов для микродуговой обработки во вращающихся магнитных полях объединяется несколько процессов, которые осуществляются в традиционных линиях раздельно, например, восстановление шестивалентного хрома до трехвалентного и образование гидроокисей всех тяжелых металлов. Кроме того частицы твердой фазы, выделенные из растворов, несмотря на очень малые размеры, оседают во много раз быстрее, чем частицы этих же веществ, полученных, например, в реакторах с мешалками. Идеальное и очень быстрое перемешивание всех компонентов, участвующих в процессах обезвреживания, и не зависящих от фазового состояния позволяет сократить расход добавок.

Указанные обстоятельства дают возможность сократить количество отстойников, реакторов, насосов, уменьшить их объемы, а следовательно — габариты и массу.

Аппаратурно-технологическая схема участка очистки промышленных стоков

1 — Сборник-усреднитель; 2,8 — Насос; 3 — Баки для добавок; 4,12 — Аппараты Plazer-RF;

5 — Промежуточная емкость; 6 — Отстойники; 7 — Сборник очищенной воды; 9,10 — Сборники шлама; 11- Баки-накопители добавок; 13 — Источник воды; 14 — Бункер для сыпучих материалов со шнековым питателем.

Промышленный участок работает в непрерывном режиме. Перед аппаратами в стоки добавляют реагенты — обычно это известковое молоко. Коагулянт можно подавать в промежуточную емкость 5 (рис. 1). В емкости 5 задерживаются крупные частицы. Далее взвесь оседает примерно за 2 часа в отстойниках 6 (рис.1), причем основная часть (до 95%) оседает в первые 10-15 мин. Основная часть тонкой мути состоит из Са(ОН)₂. Исходя из этих данных следует выбирать количество, объем и тип отстойников.

Для глубокой очистки воды от мути требуется дополнительный отстойник или установить фильтр с плавающей загрузкой. Если в сточных водах много жиров, следует оборудовать отстойники флотирующими приставками. Также индивидуально осуществляется подбор реагентов.

В рабочей зоне аппаратов все реакции обезвреживания очень быстро доводятся до конца и из растворов выделяется твердая фаза. График работы отстойников определяется во время пуско-наладочных работ.

Промышленный участок включает две основных группы оборудования:

— основное — установка микродуговой обработки во вращающихся магнитных полях PLAZER—RF;

— вспомогательное — контейнер, емкости, отстойники, баки, насосы и другое.

В данном технологическом процессе также применяются стандартные недорогие расходные материалы (известь, коагулянты, и т.п.).

Внешний вид промышленного участка для микродуговой обработки во вращающихся магнитных полях.

Основной рабочий узел индуктора установки для микродуговой обработки во вращающихся магнитных полях PLAZER—RF;

Другие области применения технологии микродуговой обработки во вращающихся магнитных полях:

O Очистка бытовых сточных вод населенных пунктов с локальной и централизованной канализациями;

O Локальные компактные очистные сооружения гостиничных комплексов, офисных центров, санаториев, больниц, школ, спортивных комплексов;

O Локальные компактные очистные сооружения мясо- и молокозаводов, рыбоконсервных заводов, жиркомбинатов, животноводческих комплексов, птицефабрик, других предприятий пищевой и легкой промышленности;

O Очистка прудов для разведения рыб;

O Очистка промышленных стоков предприятий любого профиля, в том числе гальваношламов;

O Утилизация иловых осадков, ликвидация иловых полей;

O Очистка фильтрационных вод мусорных свалок и полигонов;

O Очистка ливневых сбросов;

O Очистка вод, содержащие нефтепродукты, в т.ч. нефтешламов.