Спосіб очищення і знезараження стічних вод електроерозійною коагуляцією

1. Спосіб очищення і знезараження стічних вод електроерозійною коагуляцією, що включає пропускання стічної води через шар металевих гранул, розміщених в розрядній камері між електродами, дію на електроди і на металеві 3 струму через ланцюжки металевих гранул в сильнозабруднених стічних водах. В основу запропонованого способу поставлена задача підвищення ефективності очищення сильнозабруднених стічних вод. Поставлена задача вирішується за рахунок забезпечення стабільності процесу напрацювання коагулянтів при різних поточних розмірах металевих гранул і при різному ступені забруднення води, а також за рахунок збільшення кавітації і сонолюмінесценції під дією електричних імпульсів. Поставлене винаходом завдання досягається тим, що у способі очищення і знезараження стічних вод електроерозійною коагуляцією, що включає пропускання стічної води через шар металевих гранул, розміщених в розрядній камері між електродами, дію на електроди і на металеві гранули електричними імпульсами з напругою 100...1000В до утворення ультрадисперсних коагулянтів, згідно винаходу на металеві гранули діють електричними імпульсами, які мають швидкість наростання струму не менше 107А/с, у міру зменшення розмірів гранул, збільшують напругу імпульсів на електродах і встановлюють його з умови U=Uоdo/dі, де: U - напруга імпульсів на електродах; Uo - початкова напруга імпульсів на електродах; do - початковий середній розмір металевих гранул; dі - поточний середній розмір металевих гранул. Причому швидкість наростання струму електричних імпульсів встановлюють в діапазоні 107...109А/с. Авторами експериментальне встановлена оптимальна швидкість наростання струму електричних імпульсів. Так, наприклад, при швидкості наростання струму електричних імпульсів менше 107А/с процеси сорбції і коагуляції сповільнюються. Це пов’язано з тим, що при малій швидкості наростання струму електричних імпульсів у водному розчині в розрядній камері не створюються умови виникнення потужних ударних хвиль. При швидкості наростання струму більше 107А/с процеси сорбції і коагуляції протікають дуже активно. Це зв’язано з тим, що внаслідок дії високої температури, що виникає в зоні іскрового розряду, і одночасної дії на металеві гранули значних гідродинамічних сил від могутніх ударних хвиль, здійснюється інтенсивне пошкодження металу в локальних зонах на поверхні металевих гранул, що приводить до інтенсифікації процесу напрацювання коагулянтів. При цьому виникають кавітація і сонолюмінесценція, які приводять до появи в рідині великої кількості кавітаційних мікропузирів. Мікропузирі при схлопуванні випромінюють в рідину електромагнітну енергію в оптичному діапазоні із спектром до ультрафіолетової області, яка згубно впливає на бактерії і мікроорганізми. Одночасно виникають потужні ударні ультразвукові хвилі, які руйнують сторонні включення у воді, згубно діють на бактерії і мікроорганізми, а також приводять до пошкодження металу в локальних зонах на поверхні металевих гранул, що збільшує інтенсивність напрацювання коагулянтів. 82004 4 Збільшення швидкості наростання струму електричних імпульсів більше 109А/с недоцільно, оскільки це вимагає ускладнення схеми генератора електричних імпульсів і приводить до збільшення його вартості. Збільшення напруги імпульсів на електродах при зменшенні розмірів металевих гранул і встановлення його з умови U=Uodo/dі, де: U - напруга імпульсів на електродах, Uo - початкова напруга імпульсів на електродах, do - початковий середній розмір металевих гранул, dі - поточний середній розмір металевих гранул, дозволяє підтримувати швидкість наростання струму в оптимальному діапазоні 107...109А/с. Спосіб здійснюють таким чином. В розрядну камеру, виготовлену з діелектричного матеріалу, завантажують металеві гранули (наприклад, сталеві), які розміщують рівномірним шаром на днищі камери, де встановлені електроди. Електроди підключені до генератора імпульсів. В розрядну камеру надходить забруднена вода, яка підлягає очищенню. На електроди подають електричні імпульси, що мають швидкість наростання струму не менше 107А/с. Під час проходження імпульсів струму через ланцюжки, що утворені металевими гранулами, між окремими гранулами і між гранулами та електродами виникають електричні розряди. При цьому, за рахунок електричної ерозії здійснюється утворення коагулянтів у водному розчині. Також здійснюється піроліз речовин, що знаходяться у воді, утворюються оксиди, гідрооксиди і оксигідрати того металу, гранули якогозавантажені в розрядну камеру. Вони є коагулянтами, які сорбують на собі іони важких металів, органічні сполуки та ін. Електричні імпульси, що мають швидкість наростання струму не менше 107А/с, генерують потужні електричні розряди в рідині, що приводить до появи значних гідродинамічних сил і потужних ультразвукових хвиль, які приводять до кавітації. В каналах електричного розряду температура досягає 10тис. градусів. Внаслідок високої температури, що виникає в зоні іскрового розряду, і одночасної дії на металеві гранули значних знакозмінних гідродинамічних сил від потужних ударних хвиль, здійснюється пошкодження металу в локальних зонах на поверхні металевих гранул, що приводить до інтенсифікації процесу напрацювання коагулянтів. У міру витрати металевих гранул здійснюється зменшення їх розмірів. Для підтримки стабільності процесу напрацювання коагулянтів збільшують напругу імпульсів на електродах і встановлюють його з умови U=Uodo/dі, де: U - напруга імпульсів на електродах, Uo - початкова напруга імпульсів на електродах, do - початковий середній розмір металевих гранул, dі - поточний середній розмір металевих гранул. Величину початкової напруги встановлюють з урахуванням ступеня забруднення води і вибирають його значення в діапазоні 100...1000В. Підвищенню ефективності очищення сильнозабруднених стічних вод значною мірою сприяють фізичні явища в рідини, які активно виявляються при дії на металеві гранули 5 електричними імпульсами, що мають швидкість наростання струму не менше 107А/с. Така швидкість наростання струму приводить до активізації процесів кавітації і сонолюмінесценції в рідині. При кавітації ультразвукова хвиля у фазі розрідження викликає велику напруженність в рідині, що приводить до локального розриву суцільного середовища і створення в ній мікропузирів, заповнених водяною парою і розчиненими у воді газами. Через півперіоду під дією стискаючого ефекту ультразвуку і сил поверхневого натягнення, ці пузирі схлопуються. У цей момент з пузирів вириваються спалахи сонолюмінесцентного випромінювання. Таким чином, дія на металеві гранули електричними імпульсами, що мають швидкість наростання струму не менше 107А/с, і збільшення напруги імпульсів на електродах у міру зменшення поточних розмірів гранул ініціюють потужні динамічні навантаження в локальних зонах на поверхні металевих гранул, що приводить до пошкодження металу в цих зонах і, відповідно, приводить до інтенсивного напрацювання коагулянтів. Це дозволяє підвищити ефективність очищення сильнозабруднених стічних вод і встановлювати оптимальний режим очищення стічних вод, що містять різні комбінації забруднень, в проточному режимі. 82004 6