Новый способ очистки сточных вод коксового производства с высокой концентрацией фенолов и роданидов/Modern Purification Method of Coke Industry Sewage with High Concentration of Phenol and Thiocyanate

Отходы > WasteECo > 2009 > Сточные воды

Новый способ очистки сточных вод коксового производства с высокой концентрацией фенолов и роданидов

Бойко Н. И., Борцов А. В., Евдошенко Л. С., Зароченцев А. И., Иванов В. М., Евсеев И. М., Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт «Молния» Национального технического университета «Харьковский политехнический институт», Харьков, Украина

Способ очистки сточных вод от фенолов с помощью озона недостаточно эффективен, если концентрация фенолов превышает 1 000 мг/л. Обычно в этом случае совмещают озонирование с химическими методами очистки, что приводит к существенному удорожанию, усложнению процесса.

Авторы предлагают новый способ очистки сточных вод с высокой концентрацией фенолов и роданидов, который включает только электрофизические методы: импульсный коронный разряд и искровой разряд в озоновоздушных пузырях внутри воды, импульсный коронный разряд на поверхность воды и ее барботирование озоновоздушной смесью. Работы выполнены по заказу Харьковского коксового завода.

Блок-схема экспериментальной установки представлена на рис. 1.

Рис. 1. Блок-схема экспериментальной установки:
ГОЗ — генератор озона; К — компрессор; ГВИ — генератор высоковольтных импульсов; СМ — смеситель; РК1 — 1-я рабочая камера (с импульсным коронным разрядом в озоновоздушных пузырях); РК2 — 2-я рабочая камера (с импульсным коронным разрядом на поверхность воды); Н — насос с электродвигателем; ИП — источник питания электродвигателя насоса

Насосом Н воду прокачивали через рабочую камеру РК1, где обрабатывали импульсным коронным разрядом с высоковольтного острийного электрода генератора высоковольтных импульсов ГВИ через озоновоздушный пузырь на его поверхность, т. е. водную поверхность внутри объема обрабатываемой воды. При этом вода проходила через смеситель СМ, в котором смешивалась с озоновоздушной смесью, подаваемой из генератора озона ГОЗ, и обогащалась растворенным озоном. Озоновоздушную смесь подавали и в РК1 для барботирования воды. После обработки в РК1 воду фильтровали через бумажный фильтр.

Затем в рабочей камере РК2 воду обрабатывали импульсным коронным разрядом в озоновоздушной смеси на поверхность тонкого (2—7 мм) слоя воды (см. пунктир на рис. 1). При этом смеситель СМ не использовали. После обработки в РК2 воду фильтровали через бумажный фильтр.

В обеих рабочих камерах обработку длительностью 1—2 часа осуществляли 1—2 раза. Объем воды составлял примерно 0,5 л.

На рис. 2 приведена фотография импульсных коронных разрядов в озоновоздушном пузыре в РК2. Частота следования импульсов с коронными разрядами составляла 900 имп./с.

Рис. 2. Импульсные коронные разряды в озоновоздушном пузыре

На рис. 3 показана схема обработки воды в РК2 при помощи импульсного коронного разряда на поверхность воды, налитой в РК2 тонким слоем.

Рис. 3. Схема обработки воды в РК2:

ЭБ — электронный блок; ИТ — импульсный трансформатор; С — обостряющая емкость; МЗР — многозазорный искровой обостряющий разрядник; ЭС — электродная система; ИКРРЗИ — импульсный коронный разряд с расширенной зоной ионизации

На рис. 4 приведена фотография импульсного коронного разряда положительной полярности (ИКРРЗИ) на поверхность воды с использованием конструкции отрицательного электрода в соответствии с патентами на изобретения № 71940 (Украина) и № 2211800 (РФ).

Рис. 4. ИКРРЗИ на поверхность воды

При очистке газовых выбросов лучшие результаты получены при положительной полярности острийного электрода. В то же время при очистке воды более эффективен импульсный коронный разряд на поверхность воды при отрицательной полярности острийного электрода, расположенного в газовой среде. Вероятно, именно при такой полярности в воду через ее поверхность попадают наиболее активные частицы, прежде всего электроны.

В таблице представлены результаты очистки воды предложенным способом согласно данным лаборатории Харьковского коксового завода.

Результаты очистки воды

Вода	рН	Концентрация, мг/л
Вода	рН	фенолов	роданидов
исходная	7,5	358	536
обработанная	3,8	143	32

Эффективность очистки от фенолов около 60 %, от роданидов — 94 %. Нейтральное значение рН можно получить известными методами. Для экспериментальной установки коэффициент полезного действия передачи энергии от сети в импульсный коронный разряд был низким. Поэтому на данном этапе точно оценить удельные энергозатраты на обработку воды не представляется возможным.

Предложенный способ можно использовать для очистки воды, в том числе питьевой, и от других трудноудаляемых примесей.

Modern Purification Method of Coke Industry Sewage with High Concentration of Phenol and Thiocyanate

Boyko N. I., Bortsov A. V., Evdoshenko L. S., Zarochentsev A. I., Ivanov V. M., Evseev I. M., Research and Design Institute «Molniya», National Technical University «Kharkiv Polytechnic Institute», Kharkiv, Ukraine

A new method of water purification with initially high concentration of phenol and thiocyanate has been developed. It consists in joint using of pulsed corona discharge and spark discharge in ozone-air bubbles inside the treated water, pulsed corona discharge on the surface of the water being purified and water barbotage with ozone-air mixture.

Сведения об авторах

Бойко Николай Иванович, д-р техн. наук, гл. науч. сотр., Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт «Молния» Национального технического университета «Харьковский политехнический институт», ул. Шевченко, 47, оф. 112, Харьков, 61013, Украина. Тел./факс (057) 707-61-83, моб. (097) 365-49-71. E-mail₁, e-mail₂
Борцов Александр Васильевич, ст. науч. сотр., Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт «Молния» Национального технического университета «Харьковский политехнический институт», ул. Шевченко, 47, оф. 420, Харьков, 61013, Украина. Тел./факс (057) 707-61-83. E-mail
Евдошенко Леонид Свиридович, ст. науч. сотр., Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт «Молния» Национального технического университета «Харьковский политехнический институт», ул. Шевченко, 47, оф. 404, Харьков, 61013, Украина. Тел./факс (057) 707-61-83. E-mail
Зароченцев Александр Иванович, ст. науч. сотр., Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт «Молния» Национального технического университета «Харьковский политехнический институт», ул. Шевченко, 47, оф. 404, Харьков, 61013, Украина. Тел./факс (057) 707-61-83. E-mail
Иванов Владимир Михайлович, ст. науч. сотр., Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт «Молния» Национального технического университета «Харьковский политехнический институт», ул. Шевченко, 47, оф. 404, Харьков, 61013, Украина. Тел./факс (057) 707-61-83. E-mail
Евсеев Игорь Михайлович, ст. науч. сотр., Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт «Молния» Национального технического университета «Харьковский политехнический институт», ул. Шевченко, 47, оф. 313, Харьков, 61013, Украина. Тел./факс (057) 707-61-83. E-mail