Библиотечный каталог авторефератов Украины

Рис. 8. Залежність ступеня вилучення хрому від частоти імпульсів: 1 – при енергії імпульсів 3,9 Дж (С=100 мкФ, U=280 В); 2 – при енергії імпульсів 3,0 Дж (С=150 мкФ, U=200 В)

       З ростом частоти імпульсів ступінь вилучення хрому збільшується. Це пояснюється переходом до режимів з більшою спожитою потужністю, при яких зростає продуктивність електро­ерозійних процесів. Але подальше підвищення частоти знижує ступінь очищення, що пов’язано з ростом кількості холостих розрядів і коротких замикань. Максимальну ефектив­ність очищення отримано в діапазоні частот 500-625 Гц.

       Дослідження впливу темпе­ратури і рН води проводили при таких енергетичних параметрах: ємність розрядного конденсатору – 120 мкФ, напруга джерела живлення – 240 В, сила струму джерела живлення – 3,6 А.

Максимальний ефект  електроімпульсної обробки отримано при температурі води 45-60 0С. Зміна ступеня вилучення хрому при переході від низьких до більш високих температур пояснюється структурною перебудовою

відкладень, які утворюються на поверхні металу, внаслідок чого змінюються умови для дифузії реагуючих речовин крізь товщу цих відкладень.

       Вплив рН середовища на процес вилучення хрому двоякий. В кислому середовищі (рН<3) більш інтенсивно проходить  відновлення Cr(VI) до Cr(III) за рахунок розчинення заліза, але процес осадження Cr(III) гальмується. Крім того, при низьких рН збільшуються втрати електроенергії, які пов’язані з підвищенням електропровідності води внаслідок високої рухливості іонів Н+. В нейтральному і лужному середовищах більш інтенсивно проходять осаджувальні процеси. Найбільшу сорбційну здатність по хрому оксигідратний колектор проявляє в діапазоні рН=4,0–6,5.

       В п’ятому розділі розроблено технічні рішення для інтенсифікації процесу очищення стічних вод, які містять хром.

       Запропоновано конструкцію промислового електророзрядного реактора з циліндричними електродами, які розташовані коаксіально. Ця конструкція дозволяє одержувати електричне поле однакової напруженості та здійснювати обробку при подачі води 5 м3/ год.

       Розроблено принципову технологічну схему електроімпульсної обробки для систем оборотного водопостачання промислових підприємств. Для більш загального випадку (підвищеного солевмісту води) в схемі передбачено блок доочищення, який складається з катіонітового та аніонітового фільтрів. Застосування електроімпульсного метода в поєднанні з доочищенням на іонообмінних фільтрах дозволить повторно використовувати очищену воду при збільшеному ресурсі експлуатації іонітів.

Нові технічні рішення використано в проектах інституту “Укрпроектбудсервіс” для систем оборотного водопостачання декількох промислових підприємств.

Очікувана економічна ефективність від впровадження електроімпульсного методу на підприємствах машинобудівного комплексу для споруд продуктивністю 5 м3/год (з урахуванням запобігання шкоди, яка завдається навколишньому середовищу) складає 0,8-1,8 тис. грн/ рік.        

Запропоновано доповнення до існуючої класифікації електричних методів обробки. Електричні методи поділено на дві групи. До першої групи віднесено методи, які пов’язані загальною теорією процесів, що відбуваються на електродах і в об’ємі електроліту, та погоджуються з законами електрохімії (законами Фарадея), а до другої – ті з них, в яких використовується дія електричних розрядів. Електроімпульсний метод віднесено до електророзрядних способів. Він входить до підгрупи імпульснорозрядних методів.

За результатами роботи подано заявку на отримання патенту України на спосіб обробки стічних вод від хрому.

Загальні висновки

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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.
5. 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.
6. Встановлено, що для електроімпульсної обробки стічних вод від хрому справедливі основні закономірності, які властиві процесам електроерозійного диспергування металу в водному середовищі.
7. Найбільш раціонально використовувати електроімпульсну обробку при початковій концентрації хрому до 40 мг/л.
8. 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.
9. 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.
10.  Розроблено конструкцію електророзрядного реактора з циліндричними електродами, які розташовані коаксіально. На базі цієї конструкції виготовлено промисловий електророзрядний реактор продуктивністю 5 м3/ год.
11.  Розроблено загальну технологічну схему очищення стічних вод, що містять хром, з використанням електроімпульсного методу. Схема складає­ться з електроімпульсного устаткування та блоку доочищення (іонообмінні фільтри).
12.  Очікувана економічна ефективність від впровадження електроімпульсного методу знешкоджування стічних вод, які містять хром, складає 0,8-1,8 тис. грн/рік.
13.  Розроблені технічні рішення використано в проектній документації інституту “Укрпроектбудсервіс”.

Список опублікованих праць за темою дисертації

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.

Анотація

       Глупак О. М. Електроімпульсний метод знешкоджування стічних вод, які містять хром, в системах оборотного водопостачання (стосовно підприємств машинобудівного комплексу). – Рукопис.

       Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.04 – водопостачання, каналізація. - Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури, Харків, 2000.

       Дисертацію присвячено актуальній проблемі підвищення ефективності та інтенсифікації очищення стічних вод, які містять хром, за допомогою методу електроімпульсної обробки. В дисертації досліджено механізм отримання активованих коагулянтів під впливом електричних імпульсів. Проведено експериментальні дослідження по інтенсифікації очищення стічних вод від хрому методом електроімпульсної обробки та доказано високу ефективність цього процесу. Запропоновано доповнення до класифікації методів електрообробки. Визначено значення енерготехнологічних параметрів електроімпульсної обробки (ємності розрядного конденсатору, частоти імпульсів, температури і рН води). Розроблено технічні рішення для інтенсифікації очищення стічних вод, які містять хром, методом електроімпульсної обробки. Нові  технічні рішення використано в проектах для систем оборотного водопостачання декількох промислових підприємств.

       Ключові слова: стічні води, хром, електроімпульсний метод, активований коагулянт, інтенсифікація очищення.

Аннотация

       Глупак А.Н. Электроимпульсный метод обезвреживания хромсодержащих сточных вод в системах оборотного водоснабжения  (примени­тельно к предприятиям машиностроительного комплекса). – Рукопись.

       Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.04 – водоснабжение, канализация. – Харьковский государственный технический университет строительства и архитектуры, Харьков, 2000.

       Диссертация посвящена актуальной проблеме повышения эффективности и интенсификации очистки хромсодержащих сточных вод с помощью метода электроимпульсной обработки.

       Проведен анализ современного состояния очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, в частности от Cr(VI) и Cr(III). Рассмотрены теоретические предпосылки применения электроимпульсного метода для повышения эффективности и интенсификации обработки хромсодержащих стоков. Метод основан на обработке сильноточными электрическими импульсами гетерогенной системы, образованной гранулированным электропроводным слоем и заполняющей его зазоры очищаемой водой.

       Сформулированы требования для параметров электрического разряда. При электроимпульсной обработке сточных вод необходимо формирование униполярных конденсаторных импульсов с крутым передним фронтом, большой скважностью, продолжительностью 20-50 микросекунд, обеспечивающих амплитуду тока в импульсе несколько кА при импульсном напряжении в сотни вольт.

       Исследован механизм формирования активированных коагулянтов под воздействием электрических импульсов. Генерирование “электроимпульсных” коагулянтов осуществляется по принципиально новому пути (из высокодисперсного металла, получаемого при электрической эрозии загрузки реактора).

       Механизм электроимпульсного обезвреживания хромсодержащих сточных вод заключается в восстановлении продуктами электроэрозионного диспергирования Cr(VI) до Cr(III) с последующими сорбцией трехвалентного хрома формирующимся оксигидратным коллектором и осаждением образовавшихся в результате этого комплексов. Физико-химические процессы, сопровождающие электроимпульсную обработку, создают благоприятные условия для коагулирования примесей.

       Исследовано влияние условий проведения электроимпульсной обработки на эффективность извлечения хрома. Процесс электроимпульсной обработки хромсодержащих сточных вод  подчиняется общим закономерностям, характерным для электроэрозионного диспергирования металла в жидкой среде. Проведенные исследования показали, что физико-химические процессы, возникающие при обработке воды электрическими разрядами, существенно отличаются от явлений, присущих электролизу. В связи с этим были предложены дополнения к существующей классификации электрических методов обработки воды, согласно которым все методы разделены на электрохимические и электроразрядные. Электроимпульсный метод отнесен к числу последних. Он входит в подгруппу импульсноразрядных методов.

       Проведены эксперименты по совершенствованию технологических процессов электроимпульсной обработки хромсодержащих сточных вод. Определены значения энерготехнологических параметров электроимпульсной обработки (ёмкости разрядного конденсатора, частоты импульсов, температуры и рН воды), необходимые для эффективного извлечения хрома.

       Разработана конструкция электроразрядного  реактора с цилиндрическими коаксиально расположенными электродами. На базе этой конструкции изготовлен промышленный электроразрядный реактор производительностью 5 м3/ч.

Для систем оборотного водоснабжения промышленных предприятий разработана технологическая схема электроимпульсной обработки. Новые технические решения использованы в проектах института “Укрпроектстройсервис” для систем оборотного водоснабжения нескольких промышленных предприятий.

По результатам работы подана заявка на получение патента Украины на способ обработки хромсодержащих сточных вод. 

       Ключевые слова: сточные воды, хром, электроимпульсный метод, активированный коагулянт, интенсификация очистки.

Resume

       Glupak A.N. The electropulsed method of rendering harmless of chromium containing wastewater in circulating water supply systems (for enterprises of machinery complex). - Manuscript.

       Thesis for a scientific degree of the candidate of technical science on a speciality 05.23.04 – water supply, sewerage. – Kharkov State Technical University of Construction and Architecture, Kharkov, 2000.

       The thesis is devoted to the urgent problem of efficiency rise and intensification of chromium containing wastewater purification with a help of electropulsed treatment method. The mechanism of activated coagulant production under influence of electrical pulses is investigated in the thesis. The  experimental  investigations on intensification of chromium containing wastewater purification are conducted and the high efficiency of this process is proved. The addition to classification of electric treatment methods is proposed. The values of energotechnological parameters of  electropulsed treatment (discharge condenser capacity, pulse frequency, temperature and pH of water) are determined. The technical decisions for intensification of chromium containing wastewater purification with a help of electropulsed treatment method are developed. New technical decisions are used in projects for circulating  water supply systems of a few industrial enterprises.

       Key words: wastewater, chromium, electropulsed method,  activated coagulant, intensification of purification.