ОПИСАНИЕ КОМПЛЕКСА ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНОЙ ТЕХНОЛОГИИ В ОЧИСТКЕ ХОЗ-БЫТОВЫХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОКОВ С ПОЛУЧЕНИЕМ ГОРЮЧЕГО ГАЗА

Назначение:
Электроимпульсная технология направлена на очистку и обеззараживание хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод с большим содержанием ионов тяжелых металлов и мышьяка для:
- повторного использования очищенной воды;
- получения горючих газов для обеспечения энергетических хозяйств ЖКХ, мини-ТЭС, предприятий.

Принцип работы:
Технологический процесс является экологически чистым и основан:
1. на электрохимических реакциях, которые приводят к разрушению молекул сложных органических веществ и превращению их в простейшие газообразные горючие вещества;
2. на совместном действии природных окислителей (озон, радикалы ОН, атомарный кислород и т.д.);
3. на УФ-излучении, генерируемого в водоэмульсионном потоке;
4. на электрокоагуляции и электроимпульсной кавитации.

Применяемые устройства очистки
Предлагаемая электроимпульсная технология обработки воды будет реализована в многофункциональном реакторе (МФР) «Соларпульс», входящего в  пилотно-промышленный вариант комплекса «Молния -1» по переработке хоз-бытовых и промышленных стоков.
В работе водоочистного комплекса «Молния -1» с производством горючего газа использованы следующие технологические процессы:
1. Смешивание раствора.
2. Ультразвуковая эмульгация концентрированного (до 30%) раствора высокодисперсной эмульсии без дорогостоящих поверхностно активных веществ.
3. Электроимпульсная обработка.
4. Фильтрация воды.
5. Декарбонизация горючего газа.
6. Выделение синтез-газа.
7. Компремирования синтез-газа.

 

СОСТАВ СИСТЕМЫ ОЧИСТКИ СТОКОВ
1. Подготовительный блок.
2. Блок электроимпульсной обработки
3. Блок оборотного водоснабжения

 

Подготовительный блок

Блок № 1. Для смешивания предусмотрены емкости растворов, из которых формируется рабочий раствор для подготовки концентрированной эмульсии ультразвуковым способом.
Накопительные, расходные емкости, емкости для подготовки 30%-ной эмульсии ультразвуковым методом:
Ультразвуковое эмульгирование дает возможность приготовлять достаточно концентрированные растворы (до 30%) высокодисперсные эмульсии без использования поверхностно-активных веществ.
Для промышленного эмульгирования удобны ультразвуковые жидкоструйные генераторы, работающие на звуковых частотах. В струю жидкости помещается пластина с острым ребром. Когда струя жидкости ударяется об острое ребро, в струе возникает нестабильность в виде волны возмущения, которую в акустике называют волной «основного тона». В жидкостном свистке жидкость подают во внутреннюю область под давлением 100 атм, а в струе скорость составляет 50 м/с. Прошедшая через входное сопло жидкость приобретает форму тонкой струи и направляется на острое ребро пластины, особым образом укрепленной в центральной части струи. В пластине возбуждаются колебания, и при резонансе акустическая энергия в струе резко возрастает. Вся система регулируется так, чтобы резонансная частота пластины (15-30 кГц) достигалась при оптимальных давлениях и скорости жидкости, а также расстоянии между соплом и краем пластины. Вибрирующую пластину можно крепить либо в центральных точках, либо на одном конце; в последнем случае получается как бы консольный вибратор. В камеру, где установлена пластина, подают несколько струй, что обеспечивает резонанс пластины, так что акустическая энергия сохраняется неизменной и постоянной. Насос, который подает жидкость в генератор, служит также и для циркуляции жидкости.
Основное применение струйного генератора в качестве аппарата для эмульгирования, так как в малом объеме края вибрирующей пластины концентрируется большая акустическая энергия и возникает кавитация. Такая большая плотность энергии обуславливает малый размер образующихся капель эмульсии. Поэтому звуковые генераторы оказываются весьма эффективными. Например, в гомогенизаторах для получения частиц размером 1 мкм при производительности 5000 л/ч требуется мощность 40-50 л.с., а в струйных генераторах при этих же условиях достаточно 5-7 л.с. В гомогенизаторах давление 500-2000 атм, а в струйных генераторах – 75-100 атм. Конструкция аппаратов довольно простая. Единственный элемент, который требует повышенного внимания – это вибрирующая пластина. При работе в жестких условиях она должна быть заменена уже через несколько месяцев. Наконец, следует указать, что струйные генераторы легко могут быть перестроены на диспергирование твердых тел.
Подготовительный блок укомплектован насосным оборудованием, трубопроводами, приборами контроля и системой автоматизации,

Блок электроимпульсной обработки

Блок № 2. Электроимпульсная обработка эмульсии осуществляется в электроразрядном блоке с помощью компьютеризированной электронной схемы. Электронный блок обеспечивает подачу высоковольтных разрядных импульсов в реакторную зону.
Электромагнитные импульсы передаются в рабочую среду посредством специальной системы электродов. Частота следования импульсов может меняться в зависимости от свойств среды в широком диапазоне 100Гц – 20кГц с максимальной амплитудой до 30 кВ. Таким образом, в реакторной зоне создается высокоактивированная ионная среда с более высокой степенью диссоциации по сравнению с обычным электролитом.
Электроразрядный блок активизирует процессы окисления, коагуляции, образования горючего газа, происходящего в приэлектродном пространстве за счет ввода малых дозированных порций энергии в импульсном режиме для инициирования цепных химических реакций.
Электроимпульсное воздействие позволяет генерировать в газовом разряде для обработки воды не только долгоживущий озон, но и короткоживущие атомарный кислород, радикал ОН и ряд других активных частиц, а также УФ-излучение. При таком подходе удалось реализовать уникальный технологический процесс – синергетическое воздействие УФ-излучения и сильнейших (природных) окислителей.
Процесс чувствителен к составу рабочей среды и характеру внешних воздействий. Поэтому реактор оснащен специальным сменным блоком системы электродов с защитной бронировкой.

Блок оборотного водоснабжения

Блок № 3. Блок оборотного водоснабжения предназначен для обеспечения оборотной охлаждающей водой компрессорного теплообменного оборудования Комплекса, систем пожаротушения, технического водоснабжения потребителей, подпитку систем теплоснабжения.
Блок состоит из вентиляторной градирни, бассейна накопителя, циркуляционных насосов, системы трубопроводов с раздаточной трубопроводной арматурой, укомплектованной блоком стандартных механических фильтров с зернистой загрузкой. Используются стандартные напорные фильтры промышленного производства с традиционными загрузками, такими как: альбитофир, розовый песок (горелая порода) или дроблёный кварц. Промывка фильтров производится обратным током чистой воды без использования каких-либо реагентов.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОЧИСТКИ СТОКОВ

1. Таким образом, комплекс будет способен обеспечить очистку вод любой сложности и позволит доводить до ПДК сточные воды с большим содержанием ионов тяжелых металлов гальванических производств, химических производств и т.д.


СТЕПЕНЬ ОЧИСТКИ ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНЫМ МЕТОДОМ

ИНГРЕДИЕНТЫ

КОНЦЕНТРАЦИЯ

до очистки

после очистки

СанПиН, ПДК,
не более

Мутность, мг/л

1,5 - 20

< 1,0

1,5

Запах, баллы

2 - 10

без запаха

2

Привкус, баллы

более 2,0

менее 2,0

2

Цветность, град.

20 - 80

< 10

20

Окисляемость перманганатная

5 - 10

< 3,0

< 5,0

PH

6 - 9

6 - 9

6 - 9

Железо общее, мг/л

0,3 - 12
(и более)

0,05 - 0,25

0,3

Марганец, мг/л

0,1 - 0,7
(и более)

0,05 - 0,1

0,1

Кадмий, мг/л

<0,005

следы

0,001

Свинец, мг/л

0,03 - 0,3

следы

0,03

Молибден, мг/л

0,25 - 0,7

< 0,1

0,25

Медь, мг/л

1,0 - 2,5

< 0,01

1,0

Фенол, мг/л

0,01-0,02
(и более)

< 0,001

0,001

Нефтепродукты, мг/л

более 0,1

менее 0,1

0,1

Формальдегид, мг/л

0,05 - 0,4

0,03 - 0,05

0,05

Общее микробное число
(бакт. в 1 мл)

500

< 50

50 ед.

Термотолерантные колиформные бактерии

 

в 100 мл отсутствие

в 100 мл отсутствие

Общие колиформные бактерии

 

в 100 мл отсутствие

в 100 мл отсутствие

Остаточный озон в РЧВ, мг/л

 

< 0,3

0,3

 

2. Предлагаемая технология является безреагентной, энергосберегающей, экологически чистой и экономически эффективной. Характеризуется многообразным спектром практических приложений и решением специальных научно-технических задач.


Традиционные технологии являются аналитическими методами, т.к. каждая ступень обеспечивает выполнение строго ограниченной задачи автономно.



п/п

Наименование
загрязнения

Устройство пригодное для очистки от загрязнения

1

БПК5

Биоочистка (см.п.3.1), окисление (см.п.3.2), флотация (см.п.3.6)

2

ХПК

Биоочистка, окисление, флотация

3

Взвешенные вещества

Отстаивание (см.п.3.4), циклонирование (см.п.3.5), флотация, фильтрация (см.п.3.8), контактное осветление (см.п.3.7), обратный осмос (см.п.3.11)

4

Нитриты, нитраты

Биоочистка, окисление, ионный обмен (см.п.3.10), ультрафильтрация (см.п.3.8), обратный осмос, электродиализ (см.п.3.12)

5

Азот аммонийный

Биоочистка, окисление, флотация (отдувка), сорбция (см.п.3.9), ионообмен, ультрафильтрация, обратный осмос, электродиализ

6

Фосфаты

Биоочистка, коагуляция (см.п.3.3), сорбция, обратный осмос, ультрафильтрация, электродиализ

7

Нефтепродукты

Отстаивание, флотация, коагуляция, контактное осветление, сорбция

8

Железо

Коагуляция, флотация, контактное осветление, сорбция

9

Минеральный состав, хлориды, сульфаты

Обратный осмос, электродиализ, дистилляция (см.п.3.13), вымораживание (см.п.3.14)

10

КОЛИ

Хлорирование, озонирование, УФ-облучение (см.п.3.15)

 

Каждый очистной элемент имеет индивидуальные  функциональные особенности, т.е. собственные оптимально-допустимые величины загрязнения исходной воды и предельные показатели качества очищенной воды.
Кроме того, каждый очистной элемент имеет следующие характеристики: энергозатраты; применяемые реагенты; расходные материалы; вещества, вносимые в очищаемую воду; отходы, образующиеся в процессе очистки; габаритные размеры оборудования; стоимость м3 очищенной воды.
3. Многофункциональность комплекса с электроимпульсной технологией
В электроимпульсной технологии очистки стоков достигается синэнергетическая и синтетическая эффективность обработки с точки зрения многофункциональности – многофакторности обработки и обеззараживания воды.
Электроимпульсная технология обработки эмульсий позволяет проводить целенаправленный синтез продуктов реакции и получать горючие газы в виде углеводородов, либо водорода, а также других веществ, которые содержатся в эмульсии в качестве компонентов

ПРОИЗВОДСТВО ГАЗА

Состав технологической линии по производству газа

Блок декорбонизации
Блок выделения синтез-газа
Блок компримирования синтез-газа
Блок распределения 

 

Назначение блоков
Из электроимпульсного реактора газ поступает в блок декорбонизации, где происходит удаление из газового потока паров воды и основного количества диоксида углерода. Удаление СО2 и Н2О осуществляется методом короткоцикловой адсорбции.
Блок состоит из трех адсорберов, соединенных трубопроводами с автоматически действующей трубопроводной арматурой и вакуумного насоса.
Адсорберы заполнены составным слоем шихты - мелкопористым силикагелем и газовым активным углем в соотношении 1:3. Срок службы сорбентов – 5 лет.

Из блока декорбонизации газ поступает в блок выделения синтез-газа.
Блок выделения синтез-газа предназначен для выделения из газового потока, выходящего из блока декорбонизации, углеводородной смеси (синтез-газа). Выделение синтез-газа осуществляется методом короткоцикловой адсорбции.
Блок состоит из четырех адсорберов, соединенных трубопроводами с автоматически действующей трубопроводной арматурой, буферной емкости и компрессора для возврата сбросных и продувочных газов в МФР.
Адсорберы заполнены газовым активным углем. Срок службы сорбента – 5 лет.

Блок компримирования синтез-газа предназначен для получения сжатого до 7,0 МПа синтез-газа.
Блок состоит из дожимного газового компрессора, двух адсорберов, соединенных трубопроводами с трубопроводной арматурой и трубчатой печи.
Адсорберы заполнены активным рекуперационным углем.
Срок службы сорбента – 4 года.
Укомплектован узлами регулирования давления, системами автоматизации, звуковой и световой сигнализацией.

Блок распределения  состоит из накопительных и распределительных емкостей для накопления  и транспортировки по системам трубопроводов синтез-газа к потребителю.
Укомплектован узлами регулирования давления, системами автоматизации, звуковой и световой сигнализацией.

Модульный вариант компоновки оборудования позволяет с минимальными затратами скомпоновать комплекс (комплексы) в зависимости от задач и назначения получаемых продуктов производства и позволяет произвести очистку воды не только от традиционных загрязнителей (фенол, формальдегид, нефтепродукты), но и от солей тяжелых металлов и других веществ (марганец, железо, кремний, свинец, кадмий, медь, хром, никель и т.д.), находящихся в бытовых и производственных стоках, что следует из их химического и гранулометрического состава.

 

Технологические схемы применения комплекса электроимпульсной очистки воды с получением синтез-газа для производства тепловой и электрической энергии
СХЕМА Комплекса по производству углеводородных топлив на очистных сооружениях

 

                                                                                                                                  

  

 

 

 

наверх