Разработка реактора и системы автоматического управления процессом обеззараживания сточных вод диафрагменным электрическим разрядом

Юдин, Артем Сергеевич

Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов

автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Разработка реактора и системы автоматического управления процессом обеззараживания сточных вод диафрагменным электрическим разрядом

кандидата технических наук: Юдин, Артем Сергеевич
город: Иркутск
год: 2010
специальность ВАК РФ: 05.23.04

Диссертация по строительству на тему «Разработка реактора и системы автоматического управления процессом обеззараживания сточных вод диафрагменным электрическим разрядом»

Автореферат диссертации по теме "Разработка реактора и системы автоматического управления процессом обеззараживания сточных вод диафрагменным электрическим разрядом"

На правах рукописи 01-34604460

Юдин Артем Сергеевич

РАЗРАБОТКА РЕАКТОРА И СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ СТОЧНЫХ ВОД ДИАФРАГМЕ ИНЫМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ РАЗРЯДОМ

Специальность 05.23.04. - Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 7 ИЮН 2919

Иркутск - 2010

004604460

Работа выполнена на кафедре электроснабжения ГОУ ВПО «Читинский государственный университет»

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Суворов Иван Флегонтович

Официальные оппоненты: доктор технический наук, профессор

Сколубович Юрий Леонидович;

кандидат технических наук, доцент Баймашев Юрий Николаевич

Ведущая организация: ФГУП Российский НИИ комплексного использования и охраны водных ресурсов

Защита диссертации состоится 17 июня 2010 г. в 12:00 в конференц-зале ИрГТУ, корпус «К», на заседании диссертационного совета ДМ 212.073.06 при Иркутском государственном техническом университете по адресу: 664074, Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Иркутского государственного технического университета

Автореферат разослан 17 мая 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета ДМ 212.073.06

М.Б. Малевская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. С быстрым развитием современного общества постоянно возрастают потребности в воде во всех секторах хозяйствования. В связи с этим все большее значение приобретают вопросы комплексного и рационального использования водных ресурсов, усиления борьбы с загрязнением источников водоснабжения, а также повышения эффективности и качества очистки и обеззараживания сточных вод путем разработки и совершенствования передовых технологий.

Среди известных методов обеззараживания воды наибольшее распространение, несоизмеримое по масштабам с другими методами, получило хлорирование с использованием в основном жидкого хлора, а также хлорной извести и гипохлорита кальция. Однако хлорирование воды не обеспечивает уничтожения спорообразующих микроорганизмов и большинства вирусов. Кроме того, давно установлено, что хлорироваш1е воды приводит к образованию в ней многих побочных хлорсодержащих веществ, обладающих высокой токсичностью, мутагенностью и канцерогенностыо.

Альтернативой хлорированию в настоящее время выступают методы УФ-облучения и озонирования, которые также имеют ряд недостатков. Ввиду сложности технологии и больших затрат электроэнергии озонирование применяется в основном на небольших объемах воды. Чувствительность УФ-излучения к мутности обеззараживаемой воды и отсутствие эффекта последействия не позволяют использовать данную технологию как самостоятельную.

На протяжении последних 40 лет в России и за рубежом ведутся разработки электроимпульсных методов обеззараживания жидкостей, основанных на осуществлении в них высоковольтных разрядов, как наиболее перспективных с точки зрения непосредственного введения в обрабатываемую воду окислительных реагентов. Разновидностью импульсного разряда в жидкости является диафрагменный электрический разряд (ДЭР), в канале которого возникают эффекты кавитации, образуются активные радикалы, перекись водорода, озон, УФ-излучение, а также происходит диффузия ионов металла с поверхности электродов.

Комплексное воздействие перечисленных компонентов в настоящее время объединено терм ином «процессы глубокого окисления» (Advanced Oxidation Processes), что означает способность за счет синергизма отдельных компонентов очищать воду от различных примесей, в том числе и микроорганизмов, до очень низких концентраций.

Обработанная электрическим разрядом вода становится своего рода бактерицидным агентом, при добавлении которого в определенной пропорции в контаминированную микроорганизмами воду можно достичь ее полного обеззараживания.

Последние исследования процессов инактивации микроорганизмов диа-фрашенным электрическим разрядом показали его высокую эффективность. Существуют различные схемы обработки воды ДЭР. В одних обрабатывается весь поток жидкости, в других производится его разделение и обработка меньшего потока с последующим смешиванием. Тем не менее внедрение электро-

импульсных технологий обеззараживания жидкости сдерживается недостаточной изученностью процесса образования активных компонентов в канале разряда, а также факторов, влияющих на данный процесс. Вследствие этого отсутствует возможность оперативного контроля процесса обеззараживания воды при помощи ДЭР, что в свою очередь не позволяет осуществлять его с максимальной эффективностью. На основании вышеизложенного изучение процесса обработки жидкостей ДЭР с точки зрения его интенсификации является актуальной задачей.

Объект исследования. Процесс получения дезинфицирующего агента путем обработки воды диафрагменным электрическим разрядом.

Предмет исследования. Факторы, влияющие на эффективность процесса получения дезинфицирующего агента при обработке воды диафрагменным электрическим разрядом.

Цель исследования. Повышение эффективности обеззараживания сточных вод за счет получения дезинфицирующего агента с максимальным содержанием продуктов разряда (ионов меди и перекиси водорода) путем автоматического контроля и поддержания в заданных оптимальных пределах параметров диафрагменного электрического разряда.

Идея исследования заключается в установлении оптимальных режимов работы реактора ДЭР, при которых обеспечивается максимальный выход перекиси водорода и ионов меди, что позволяет обеззараживать сточные воды с максимальной эффективностью.

Для достижения вышеуказанной цели в работе поставлены и решены следующие задачи:

1. Провести литературный обзор современного состояния проблемы обеззараживания жидкости традиционными и альтернативными методами.

2. Установить факторы, влияющие на процесс получения дезинфицирующего агента диафрагменным электрическим разрядом, и определить наиболее значимые из них.

3. Определить оптимальные условия получения дезинфицирующего агента с максимальной эффективностью - минимальным электропотреблением и максимальным выходом продуктов разряда.

4. На основе полученных зависимостей и оптимальной зоны изменения технологических параметров диафрагменного электрического разряда разработать методик^' расчета диафрагмы реактора ДЭР.

5. Разработать алгоритм и систему автоматического контроля и поддержания оптимальных параметров процесса обеззараживания сточных вод диафрагменным электрическим разрядом.

6. Провести производственные испытания разработанного реактора и предлагаемой системы автоматического контроля и управления процессом обеззараживания с помощью диафрагменного электрического разряда.

Научпая новизна. В результате проведенного исследования впервые:

— установлены зависимости выхода перекиси водорода и ионов меди в модельных растворах от диаметра отверстий диафрагмы, подводимого в зону разряда напряжения, скорости движения жидкости через отверстия диафрагмы,

химического состава модельных растворов при проточном режиме работы установки;

- установлена зависимость обеззараживающей способности растворов, обработанных ДЭР, от концентраций ионов меди, перекиси водорода и времени экспозиции;

- разработан новый алгоритм управления технологическим процессом обеззараживания сточных вод диафрагменным электрическим разрядом, основанный на контроле выхода продуктов разряда, отличающийся от известных тем, что контроль производится по разности электропроводности жидкости до и после обработки (патент на полезную модель № 92002).

Достоверность теоретических положений основана на применении методов теоретического анализа и проведении необходимого объема экспериментов, подтверждена удовлетворительной сходимостью полученных результатов экспериментальных исследований, выполненных в лабораторных и производственных условиях, а также патентной чистотой разработанного технического решения. Для решения конкретных задач использованы физико-химические и бактериологические методы исследований, проводившиеся в аккредитованных и сертифицированных лабораториях: атомно-адсорбционный анализ, фотометрия, колориметрия, методы титрования, посев на питательные среды. Результаты экспериментальных данных обработаны при помощи методов математической статистики с использованием пакета прикладных программ Excel 2007.

Практическая значимость. На основании установленных зависимостей:

- предложена методика расчета диафрагмы реактора при проектировании очистных сооружений с применением технологии обеззараживания сточных вод на основе ДЭР;

-разработаны и внедрены реактор (патент на изобретение № 2381997), алгоритм и система автоматического управления технологическим процессом обеззараживания сточных вод на основе ДЭР;

- создана промышленная установка, реализующая разработанный и обоснованный алгоритм управления процессом обеззараживания воды на основе ДЭР.

Научные положении и результаты, выносимые на защиту:

1. Зависимости выхода перекиси водорода и ионов меди в обработанных ДЭР как модельных растворах, так и воде питьевого качества от скорости движения жидкости через диафрагму и напряжения на электродах; обеззараживающей способности растворов от концентраций ионов меди, перекиси водорода и времени экспозиции; разности электропроводности растворов до и после обработки ДЭР от концентрации ионов меди.

дорода, на основе которых разработана система автоматического контроля и управления технологическим процессом обеззараживания сточных вод.

3. Методика расчета диафрагмы реактора при проектировании очистных сооружений с применением технологии обеззараживания сточных вод на основе диафрагменного электрического разряда.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследования заслушаны и одобрены на 1-й Международной научно-практической конференции «Ресурсосбережение и возобновляемые источники энергии: экология, экономика и практика применения» (г. Улан-Удэ, 2008), V Международной конференции «Сотрудничество для решения проблемы отходов» (г. Харьков, Украина, 2008), VIII Всероссийской научно-практической конференции «Кулагинские чтения» (г. Чита, 2008), 1-й региональной восточно-европейской конференции молодых ученых и специалистов водного сектора (г. Минск, Беларусь, 2009), IV Всероссийской научно-практической конференции «Энергетика в современном мире» (г. Чита, 2009), Международной научно-технической конференции «Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии» (г. Тольятти, 2009), IV Международной научно-практической конференции «Безопасность жизнедеятельности в третьем тысячелетии» (г. Челябинск, 2009), научно-практической конференции «Ученые Сибири - Забайкалью» (г. Чита, 2010), XVIII Международной научно-практической конференции «Экология и жизнь» (г. Пенза, 2010).

Реализация результатов работы. Разработанные реактор ДЭР и система автоматического контроля и управления технологическим процессом обеззараживания сточных вод внедрены на очистных сооружения шт. Новоорловск Забайкальского края.

Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе Энергетического института ГОУ ВПО «Читинский государственный университет» при подготовке инженеров по специальностям 140211 - «Электроснабжение» и 280202 — «Инженерная защита окружающей среды», а также при проведении лабораторных работ.

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 14 печатных работах, из которых три (включая два патента на изобретение) опубликованы в реферируемых журналах, рекомендованных ВАК Минобразования и науки России.

Личный вклад автора. Автор непосредственно участвовал в разработке и проведении экспериментов, анализе и обсуждении результатов.

Структура п объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (128 наименований), трех приложений. Изложена на 121 странице, содержит 31 рисунок, 10 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, изложены цель, задачи и методы исследования, раскрыты научная новизна и практическая значимость работы.

В нерпой главе выполнен обзор научно-технической литературы, посвященной проблеме обеззараживания сточных вод традиционными и альтернативными методами. Отражены недостатки применяемых в настоящее время методов обеззараживания, таких как хлорирование, озонировашге, УФ-облучение. Показано, что применяемые в настоящее время технологии обеззараживания сточных вод имеют ряд недостатков: либо не обеспечивают полного обеззараживания по всему спектру патогенных микроорганизмов (хлор, ультрафиолет), либо связаны с большими капитальными и эксплуатационными затратами (озон).

Рассмотрены нетрадиционные способы обеззараживания контаминиро-ванной микробами воды, одним из которых является применение ионов благородных металлов в концентрациях, не превышающих ПДК. Приведены данные олигодинамического действия ионов меди. Показано существование синерге-тического эффекта ионов меди и перекиси водорода при их одновременном воздействии на микроорганизмы.

На основании анализа литературных данных установлено, что внедрение электрического разряда в технологии обеззараживания воды в первую очередь связано с озонированием, воздействием перекиси водорода, а также широкого спектра короткоживущих активных частиц - радикалов и ионов, При этом наиболее эффективным способом введения продуктов разряда в воду является осуществление разряда непосредственно в объеме жидкости.

Показана возможность использования в качестве дезинфицирующего агента для обеззараживания сточных вод продуктов обработки воды диафраг-менным электрическим разрядом с применением медных электродов. Использование диафрагменного разряда позволит непосредственно вводить в воду образующиеся в канале разряда радикалы Н*, ОН*, атомарный кислород, перекись водорода, н т.д. В свою очередь применение медных электродов позволит вводить в обрабатываемую воду ионы меди, усиливая тем самым антимикробный эффект перекиси водорода и обеспечивая длительную антимикробную устойчивость обеззараживаемой воды.

Многими исследователями, как в России, так и за рубежом, изучались реакторы ДЭР с импульсными источниками питания с напряжением в импульсе до 60 кВ, однако низковольтный диафрагменный разряд, инициируемый на постоянном токе или токе промышленной частоты при напряжении в пределах 1...2 кВ, до сих пор практически не исследован. Не изучены вопросы применения многоочагового ДЭР. Слабо изучена проблема проточного функционирования подобных реакторов, не выяснены механизмы реакций электролиза, которые могут протекать в данных условиях, различаются мнения исследователей об оптимальных параметрах диафрагмы и влиянии материалов электродов на происходящие процессы.

В конце первой главы сформулированы выводы относительно цели, методов и задач исследования.

Во второй главе приведено описание лабораторной установки и средств измерений, изложены методики проведения исследований и обработки экспериментальных данных.

Внешний вид и схема реактора установки, на которой проводилась обработка воды диафрагменным электрическим разрядом, показаны на рис. 1. Реактор представляет собой камеру объемом 780 мл, разделенную горизонтально на две части диэлектрической перегородкой из фторопласта с отверстиями (диафрагма) 1, толщиной 5 мм. В качестве источника питания 2 применялся однофазный тиристорный регулятор, с подключенным к нему повышающим трансформатором 220/2000 В. Напряжение от источника питания частотой 50 Гц подавалось на электроды 3 и 4 реактора, расположенные по разные стороны от диафрагмы. Электроды использовались из электротехнической меди, причем верхний электрод 3 располагался непосредственно на диафрагме по периметру реактора, поставленный на ребро, а нижний 4 - на дне реактора.

Рис. 1. Внешний вид и схема реактора: 1 - диафрагма; 2 - источник питания;

3,4 - электроды; 5, 6 - вводной и выводной патрубки; 7, 8 - стеклянные краны

Разряд формировался внутри отверстий диафрагмы.

Для обработки диафрагменным электрическим разрядом вода в реактор подавалась через вводной патрубок 5, а пробы отбирались из выводного патрубка 6. Расход воды через реактор регулировался при помощи стеклянных кранов 7 и 8, установленных на вводном и выводном патрубках.

Электропроводность модельных растворов и воды питьевого качества оценивалась с помощью измерителя параметров воды Hanna H.I9813-6.

Определение концентрации меди в отобранных пробах производилось атомно-адсорбционной спектрофотометрией и йодометрией. Концентрация перекиси водорода определялась с помощью перманганатометрии и колориметрическим методом по светопоглощаемости желто-оранжевого комплекса, образующегося при реакции Н202 с ионами титана.

Качество дезинфекции воды определялось стандартными бактериологическими анализами по количеству выросших на питательной среде ЭНДО колоний кишечной палочки, которая является тест-микробом.

В экспериментах использовалась суспензия Escherichia coli № 25922 со стандартной плотностью 10б КОЕ/100 мл из музейной коллекции Центра эпидемиологии и гигиены Госсанэпиднадзора по Забайкальскому краю. Для приготовления рабочих растворов с требуемой концентрацией микроорганизмов суспензию разбавляли соответствующим объемом дистиллированной воды.

Эффективность обеззараживания оценивали по отношению \giNJNo), где - число выживших бактерий, - исходное число бактерий.

В третьей главе приведены и проанализированы результаты лабораторных исследований физико-химических свойств растворов, обработанных с помощью ДЭР, во взаимосвязи с их воздействием на микроорганизмы.

Ввиду сложности учета всех факторов, влияющих на выход продуктов разряда, в настоящем исследовании приняты следующие допущения. Температура обрабатываемой воды на выходе из реактора в рабочем режиме принята равной 45...70 °С; соотношение площади каждого электрода к площади эквивалентного отверстия диафрагмы 100:1, расстояние от электродов до отверстий диафрагмы равно: для нижнего электрода 30 мм, для верхнего - 20 мм. Указанные допущения соблюдались на протяжении всех экспериментов, включая производственные испытания.

С целью определения влияния химических элементов, присутствующих в воде питьевого качества, на выход ионов меди и перекиси водорода был проведен ряд экспериментов по обработке ДЭР модельных растворов с различным химическим составом. Результаты представлены на рис. 2.

*HJOJ. ЫгУВГ-Ч

11 1.41 О (114> 41 114

Рис. 2. Диаграммы выхода перекиси водорода и ионов меди в зависимости от химического состава модельных растворов

Как видно из диаграммы, выход перекиси водорода и ионов меди в большей степени зависит от рН среды, чем от химического состава растворов. В данном случае NajP04 и ЫаОН дают наиболее щелочную среду (рН 10... 12), в которой наблюдается наименьший выход продуктов разряда. Проведенные дополнительные эксперименты подтвердили выдвинутое предположение, причем при значениях рН от 4,5 до 8,0 выход практически не изменялся, а в щелочной среде (рН>8,0) происходило резкое снижение выхода продуктов разряда. Незначительное понижение выхода Н:02 и Си2^ наблюдалось в присутствии гало-генид-анионов (в нашем случае Cl ). Достаточно большое снижение (~50%) вы-

хода как ионов меди, так и перекиси водорода наблюдалось в присутствии нитрита натрия, а также ионов СОз2~.

Дальнейшие исследования осуществлялись с сульфатом калия с доведением электропроводности модельного раствора до 0,45 мСм/см (средний показатель воды питьевого качества).

Для оценки химической эффективности разряда проводился ряд экспериментов, направленных на выявление оптимального диаметра отверстий диафрагмы, напряжения на электродах и скорости движения жидкости через диафрагму.

Эффективность генерации перекиси водорода и ионов меди в зависимости от диаметра отверстий диафрагмы оценивалась при постоянной скорости движения жидкости, обеспечивающей стабильное горение разряда по каждому отверстию (0,062 м/с), и постоянной вкладываемой в разряд мощности (700 Вт). Для обеспечения постоянства скорости движения жидкости через диафрагму пропорционально увеличению диаметра отверстий изменялось их количество (от 171 до 7). Результаты эксперимента представлены на рис. 3.

мг/Вт-ч

0,30 Г..............-

0,25 |-------

0,20 !------

0,15 ■ 0,10 0,05 0,00 !-----

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 1 4,5 Диаметр отверстия, лям

Си", т/В1-ч 0,03 0,02 0,02 ■ 0,01 0,01 0,00

0 0,5 1 1,5 I 1,4 1 5,5 4 4,5 _ ^ Диаметр отверстия, мм

Рис. 3. Зависимость выхода перекиси водорода (а) и ионов меди (б) от диаметра отверстий диафраты

Из полученных данных видно, что максимальный выход как перекиси водорода (рис. За), так и ионов меди (рис. 36) наблюдается при использовании диафрагмы с диаметром отверстий от 1 до 1,2 мм. Этот факт объясняется увеличением плотности тока в отверстии при уменьшении геометрических размеров последнего, что благоприятно сказывается на эффективности генерации перекиси водорода. При дальнейшем уменьшении диаметра отверстий диафрагмы (<1 мм) наблюдается спад выхода перекиси водорода и ионов меди. Это объясняется вытеснением во время разряда находящейся в отверстш! жидкости и, следовательно, снижением массопереноса активных частиц из плазмы разряда в жидкость. Изменение выхода ионов меди аналогично изменению выхода пере-

кис и водорода объясняется более равномерным распределением плотности тока по поверхности электродов.

Исследования эффективности генерации ионов меди и перекиси водорода в обработанном ДЭР модельном растворе в зависимости от скорости движения жидкости через диафрагму и напряжения на электродах производились с использованием диафрагмы с отверстиями диаметром 1,2 мм в количестве 24. Полученные данные представлены на рис. 4.

Рис. 4. Зависимость выхода перекиси водорода (а) и ионов меди (б) от скорости движения жидкости через диафрагму и напряжения на электродах

Зависимость на рис. 4а носит убывающий характер, что объясняется увеличением объемного расхода воды через установку при сохранении прочих условий протекания разряда. Также на графике при скорости движения жидкости через отверстия диафрагмы, равной 0,05...0,13 м/с, наблюдается характерный перелом зависимости концентрации перекиси водорода в обработанном растворе от приложенного напряжения. Это объясняется переходом разряда от квазиимпульсного к апериодическому режиму, что при высокой скорости движения жидкости происходит в результате смыва из отверстия образующихся газовых пузырьков и ионов до образования разряда и в свою очередь приводит к нестабильному горению разряда по каждому отверстию диафрагмы. При дальнейшем увеличении расхода жидкости через установку и, соответственно, скорости ее движения через диафрагму происходит полное погасание разряда (точка 0,07 м/с для напряжения 900 В; 0,1 м/с - 1200 В; 0,13 м/с - 1500 В; 0,17 м/с -1800 В). Наличие перекиси водорода в данном режиме объясняется протеканием реакций электролиза с разложением воды на ионы, с последующим образованием гидроксильных радикалов и в конечном итоге Н202.

На рис. 46 представлена зависимость концентрации ионов меди от скорости движения жидкости через диафрагму при различных значениях напряжения на электродах. Данная зависимость носит линейный характер. Слабое отклонение от линейности в сторону увеличения концентрации меди при скорости движения жидкости 0,13...0,2 м/с (правая половина графика) объясняется незначительным увеличением тока, проходящего через реактор, вызванным погасанием разряда и, как следствие, понижением общего сопротивления системы. Можно сделать вывод, что концентрация ионов меди в обработанном ДЭР растворе не зависит от наличия разряда в отверстиях диафрагмы, а главным образом зависит от протекающего в цепи тока.

По полученным экспериментальным данным установлены оптимальная скорость движения обрабатываемой воды через диафрагму и соответствующее напряжение на электродах, при которых обеспечивается максимальный выход перекиси водорода и ионов меди. Область допустимых значений (оптимальная зона) изменения напряжения и расхода воды ограничена в пределах 900... 1800В и 0,03...0,13 м/с соответственно. На графиках указанная область выделена серым цветом.

На основе полученных данных, для указанной выше оптимальной зоны была выведена эмпирическая формула (1) расчета количества отверстий диафрагмы Nm в зависимости от расхода воды через реактор </реак (м3/ч):

NmB = 3073 • </рсж (1)

Сравнительное определение бактерицидных свойств обработанных ДЭР модельных растворов K2SO.) в дистиллированной воде и чистой питьевой воды производилось при напряжении на электродах 1600... 1800 В и скорости движения жидкости через диафрагму 0,07 м/с. Обработанную ДЭР воду добавляли к суспензии санитарно-показательного микроорганизма (Е. coli штамм № 25922) с концентрацией Юб КОЕ/ЮО мл в соотношении 1 часть обработанной воды и 10 частей суспензии. Предварительно в обработанной воде определялось содержание перекиси водорода и ионов меди и затем пересчитывалось в соответствии с полученным разведением.

Обеззараживающая способность обработанной воды в отношении бактерий Е. coli представлена на рис. 5.

Снижение концентрации ионов меди и перекиси водорода в воде питьевого качества по сравнению с дистиллированной объясняется наличием в питьевой воде различных химических примесей, таких как СГ и С03~, которые, как было показано ранее, ухудшают выход перекиси водорода и ионов меди.

Из данных на рис. 5 видно, что максимальной обеззараживающей способностью обладает модельный раствор K2S04, обработанный ДЭР при напряжении на электродах 1800 В, а наихудшей - питьевая вода, обработанная ДЭР при напряжении 1600 В. Тем не менее после экспозиции в течение 30... 40 минут удается достичь почти 100%-го обеззараживающего эффекта.

1«

¿0 ¿5 Mi

Г'|' c^fd Пошлин .'ГШ!

~t8w>Bai»rt i.rjja+i::.4i>.< »ил)

-ISWB«шьем кода<Cui+*0,08ur.-я.нгоз - >.i мг;»1

KWOBjuici iM3 + K2S04(.C"2+»C! "MI .1,1>МГЛ!

-1«H>B гап.«ам ода (GW+ мг-'а. HJOi «1,4 кгя)

Рис. 5. Зависимость обеззараживающей способности обработанной воды в отношении i бактерий Е coli от времени экспозиции

На основании полученных данных в обработанных ДЭР модельных растворах и воде питьевого качества установлена достаточная концентрация перекиси водорода - 1,4 мг/дм3 и ионов меди - 0,04 мг/дм3, при которой обеспечивается необходимый бактерицидный эффект с учетом начальной концентрации микроорганизмов - 10б КОЕ/ЮО мл и времени контакта 30...40 минут.

Поступление сточных вод на очистные сооружения в дневное время больше, чем в ночное, при этом расход по часам суток может отличаться в 2...5 раз. Поэтому с экономической точки зрения целесообразно изменять производительность реакторов ДЭР пропорционально поступлению сточных вод на очистные сооружения, варьируя расход воды через реактор при соответствующем изменении напряжения на электродах (см. зависимость на рис. 4). Поскольку выход продуктов разряда в реальных условиях эксплуатации установки может отличаться от заданных при проектировании реакторов, необходимо отслеживать концентрацию продуктов разряда и при ее отклонении корректировать напряжение на электродах. Из вышеприведенных зависимостей видно, что указанную задачу легче решить, контролируя выход ионов меди. Наиболее простым способом оперативного контроля содержания ионов меди является измерение разности электропроводности воды до и после обработки диафрашен-ным электрическим разрядом. Указанная зависимость представлена на рис. 6.

Си, мг/дм1

2,00 ;........

1,М 1,00 о. so

у»14«,х- 0,078 ........Й-0,981

I-

„ См/см 1

I о.0000 О.ОМЦ 0.0004 0.0006 0,0008 0,0010 0 ООП I

!........................................................................................................................................................I

Рис 6. Зависимость концентрация ионов меди п обработанном ДЭР растворе от разности электропроводности до и после обработки

По полученным экспериментальным данным было выведено уравнение (2), по которому определяется фактический выход ионов меди С в зависимости от разности электропроводности «г:

С =1402 -а-0,078. (2)

Коэффициент корреляции К" = 0,981.

В четвертой главе представлены результаты промышленных испытаний предложенного реактора ДЭР и системы автоматического управления, которые проводились на очистных сооружениях пгт. Новоорловск Забайкальского края. На данных очистных сооружениях применяется следующая технологическая схема: механическая очистка, первичные отстойники, биологические фильтры высокой загрузки, вторичные отстойники, обеззараживание. После очистных сооружений вода по коллектору попадает в пруд-отстойник, а затем реку Киль-кинда. Реальная производительность очистных сооружений 38 м3/ч.

Данные сравнительных экспериментов по выходу ионов меди и перекиси водорода в промышленном реакторе при обработке воды питьевого качества и сточных вод, прошедших полный цикл очистки на очистных сооружениях, представлены на рис. 7. Для наглядности на графике также приведены зависимости лабораторных исследований.

НгО;, мг/втч

0,14 ------

о,и од 0.08 0.0$ 0,04 0,02 о

0 0,05 ОД

—♦—18008.1а0. уст. литъева водл З боов. пром уст, питьевая вода

0,15 ОД 0,КУдиаф,м/с

-в— 1S00B, лаб.уст, питьевая подл —!>>00К пром. уст, очищ. сточн вода

См2*, мг/вт"4

O.OOS 0,007 ' 0,000 0,005 • O.OOJ 0,005 • 0,002 0,001 • О

0.0S

од

0,15

-18ОО0,лаб.у(т.тпъЕвая. Вода - 1600В, прим. vit. sogonp.. вода

ОД 02S Ччиаф.м/с

1500В, л», уст, питьевая вода 1600В. пром. уст, очищ сточи кэда

Рис 7. Выход перекиси водорода и ионов меди в обработанных ДЭР питьевой воде и очищенной сточной воде на лабораторной и промышленной установках

Полученные данные показали хорошую сходимость результатов лабораторных и промышленных испытаний при обработке воды питьевого качества, но значительное расхождение (до 35-40%) при использовании очищенных сточных вод. Это может быть объяснено различным химическим составом

питьевой воды и очищенных сточных вод пгт. Новоорловск (табл. 1 и 2). Анализ приведенных дашшх показал наличие в сточных водах остаточных концентраций ионов аммония, фосфатов, хлоридов и карбонатов, что отрицательно сказывалось на выходе активных компонентов диафрагменного электрического разряда. Основными препятствующими факторами в питьевой воде являются слабощелочная реакция среды и наличие хлорид-ионов.

Таблица 1

Место отбора проб Результаты химического анализа, мг/дм3

В/в ГЧОэ N02 N114 БПК рН С1 нсо3 Б04 ро4 N8 Ге Са

До очистки 117 1,08 0,13 15,5 114,1 7,0 31,7 348,7 55,4 4,5 51,4 0,8 65,9

После очистки 35,8 3,57 0,26 15,7 30,6 7,2 23,4 160,7 35,6 4,7 30,9 0,5 57,2

Таблица 2

Место отбора проб Результаты химического анализа, мг/дм3

рН 1 пер" окисл. М13 (по азоту) N02 т3 а во4 Ке Р

III подъем 7,8 | 0,76 0,073 0,0046 2,85 27,9 29,3 0 0,56

Непостоянство химического состава сточных вод не позволяет получать дезинфицирующий агент с максимальной эффективностью. Следовательно, представляется более рациональным использовать для этих целей питьевую воду там, где это экономически оправдано.

При реконструкции очистных сооружений использовались рекомендации, разработанные на основании проведенных исследований. Была рассчитана установка обеззараживания сточных вод ДЭР со следующими параметрами:

• число реакторов было выбрано равным 3 - по количеству фаз питающей сети;

• количество отверстий в диафрагме каждого реактора - 778;

• диаметр отверстий -1,2 мм;

• диапазон напряжений питания - от 900 до 1800 В.

Многократные бактериологические исследования обеззараженных предлагаемой технологией сточных вод выявили достаточное соотношение получаемого дезинфицирующего агента к объему сточных вод, которое составило 1... 3%. При указанном соотношении средняя скорость движения жидкости через диафрагму изменялась в пределах от 0,04 до 0,12 м/с.

Реакторы были установлены в здании биофильтров. К реакторам был подведен водопровод чистой воды. Питание установки осуществлялось от трехфазного повышающего трансформатора. Для регулировки напряжения на электродах реакторов со стороны 0,38 кВ повышающего трансформатора был установлен тиристорный регулятор. Смешивание обработанной диафрагмен-ным электрическим разрядом питьевой воды производилось в ершовом смесителе за вторичными отстойниками. Последующий контакт обеспечивался в вы-

пускном коллекторе очистных сооружений. Полная технологическая схема, применяемая на данных очистных сооружениях, изображена на рис. 8.

края: 1 - сточная вода; 2 - решетки; 3 - песколовки; 4 - пескопые площадки;

5 - первичные отстойники; 6 - иловые площадки; 7 - биофильтры высокой загрузки;

8 - вторичные отстойники; 9 - приямок для иловой и оборотной воды; 10 - смеситель;

11 - вода к реакторам ДЭР; 12 - установка ДЭР; 13 - выпускной коллектор;

14 - пруд-отстойник; 15 - обработанный осадок; 16 - выпуск сточных вод в водоем

Автоматическое управление процессом обеззараживания осуществлялось путем поддержания расхода обрабатываемой в реакторах воды пропорционально отклонению расхода сточных вод, поступающих на очистные сооружения. Согласно изменению расхода воды через реакторы изменялось напряжение на электродах в соответствии с полученной оптимальной зоной. Содержание ионов меди в воде, обработанной ДЭР, оценивалось по формуле (2) и в случае отклонений также производилась регулировка напряжения. Учитывая природу формирования ДЭР, а именно существование предразрядного теплового пробоя дополнительно производилась корректировка напряжения в зависимости от температуры обрабатываемой воды в реакторе. Алгоритм и структурная схема системы автоматического управления реактором ДЭР представлена на рис. 9 * (патент РФ на полезную модель 92002).

Эффективность работы очистных сооружений оценивалась по результатам анализов сточных вод, выполненных аккредитованным испытательным лабораторным центром ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Забайкальском крае в Агинском Бурятском округе».

Для исследований отбирались пробы в течение года с целью учета сезонных колебаний качественного состава воды. Исследования проводились по следующим показателям: общие колиформные бактерии и термотолерантные колиформ-ные бактерии. Результаты бактериологического анализа сточных вод с очистных сооружений до и после обеззараживания приведены на рис. 10.

а)

( Начало }

t _,

/ Разность элекп1ропроводности (С}/ Температура воды (() Расход сточных вод (Q} /

б)

__ нет ¡Корректировка I = Сует ? _ И напряжения i

Сус

-кО ?

иг

Корректировка напряжения и расхода

J = tycm ?

нет Корректировка

напряжения

ШУ

Рис 9. Алгоритм (а) и структурная схема (б) системы автоматического управления реактором ДЭР: 1 - реактор; 2 - блок управления; 3 - источник питания; 4, 5 - вводной и выводной патрубки; 6 - механический клапан; 7 ~ электромеханический клапан; 8, 9 - датчики электропроводности; 10 - датчик температуры; 11 - расходомер

кое/гею мл

i,ooe-»o7 1.00Е+06 l.Q0£(Q5 l.OOtrö« 1,00£Ю.З 1,00£*02 l.aOEfOl 1.00Е+00

ОКб

ТКБ

до обеззараживания

Норма 10*

после обеззараживания

до обеззараживаний

Норма 101

Не обнаружено

после обеззараживания

«Зима »Весна

s Лето

iОсень

Рис. 10. Результаты бактериологического анализа сточных вод с очистных сооружений пгт. Новоорловск Забайкальского края

Проведенные микробиологические исследования отобранных проб воды показати, что на входе перед обработкой наблюдался значительный рост (до 107) групп бактерий Е. coli. Результаты испытаний подтвердили, что во всех случаях при концентрации ионов меди 0,007...0,01 мг/л и перекиси водорода 0,1... 0,2 мг/л при времени экспозиции 30...40 мин удается достичь соответствия обработанных сточных вод нормам СанПиН 2.1.5.980-00 «Водоотведение населенных мест, санитарная охрана водных объектов. Гигиенические требования к охране поверхностных вод».

Технико-экономический расчет применения ДЭР для обеззараживания сточных вод по сравнению с аналогичными по производительности установками хлорирования, озонирования и ультрафиолетовой обработки представлен в табл. 3.

Таблица 3

Экономический эффект применения ДЭР_

Способ обеззараживания Озонирование Хлорирование УФ-обработка ДЭР

Приведенные затраты в год, тыс. руб. 3441,5 1822,3 1048,8 907,3

Удельные затраты, руб./м3 10,37 5,47 3,14 2,73

На основе проведенного исследования разработана методика расчета разрядных камер для установки обеззараживания сточных вод с применением ДЭР. В качестве исходной информации для проектирования используются расход сточных вод () (м3/ч), химический состав сточных вод и воды, подаваемой на разрядные камеры. Диаметр отверстий диафрагмы 1,2 мм. Соотношение площади электродов к общей площади отверстий 100:1.

Сущность методики проектирования и рекомендаций заключается в следующем. В зависимости от расхода О и химического состава воды, подводимой к реакторам, определяется объем обрабатываемой ДЭР воды </рС!и; (м7ч). При количестве реакторов, равном Ы, используя значение qteлк, по формуле иот„ = 3073 • </ргак/ N определяют количество отверстий диафрагмы реактора. Затем определяют площадь электродов по соотношению Л'1Д = 113 ■ потв. Далее с учетом технологических припусков и конструктивных особенностей определяют окончательные геометрические размеры диафрагмы.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В диссертационной работе на основе выявленных зависимостей процесса получения дезинфицирующего агента с применением ДЭР для обеззараживания сточных вод дано новое решение актуальной научно-технической проблемы повышения эффективности работы сооружений и устройств систем водного хозяйства путем использования разработанного реактора, средств автоматического контроля и управления технологическими параметрами, что обеспечило более высокую эффективность и эколошчность предлагаемой системы обеззараживания.

На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований можно отметить следующие основные результаты и сделать выводы:

1. Выявлено, что на выход ионов меди и перекиси водорода при обработке воды ДЭР влияет химический состав воды, скорость движения жидкости через диафрагму, а также напряжение на электродах.

2. Определено, что для получения наибольшего выхода ионов меди и перекиси водорода необходимо применять воду с кислой или нейтральной реакцией среды, а при значениях рН выше 8,0 происходит резкое снижение выхода продуктов разряда, и процесс получения дезинфицирующего агента при помощи ДЭР становится неэффективным.

3. Показано, что наиболее препятствующими компонентами для генерации в обрабатываемой воде ионов меди и перекиси водорода являются соединения, переводящие раствор в щелочную среду, а также ионы хлора СГ и карбонат-ионы СО;Г. Наименее препятствующими являются сульфат-ионы SO.f

4. Скорость отмирания Escherichia coli зависит от концентрации в воде ионов меди и перекиси водорода: при дозе 0,7... 1,6 мг/дм3 меди и 3,6...6 мг/дм

перекиси водорода гибель кишечной палочки наступает через 10 минут, а при дозе 0,04...0,08мг/дм3 меди и 1,4...2,1 мг/дм3 перекиси водорода необходимый бактерицидный эффект достигается через 30... 40 минут контакта.

5. Выявлено, что диаметр отверстия диафрагмы существенно влияет на выход продуктов разряда, так при диаметре отверстия от 1 до 1,2 мм наблюдается максимальный выход ионов меди и перекиси водорода.

6. Определены оптимальные параметры (оптимальная зона) работы установки ДЭР, находящиеся в пределах: скорость движения жидкости через диафрагму - 0,03...0,13 м/с, напряжение на электродах - 900... 1800 В. Количество отверстий птв в диафрагме для оптимальной зоны в зависимости от расхода воды через реактор qfeяк (м3/ч) рассчитывается по формуле: n„t = 3073 ■ дреяк.

1. Определение концентрации ионов меди С (мг/дм ) в получаемом дезинфицирующем агенте рассчитывается в зависимости от разности электропроводности воды а (См/см) до и после обработки ДЭР по уравнению:

С= 1402 -а-0,078.

8. На основе полученных зависимостей разработаны система автоматического контроля и управления, а также методика, с помощью которой рассчитаны реакторы ДЭР, что позволило повысить эффективность существующей системы обеззараживания сточных вод на очистных сооружениях пгт. Новоорловск Забайкальского края.

9. На основании технико-экономического сравнения вариантов обеззараживания сточных вод установлено, что для очистных сооружений производительностью 38 м /ч экономический эффект от внедрения технологии обеззараживания диафрашенным электрическим разрядом составляет 915 тыс. руб. по сравнению с хлорированием, 141,5 тыс. руб. по сравнению с УФ-обработкой и 2534,2 тыс. руб. по сравнению с озонированием. Удельные суммарные затраты на обеззараживание при использовании предлагаемой технологии составляют 2,73 руб./м3.

Основные положения диссертации отражены в следующих работах:

Статьи, опубликованные в журналах, рекомендованных ВАК

1. Вторушина К.А. Экспериментальное обоснование применения диафрагменного электрического разряда в технологии обеззараживания сточных вод / К.А. Вторушина. A.C. Юдин, И.Ф. Суворов // Вестник гражданских инженеров. - 2008. - № 4 (17). - С. 84-86.

Статьи и тезисы

2. Вторушина К.А. Применение электроразрядной технологии для обеззараживания сточных вод / К.А. Вторушина, A.C. Юдин, Е.А. Железнова, T.JI. Соловьева, И.Ф. Суворов // Вестник Рос. ВМедА. - 2008. -№ 3 (23) Приложение 2 (Ч. I). - С. 466.

3. Вторушина К.А. Бактерицидные свойства растворов, обработанных электрическим разрядом / К.А. Вторушина, A.C. Юдин, Е.А. Железнова // Вестник Междунар. акад. наук экологии и безопасности жизнедеятельности. - 2008. - Т. 13, №3 (приложение). ~ С. 200-203.

4. Суворов И.Ф. Опыт эксплуатации первой промышленно-экспериментальной установки по обеззараживанию сточных вод на основе использования диафратменного электрического разряда / И.Ф. Суворов, К.А. Вторушина, A.C. Юдин, А.И. Сидоров // Вестник Междунар. акад. тук экологии и безопасности жизнедеятельности. - 2008. - Т. 13, №3 (приложение). - С. 275-277.

5. Юдин A.C. Методы контроля и поддержания параметров диафрагменного разряда в технологии обеззараживания сточных вод / A.C. Юдин, И.Ф. Суворов // Вестник Меж-

дунар. акад. наук экологии и безопасности жизнедеятельности. - 2008. - Т. 13, № 3 (приложение). - С. 296.

6. Вторушина К.А. Бактерицидные свойства воды, обработанной диафрагменным электрическим разрядом / К.А. Вторушина, И.Ф. Суворов, A.C. Юдин, Е.А. Железнова, T.JI. Соловьева // Сотрудничество для решения проблемы отходов: матер. V Междунар. конф. - Харьков, 2008. - С. 268-269.

7. Лапшакова К.А. Обеззараживание сточных вод с применением диафрагменного электрического разряда / К.А. Лапшакова, A.C. Юдин, В.Б. Чистякова, И.Ф. Суворов // 1-я per. вост.-евр. конф. молодых ученых и специалистов водного сектора: сб. науч. тр. - Минск: БИТУ, 2009.-С. 150-155.

8. Юдин A.C. Оптимальный выбор параметров диафрагмы разрядной камеры для обработки жидкости диафрагменным электрическим разрядом / A.C. Юдин, И.Ф. Суворов // Проблемы электротехники, электроэнергетики и элекгротехнологии: сб. тр. Междунар. на-уч.-техн. конф. - Тольятти: ТГУ, 2009. - Ч. 1. - С. 162-165.

9. Юдин A.C. Обеспечение безопасности на производстве при обеззараживании сточных вод диафрагменным электрическим разрядом / A.C. Юдин, И.Ф. Суворов // Безопасность жизнедеятельности в третьем тысячелетии : сб. матер. IV Междунар. науч.-практ. конф.: в 2-х т. - Челябинск: ЮУрГУ, 2009. - Т. 1. - С. 377-378.

10. Юдин A.C. Экологические аспекты обеззараживания сточных вод диафрагменным электрическим разрядом / A.C. Юдин, И.Ф. Суворов, H.H. Цветкова, Е.А. Железнова, Т.Л. Соловьева // Безопасность жизнедеятельности в третьем тысячелетии: сб. матер. IV Междунар. науч.-практ. конф. : в 2-х т. - Челябинск: ЮУрГУ, 2009. - Т. 2. - С. 234-235.

11. Лапшакова К.А. Применение диафрагменного разряда для обеззараживания воды в плавательных бассейнах / К.А. Лапшакова, A.C. Юдин, И.Ф. Суворов // Вода и экология: Проблемы и решения. - 2009. - № 2. - С. 40^14.

12. Лапшакова К.А. Классификация электроразрядных способов обеззараживания сточных вод / К.А. Лапшакова, A.C. Юдин, И.Ф. Суворов // Энергетика в современном мире: сб. матер. IV Всерос. науч.-практ. конф. - Чита, 2009. -Ч. 1. - С. 113-116.

Патенты РФ

13. Пат. РФ на изобретение 2381997, МПК C02F 1/467 Устройство для обеззараживания сточных вод / Суворов И.Ф., Вторушина К.А., Юдин A.C., Миткус A.B.; заявитель и патентообладатель Читинский государственный университет. - №2008127020/15; заявл. 02.07.2008; опубл. 20.02.2010.

14. Пат. РФ на полезную модель 92002, МПК С02F 1/46 Устройство для обеззараживания воды диафрагменным электрическим разрядом / Юдин A.C., Суворов И.Ф., Лапшакова К.А., Шевелев Д.В.; заявитель и патентообладатель Читинский государственный университет. -№ 2009136882/22(052137); заявл. 05.10.2009; опубл. 10.03.2010.

Автор признателен профессору И.Ф. Суворову за помощь в постановке задач исследования и обсуждении полученных результатов. Автор также благодарит профессора В.И. Летунова за консультации в вопросах химии, к.м.н. Т.Л. Соловьеву, к.м.н. Е.А. Железнову за помощь в выполнении микробиологических исследований воды, аспиранта Д.А. Никитина за помощь при проведении химических анализов.

Подписано в печать 13.05.2010. Формат60 х90 /16. Бумага офсетная. Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1,5. Тираж 120 экз. Зак. 64к.

ИД № 06506 от 26.12.2001 Иркутский государственный технический университет 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Юдин, Артем Сергеевич

Введение.

1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ СТОЧНЫХ ВОД.

1.1 Обзор существующих способов обеззараживания.

1.1.1 Химические способы.

1.1.2 Физические способы.

1.1.3 Обеззараживание ионами благородных металлов.

1.2 Перспективы использования электроразрядных способов обеззараживания.

1.3 Обзор методов интенсификации существующих электроразрядных способов обработки воды.

1.4 Выводы и задачи исследования.

2 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИСЛЕДОВАНИЙ.

2.1 Лабораторная установка для обработки воды ДЭР.

2.2 Промышленная установка для обработки воды ДЭР.

2.3 Объекты исследований.

2.4 Методики проведения лабораторных исследований.

3 РЕЗУЛЬТАТЫ ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ОБЕЗЗАРАЖИВНИЮ СТОЧНЫХ ВОД.

3.1 Образование перекиси водорода при обработке воды диафрагменным электрическим разрядом.

3.2 Влияние химического состава обрабатываемой ДЭР воды на выход перекиси водорода и ионов меди.

3.3 Влияние диаметра отверстий диафрагмы на выход перекиси водорода и ионов меди.

3.4 Определение оптимальной зоны изменения напряжения на электродах и скорости движения жидкости через диафрагму.

3.5 Сравнительные данные выхода ионов меди и перекиси водорода в дистиллированной воде и воде питьевого качества.

3.6 Бактерицидные свойства обработанного диафрагменным электрическим разрядом раствора.

3.6.1 Бактерицидные свойства раствора перекиси водорода в отсутствии ионов меди.

3.6.2 Бактерицидные свойства раствора перекиси водорода в присутствии ионов меди.

3.7 Сравнение бактерицидных свойств обработанной диафрагменным электрическим разрядом водопроводной воды и модельных растворов.

3.8 Зависимость разности электропроводности воды до и после обработки ДЭР от концентрации ионов меди.

3.9 Выводы.

4 РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ И ОЦЕНКА ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ.

4.1 Внедрение результатов проведенных исследований.

4.2 Описание установки обеззараживания.

4.3 Описание системы автоматического контроля.

4.4 Сходимость результатов лабораторных и натурных исследований.

4.5 Сравнительный химический анализ воды до и после обработки ДЭР.

4.6 Результаты работы установки обеззараживания.

4.7 Технико-экономическая оценка.

4.7.1 Расчет стоимости установки ДЭР.

4.7.2 Технико-экономическое сравнение традиционных методов обеззараживания сточных вод и технологии на основе ДЭР.

4.8 Выводы.

Введение 2010 год, диссертация по строительству, Юдин, Артем Сергеевич

С быстрым развитием современного общества постоянно возрастают потребности в воде во всех секторах хозяйствования. В связи с этим все большее значение приобретают вопросы комплексного и рационального использования водных ресурсов, усиления борьбы с загрязнением источников водоснабжения, а также повышения эффективности и качества очистки и обеззараживания сточных вод путем разработки и совершенствования передовых технологий.

Среди известных методов обеззараживания воды наибольшее распространение, несоизмеримое по масштабам с другими методами, получило хлорирование с использованием в основном жидкого хлора, а также хлорной извести и гипохлорита кальция. Однако хлорирование воды не обеспечивает уничтожения спорообразующих микроорганизмов и большинства вирусов. Кроме того, давно установлено, что хлорирование воды приводит к образованию в ней многих побочных хлорсодержащих веществ, обладающих высокой токсичностью, мутагенностью и канцерогенностью.

Альтернативой хлорированию в настоящее время выступают методы УФ-облучения и озонирования, которые также имеют ряд недостатков. Ввиду сложности- технологии и больших затрат электроэнергии озонирование применяется в основном на небольших объемах воды. Чувствительность УФ-излучения к мутности обеззараживаемой воды и отсутствие эффекта последействия не позволяют использовать данную технологию как самостоятельную.

Комплексное воздействие перечисленных компонентов в настоящее время объединено термином «процессы глубокого окисления» (Advanced Oxidation Processes), что означает способность за счет синергизма отдельных компонентов очищать воду от различных примесей, в том числе и микроорганизмов, до очень низких концентраций.

Последние исследования процессов инактивации микроорганизмов диафрагменным электрическим разрядом показали его высокую эффективность. Существуют различные схемы обработки воды ДЭР. В одних обрабатывается весь поток жидкости, в других производится его разделение и обработка меньшего потока с последующим смешиванием. Тем не менее внедрение электроимпульсных технологий обеззараживания жидкости сдерживается недостаточной изученностью процесса образования активных компонентов в канале разряда, а также факторов, влияющих на данный процесс. Вследствие этого отсутствует возможность оперативного контроля процесса обеззараживания воды при помощи ДЭР, что в свою очередь не позволяет осуществлять его с максимальной эффективностью. На основании вышеизложенного изучение процесса обработки жидкостей ДЭР с точки зрения его интенсификации является актуальной задачей.

Предмет исследования. Факторы, влияющие на эффективность процесса получения дезинфицирующего агента при обработке воды диафраг-менным электрическим разрядом.

Для достижения вышеуказанной цели в работе поставлены и решены следующие задачи:

4. На основе полученных зависимостей и оптимальной зоны изменения технологических параметров диафрагменного электрического разряда разработать методику расчета диафрагмы реактора ДЭР.

Научная новизна. В результате проведенного исследования впервые:

- установлены зависимости выхода перекиси водорода и ионов меди в модельных растворах от диаметра отверстий диафрагмы, подводимого в зону разряда напряжения, скорости движения жидкости через отверстия диафрагмы, химического состава модельных растворов при проточном режиме работы установки;

- определена оптимальная зона рабочего режима реактора ДЭР, обеспечивающего максимальный выход ионов меди и перекиси водорода, для которой выведена формула расчета количества отверстий диафрагмы; установлена зависимость обеззараживающей способности растворов, обработанных ДЭР, от концентраций ионов меди, перекиси водорода и времени экспозиции; разработан новый алгоритм управления технологическим процессом обеззараживания сточных вод диафрагменным электрическим разрядом, основанный на контроле выхода продуктов разряда, отличающийся от известных тем, что контроль производится по разности электропроводности жидкости до и после обработки (патент на полезную модель № 92002).

Практическая значимость. На основании установленных зависимостей:

- разработаны и внедрены реактор (патент на изобретение № 2381997), алгоритм и система автоматического управления технологическим процессом обеззараживания сточных вод на основе ДЭР;

Научные положения и результаты, выносимые на защиту:

2. Оптимальные диаметр отверстий диафрагмы, диапазоны изменения напряжения на электродах и скорости движения жидкости через диафрагму реактора ДЭР, обеспечивающие максимальный выход ионов меди и перекиси водорода, на основе которых разработана система автоматического контроля и управления технологическим процессом обеззараживания сточных вод.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследования заслушаны и одобрены на 1-й Международной научно-практической конференции «Ресурсосбережение и возобновляемые источники энергии: экология, экономика и практика применения» (г. Улан-Удэ, 2008), V Международной конференции «Сотрудничество для решения проблемы отходов» (г. Харьков, Украина, 2008), VIII Всероссийской научно-практической конференции «Ку-лагинские чтения» (г. Чита, 2008), 1-й региональной восточно-европейской конференции молодых ученых и специалистов водного сектора (г. Минск, Беларусь, 2009), IV Всероссийской научно-практической конференции «Энергетика в современном мире» (г. Чита, 2009), Международной научно-технической конференции «Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии» (г. Тольятти, 2009), IV Международной научно-практической конференции «Безопасность жизнедеятельности в третьем тысячелетии» (г. Челябинск, 2009), научно-практической конференции «Ученые Сибири - Забайкалью» (г. Чита, 2010), XVIII Международной научно-практической конференции «Экология и жизнь» (г. Пенза, 2010).

Реализация результатов работы. Разработанные реактор ДЭР и система автоматического контроля и управления технологическим процессом обеззараживания сточных вод внедрены на очистных сооружения пгт. Новоорловск Забайкальского края.

Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе Энергетического института ГОУ ВПО «Читинский государственный университет» при подготовке инженеров по специальностям 140211 - «Электроснабжение» и 280202 - «Инженерная защита окружающей среды», а также при проведении лабораторных работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (128 наименований), трех приложений. Изложена на 121 странице, содержит 31 рисунок, 10 таблиц.

Заключение диссертация на тему "Разработка реактора и системы автоматического управления процессом обеззараживания сточных вод диафрагменным электрическим разрядом"

4.8 Выводы

1. Результаты проведенных исследований внедрены при реконструкции очистных сооружений пгт. Новоорловск Забайкальского края. Производственные испытания показали высокую эффективность их работы, соответствующую требуемым показателям, и подтвердили результаты лабораторных исследований. Анализ результатов показал хорошую сходимость по химическим показателям расчетных и экспериментальных значений.

2. На основе полученных зависимостей, разработана система автоматического контроля и управления, а так же методика, с помощью которой рассчитаны реакторы ДЭР, что позволило повысить эффективность существующей системы обеззараживания сточных вод на очистных сооружениях пгт. Новоорловск Забайкальского края.

3. На основании технико-экономического сравнения вариантов обеззараживания сточных вод установлено, что для очистных сооружений производительностью 38 м3/ч экономический эффект от внедрения технологии обеззараживания диафрагменным электрическим разрядом составляет 915 тыс. руб. по сравнению с хлорированием, 141,5 тыс. руб. по сравнению с УФ обработкой и 2534,2 тыс. руб. по сравнению с озонированием. Удельные суммарные затраты на обеззараживание при использовании предлагаемой технологии составляют 2,73 руб./м .

Заключение

В диссертационной работе на основе выявленных зависимостей процесса получения дезинфицирующего агента с применением ДЭР для обеззараживания сточных вод дано новое решение актуальной научно-технической проблемы повышения эффективности работы сооружений и устройств систем водного хозяйства путем использования разработанного реактора, средств автоматического контроля и управления технологическими параметрами, что обеспечило более высокую эффективность и экологичность предлагаемой системы обеззараживания.

3. Показано, что наиболее препятствующими компонентами для генерации в обрабатываемой воде ионов меди и перекиси водорода являются соединения, переводящие раствор в щелочную среду, а также ионы хлора СГ и карбонат-ионы С03~. Наименее препятствующими являются сульфат-ионы

S042"

4. Скорость отмирания Escherichia coli зависит от концентрации в воде ионов меди и перекиси водорода: при дозе 0,7. 1,6мг/ дм меди и 3,6.6 мг/ дм3 перекиси водорода гибель кишечной палочки наступает через

3 3

10 минут, а при дозе 0,04.0,08 мг/дм меди и 1,4.2,1 мг/ дм перекиси водорода необходимый бактерицидный эффект достигается через 30.40 минут контакта.

6. Определены оптимальные параметры (оптимальная зона) работы установки ДЭР, находящиеся в пределах: скорость движения жидкости через диафрагму - 0,03.0,13 м/с, напряжение на электродах - 900. 1800 В. Количество отверстий пота в диафрагме для оптимальной зоны в зависимости от расхода воды через реактор #рсак (м /ч) рассчитывается по формуле: Чотв 3073 * <7реак

7. Определение концентрации ионов меди С (мг/дм ) в получаемом дезинфицирующем агенте рассчитывается в зависимости от разности электропроводности воды а (См/см) до и после обработки ДЭР по уравнению: С =1402 • <7-0,078.

9. На основании технико-экономического сравнения вариантов обеззараживания сточных вод установлено, что для очистных сооружений производительностью 38 м3/ч экономический эффект от внедрения технологии обеззараживания диафрагменным электрическим разрядом составляет 915 тыс. руб. по сравнению с хлорированием, 141,5 тыс. руб. по сравнению с УФ обработкой и 2534,2 тыс. руб. по сравнению с озонированием. Удельные суммарные затраты на обеззараживание при использовании предлагаемой технологии составляют 2,73 руб./м .

Библиография Юдин, Артем Сергеевич, диссертация по теме Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов

1. А.с. 2152359 РФ, С 02 F 1/467. Устройство для очистки и обеззараживания воды высоковольтными электрическими разрядами / Н.Д. Рязанова, К.Н. Рязанов, О.Б. Ковальчук. Заявл. 20.01.99; Опубл. 10.07.00. Бюл. № 7.- 4 е.: ил.

2. А.с. 2136600 РФ, С 02 F 1/46, 7/00. Реактор и способ очистки воды / С.Г. Боев, В.М.Муратов, Н.П.Поляков, Н.А. Яворовский; Заявл. 16.12.97; Опубл. 10.09.99. Бюл. № 23. 4 е.: ил.

3. А.с. 2286951 РФ, С 02 F 1/467. Способ обеззараживания воды / Ф.Г. Рутберг, В.А. Коликов, В.Е. Курочкин, Л.К. Панина; Заявл. 07.09.04; Опубл. 10.11.08. Бюл. №31.-13 е.: ил.

4. А.с. 2334683 РФ, С 02 F 1/467. Способ очистки воды / Е.М. Силкин; Заявл. 04.08.05; Опубл. 27.09.08. Бюл. № 27. 6 е.: ил.

5. Абрамов Н.Н. Водоснабжение. Учебник для вузов. Изд. 2-е, пере-раб. и доп. / Н.Н. Абрамов М.: Стройиздат, 1984. - 480 с.

6. Авчинников А.В. О способах консервации питьевой воды на автономных объектах (обзор) / А.В. Авчинников, Ю.А. Рахманин, Е.Г. Жук, Е.Н. Рыжова // Гигиена и санитария. 1996. - № 2. — С. 9-13.

7. Азизов Э.А. Методы обеззараживания воды электрическими разрядами / Э.А. Азизов, А.И. Емельянов, В.А. Ягнов // Прикладная физика. — 2003.- №2.-С. 26-30.

8. Алексеев Л.С. Контроль качества воды: Учебник. 3-е изд., пере-раб. И доп. / Л.С. Алексеев. - М.: ИНФРА-М, 2004. - 154 с.

9. Аристова Н.А. Особенности осуществления реакций под действием вспышечного коронного электрического разряда / Н.А. Аристова, И.М. Пискарев // Журнал технической физики. 2002. - Т. 72, вып. 10. — С. 41-44.

10. Ахмадеев В.В. Применение метода УФ облучения для обеззараживания сточных вод / В.В. Ахмадеев, С.В. Волков, С.В. Костюченко,

11. А.В. Красночуб, Н.Н. Кудрявцев, А.В. Якименко // Вода и экология. 2000. -№2.-С. 45-56.

12. Ашмарин И.П. Статистические методы в микробиологических исследованиях / И.П. Ашмарин, А.А. Воробьева. Л.: Медиздат, 1962. — 180 с.

13. Бабко А.К. Количественный анализ / А.К. Бабко, И.В. Пятнецкий. -М.: Высш. шк., 1968. 496 с.

14. Басин Д.Л. Обеззараживание воды с использованием электролиза / Д.Л. Басин, О.Д. Минц, А.Г. Машицкий // Современные высокоэффективные методы обеззараживания питьевой воды. Материалы семинара. — 1987. — С. 86-91.

15. Богомолов М.В. Международный конгресс озоновых и ультрафиолетовых технологий в Лос-Анджелесе // М.В. Богомолов, А.В. Коверга, С.В. Волков, С.В. Костюченко, М.Е. Кузьменко // Водоснабжение и санитарная техника. 2008. - № 4. - С. 47-53.

16. Буртовой С.П. Метод количественной оценки интенсивности процессов отмирания микроорганизмов под воздействием дезинфектантов / С.П. Буртовой, Т.В. Чикитева, В.Д. Болотов // Санитария и гигиена. 1984. -№ И.-С. 33-36.

17. Васильев С.А. Обеззараживание воды ультрафиолетовым излучением. Особенности применения / С.А. Васильев, С.В. Волков, С.В. Костюченко // Водоснабжение и санитарная техника. — 1998. № 1. - С. 28.

18. Василяк Л.М. Применение ультразвука для обеззараживания воды / Л.М. Василяк, Н.Н. Кудрявцев, С.В. Костюченко, А.Д. Смирнов // Водоснабжение и санитарная техника. — 2007. — № 8. — С. 6-9.

19. Вилков К.В. Обеззараживающее действие мощного импульсного электрического разряда в воде II. Экспериментальные результаты / К.В. Вилков, А.Л. Григорьев, Ю.А. Нагель, И.В. Уварова // Письма в ЖТФ. -2004. Т. 30, вып. 7. - 48-53.

20. ВознаяН.Ф. Химия воды и микробиология / Н.Ф. Возная. М., Высш. шк., 1979.-340 с.

21. Воронов Ю.В. Водоотведение и очистка сточных вод. Учебник для вузов / Ю.В. Воронов, С.В. Яковлев. — М.: Изд. Ассоциации строительных вузов, 2006. 704 с.

22. Временная методика определения предотвращенного экологического ущерба -М., 1998.

23. Вторушина К.А. Экспериментальное обоснование применения диа-фрагменного электрического разряда в технологии обеззараживания сточных вод / К.А. Вторушина, А.С. Юдин, И.Ф. Суворов // Вестник гражданских инженеров. 2008. - № 4 (17). - С. 84-86.

24. Вторушина К.А. Бактерицидные свойства растворов, обработанных электрическим разрядом / К.А. Вторушина, А.С. Юдин, Е.А. Железнова // Вест, междунар. акад. наук экологии и безопасности жизнедеятельности. — 2008. Т. 13, № 3 (приложение). - С. 200-203.

25. Вторушина К.А. Применение электроразрядной технологии для обеззараживания сточных вод / К.А. Вторушина, А.С. Юдин, Е.А. Железнова, Т.Л. Соловьева, И.Ф. Суворов // Вестник Рос. ВМедА. 2008. - № 3 (23) Приложение 2 (Ч. I). — С. 466.

26. ГончарукВ.В. Современное состояние проблемы обеззараживания воды / В.В. Гончарук, Н.Г. Потапченко // Химия и технология воды. 1998. -Т. 20, №2.-С. 190-217.

27. Гутенев В.В. Использование ионов меди в системах водоснабжения / В.В. Гутенев, И.А. Денисова, И.О. Монтвила, А.И. Ажгиревич, Е.Н. Гутенева // Водоснабжение и санитарная техника. 2002. — № 1. — С. 14-16.

28. Дамаскин Б.Б. Электрохимия: Учебное пособие для хим. фак. унтов / Б.Б. Дамаскин, О.А. Петрий. — М.: Высш. шк., 1987. — 295 с.

29. Драгинский В. Л. Озонирование в процессах очистки воды /

30. B.JI. Драгинский, Л.П. Алексеева, В.Г. Самойлович. М.: ДеЛи принт, 2007. - 400 с.

31. Дробышевский Э.М. Сферический диафрагменный разряд в электролитах / Э.М. Дробышевский, Ю.А. Дунаев, С.И. Розов // Журнал технической физики. 1973. - Т. 43, № 6. - С. 1217-1221.

32. Дрожжин А.П. Импульсный диафрагменный разряд в жидкости / А.П.Дрожжин, А.М.Карташов // Динамика сплошной среды, сборник научных трудов, докладов 6-го научного семинара СИГ по акустике неоднородных сред. Новосибирск, 2001. — вып. 117. — С. 130—132.

33. ЖукЕ.Г. Надежность обеззараживающего действия импульсных электрических разрядов при обработке воды / Е.Г. Жук // Микробиология, эпидемиология и иммунология. — 1979. № 4. — С.92—96.

34. Загорский В.А. Методы обеззараживания сточных вод / В.А. Загорский, М.Н. Козлов, Д.А. Данилович // Водоснабжение и санитарная техника. -1998.-№2.-С. 2-5.

35. Иванов В.Г. Обеззараживание. Альтернатива традиционным методам / В.Г Иванов, М.М. Хямяляйнен // Вода и экология. 2000. — № 1.1. C. 16-20.

36. Интенсификация процессов обеззараживания воды. Под ред. Куль-ского Л.А. Киев: Наук, думка, 1978. - 96 с.

37. КожернякИ.Г. Применение диоксида хлора' в качестве дезинфицирующего средства для обработки воды / ИГ. Кожерняк, О.П. Ромашин, В.И. Миркис // Водоснабжение и санитарная техника. 1997. — Jsfo 10. - С. 10-12.

38. Кожерняк И.Г. Сравнительная оценка технологии получения диоксида хлора / И.Г. Кожерняк // Водоснабжение и санитарная техника. — 2000. — № 10.-С. 5-7.

39. Коликов В.А. Пролонгированная микробная устойчивость воды, обработанной импульсными электрическими разрядами / В.А. Коликов, и др. // Журнал технической физики. — 2007. Т. 77, вып. 2. - С. 118-125.

40. Костюченко С.В. Технологические особенности выбора оборудования для обеззараживания воды УФ-излучением /С.В. Костюченко, и др. // Водоснабжение и санитарная техника. 2003. — № 3. — С. 21-24.

41. Костюченко С.В. Требования к современному оборудованию для обеззараживания питьевой воды ультрафиолетовым излучением / С.В. Костюченко, С.А. Васильев, С.В. Волков, А.В. Якименко // Водоснабжение и санитарная техника. 1998. - № 11. — С. 2—5.

42. Костюченко С.В. УФ-технология в практике обеззараживания питьевых и сточных вод / С.В. Костюченко // Водоснабжение и санитарная техника. 2006. - № 4. - С. 33-35.

43. Кульский Л.А. Основы химии и технологии воды / JI.A. Кульский. -Киев: Наук, думка, 1991. — 586 с.

44. Кульский Л.А. Теоретические основы и технология кондиционирования воды / Л.А. Кульский. Киев: Наук, думка, 1980. — 564 с.

45. Кульский Л.А. Электрохимия в процессах очистки воды / Л.А. Кульский, В.Д. Гребенюк, О.С. Савлук. Киев: Техника, 1987. - 220 с.

46. Лапшакова К.А. Применение диафрагменного разряда для обеззараживания воды в плавательных бассейнах / К.А. Лапшакова, А.С. Юдин, И.Ф. Суворов // Вода и экология: Проблемы и решения. — 2009. — № 2. — С. 40-44.

47. Лиштван И.И. Применение ионов меди при обеззараживании сточных вод животноводческих комплексов / И.И. Лиштван, Е.В. Гапанович, В.М. Крайко // Химия и технология воды. 2006. - Т. 28, № 3. - С. 289-296.

48. Ломанович К.А. Разработка методов спектрального экспресс анализа водных ресурсов с помощью диафрагменных разрядов / К.А. Ломанович

49. B.C. Тесленко // Тр. 3-его Междунар. науч. конгресса "ГЕО-Сибирь-2007", Новосибирск, СГГА, 2007. Т. 3. - С. 125-129.

50. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии / Ю.Ю. Лурье. — М.: Химия, 1971-456 с.

51. Максимов А.И. Сопоставление активирующего действия тлеющего и диафрагменного разрядов в водных растворах / А.И. Максимов, И.К. Стройкова // Электронная обработка материалов. 2003. - № 1 (219). —1. C. 52-58.

52. Месяц Г.А. Импульсная энергетика и электроника / Г.А. Месяц. — М.: Наука, 2004.-704 с.

53. Методические указания по санитарно-биологическому анализу воды поверхностных водоемов: (методические указания) / Г.А. Багдасарян, Ю.Г. Талаева, Л. Е. Корж и др.. М.: Изд-во МЗ СССР, 1981. - 36 с.

54. Методы санитарно-микробиологического анализа питьевой воды (методические указания). М. -.Медиздат, 1997. — 36 с.

55. Мочалов И.П. Очистка и обеззараживание сточных вод малых населенных мест: В условиях крайнего Севера / И.П. Мочалов, И.Д. Родзиллер, Е.Г. Жук. Л;: Стройиздат, 1991. - 160 с.

56. Мурашко Е.И. Механизм интенсификации антимикробного действия активного хлора медью / Е.И. Мурашко, М.К. Малышева, О.С. Савлук,

57. В.В. Гончарук, Т.И. Левадная // Химия и технология воды. —2006. Т. 28, №6. -С. 593-603.

58. Невский О.И. Анодное растворение меди в хлорном и нитратном растворах в гальваническом режиме / О.И. Невский, В.И. Волков, Е.М, Румянцев и др.. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 1982. - 25. — № 2. - С. 203-207.

59. Николадзе Г.И. Технология очистки природных вод / Г.И. Николад-зе. М.: Высш. Шк. - 1987. - 479 с.

60. О воде и водоочистке / Водоочистка. — 2005. — № 1. — С. 3-12.

61. Орлов В.А. Озонирование воды / В.А.Орлов. М.: Стройиздат, 1984. - 88 с.

62. Перекись водорода и перекисные соединения: под ред М.Е. Позина. -Л.: Госхимиздат, 1951 -478 с.

63. Перечень предельно допустимых концентраций и ориентировочно безопасных уровней воздействия вредных веществ для рыбохозяйственных водоемов. -М.: Колос, 1993. — 150 с.

64. Пискарев И.М. Условия инициирования активными частицами из газовой фазы реакций в жидкости / И.М. Пискарев // Журнал физической химии. 1998. - Т. 72, № 11.-С. 1976-1983.

65. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. СанПиН 2.1.4.1074-01 М., 2002. - 67 с.

66. Поздеев O.K. Медицинская микробиология / O.K. Поздеев,

67. B.И. Покровский. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2005. - 768 с.

68. Потапченко Н.Г. Обеззараживание воды при совместном воздействии пероксида водорода и ионов меди / Н.Г. Потапченко, В.В. Илляшенко, О.С. Савлук // Химия и технология воды. 1995. - Т. 17, № 1. - С. 78-84.

69. Пяткин К.Д. Микробиология с вирусологией и иммунологией / К.Д. Пяткин, Ю.С. Кривошеин. М.: Медицина, 1975. - 352 с.

70. Разумовский Э.С. Очистка и обеззараживания сточных вод малых населенных пунктов. 2-е изд., перераб. и доп. / Э.С. Разумовский, Г.Л. Мед-риш, В.А. Казарян. М.: стройиздат, 1986. - 173 с.

71. Савлук О.С. Исследования по созданию новых методов обеззараживания воды / О.С. Савлук // Тезисы докладов 1-й Всесоюзной конференции «Микробиология очистки воды». Киев: наук. Думка, 1982. - С. 46-48.

72. Савлук О.С. Антимикробные свойтсва меди / О.С. Савлук, И.П. Томашевская, Л.П. Бахурская // Химия и технология воды. 1996. — Т. 8, №6.-С. 65-67.

73. Савлук О.С. Интенсификация обеззараживания воды гипохлоритом натрия в присутствии ионов меди или серебра / О.С. Савлук, И.П. Томашевская, В.Н. Косинова // Химия и технология воды. — 1990. — Т. 12, № 1. —1. C. 74-78.

74. Савлук О.С. Применение ионов меди в водоподготовке / О.С. Савлук, И.П. Томашевская, В.Н. Косина // Химия и технология воды. 1991 -Т. 13, №5.-С. 471-473.

75. Селюков А.В. Применение пероксида водорода в технологии очистки сточных вод / А.В. Селюков, Ю.И. Скурлатов, Ю.П. Козлов // Водоснабжение и санитарная техника. 1999. - № 12. - С. 25-27.

76. Слипченко А.В. Современное состояние методов окисления примесей воды и перспективы хлорирования / А.В. Слипченко, JI.A. Кульский, Е.С. Мацкевич // Химия и технология воды. 1990. - Т. 12, № 4. - С. 34-38.

77. Справочник химика: Химическое равновесие и кинетика. Свойства растворов. Электродные процессы. Второе изд. / Под ред. П.Б. Никольского. -М.: Химия, 1965.- 1008 с.

78. Старик Д.Э. Как рассчитать эффективность инвестиций / Д.Э. Старик. М.: Финстатинфом, 1996. - 93 с.

79. Стройкова И.К. Обеззараживание растворов тлеющим и диафрагменным разрядами атмосферного давления / И.К.Стройкова, А.И.Максимов // Электронная обработка материалов. 2002. - № 6. — С. 43-^19.

80. Суворов И.Ф. Новый электрофизический способ очистки и обеззараживания сточных вод / И.Ф. Суворов, К.А. Лапшакова, А.В. Миткус, Б.Г. Пляскин, В.М. Ковалевский // Экономика природопользования и природоохраны: сб. статей. — Пенза, 2005. С. 200-202.

81. Сытник И.А. Электрогидравлическое действие на микроорганизмы / И.А. Сытник. — Киев: Здоров'я, 1982. — 94 с.

82. Тесленко B.C. Генерация автоколебательных процессов при диа-фрагменном разряде в электролите / B.C. Тесленко, П.А. Дрожжин, A.M. Карташов // Письма в ЖТФ. 2001. - Т. 27, вып. 20. - С. 83-88.

83. Хавезов И. Атомно-абсорбционный анализ: Пер. с болг. Г.А. Шейниной / Под ред. С.З. Яковлевой / И. Хавезов, Д. Цалев. — Л.: Химия, 1983. -144 с.

84. Черкинский С.Н. Обеззараживание питьевой воды / С.Н. Черкинский, Н.Н. Трахтман. М.: Медгиз, 1962. - 182 с.

85. Черкинский С.Н. Обеззараживание питьевой воды: руководство по гигиене водоснабжения / С.С. Черкинский, Н.Н. Трахман М.: Медицина, 1975.-328 с.

86. Шамб У. Перекись водорода: Пер. с англ. Г.Д. Вигдоровича / Под ред. д.т.н. А.И. Горбанева./ У. Шамб, Ч. Сеттфилд, Р. Вентворс. М.: изд иност. лит., 1958. - 578 с.

87. Шевченко М.А. Окислители в технологиях водообработки / М.А. Шевченко, В.В. Лизунов. Киев: Наук, думка, 1980. - 250 с.

88. Эль Ю.Ф. Сравнительная оценка методов дезинфекции сточных вод / Ю.Ф. Эль, Е.И. Филимонова // Водоснабжение и санитарная техника. — 1996.-№6. -С. 24-25.

89. Юткин JI.A. Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности / Л.А. Юткин.- Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1986.-253 с.

90. Яворовский Н.А. Очистка воды с применением электроразрядной обработки / Н.А. Яворовский, В.Д.Соколов, Ю.Л. Сколубович, И.С. Ли // Водоснабжение и санитарная техника. 2000. — № 1. — С. 12—14.

91. Analytical Methods for Atomic Absorption Spectrophotometry. Norvalk, Conn.: Perkin-Elmer, 1976. 300 p.

92. Blume T. Wastewater disinfection using ultrasound and UV light /Т. Blume, I. Martinez, U. Neis // TU Hamburg-Hamburg Reports on Sanitary Engineering.-2002.-No 35.-C. 117-128.

93. Davies R.A. Glow Discharge Electrolysis. Part I. The Anode Formation of Hydrogen Peroxide in Inert Electrolytes / R.A. Davies, A. Hickling.// J. Chem. Soc. 1952. - P. 3595-3602.

94. De Baerdemaeker F. Capillary underwater discharges in repetitive pulse regime / F. De Baerdemaeker, M. Monte, C. Leys // Czechoslovak Journal of Physics. 2004. - Vol. 54, Suppl. C. - P. 1062-1067.

95. Edebo L. Influence of the conductivity of the discharge liquid on the mi-crobisidal effect of transient electric arcs in aqueous systems / L. Edebo, T. Holme, I. Selin // Appl. Microb. 1969. - No 17(1). - P. 59-62.

96. Edebo L. The effect of the pressure shock wave and some electrical quantities in the microbisidal effect of transient electric arcs in aqueous systems / L. Edebo, I. Selin // J. Gen. microb. 1968. - No 50. - P. 253-259.

97. Esteves F. Electrochemical degradation of C.I. reactive Orange 16 in the presence of H2O2/CU4" ions / F. Esteves, E. Sousa // The Second International Conference of Applied Research on Textile, CIRAT 2, Monastir, Tunisia, 2006.

98. Fridman A.A. Model of the Gliding Arc / A.A. Fridman, ;A. Petrousov, J. Chapelle, J.M. Cormier, A. Czernichowski, H. Lesueur, J. Stevefelt // J. Phys. — 1994. No 4. - P. 1449-1465.

99. Hoeben W.F.L.M. Pulsed corona-induced degradation of organic materials in water: PhD thesis / W.F.L.M Hoeben. TU Eindhoven, 2000. - 164 p.

100. Kim T.N. Antimicrobial effects of metal ions (Ag+, Cu2+, Zn2+) in hy-droxyapatite / T.N. Kim, Q.L. Feng, J.O. Kim, J. Wu // Journal of materials science: materials in medicine. 1999. — No 9. - P. 129-134.

101. Laroussi M. Non-Equilibrium Diffuse Discharge in Atmospheric Pressure Air / M. Laroussi, X. Lu, C.M.A. Malott. // Plasma Sources Sci. Technol. — 2003. Vol. 12, No 1. - P. 53-56.

102. Lisitsyn I.V. Streamer Discharge Reactor for Water Treatment by Pulsed Power / I.V. Lisitsyn, H. Nomiyama, S. Katsuki, H. Akiyama // Rev. Sci. Instrum. 1999. - Vol. 70, No 8. - P. 3457-3462.

103. Locke B.R. Electrohydraulic Discharge and Nonthermal Plasma for Water Treatment / B.R. Locke, M. Sato, P. Sunka, M.R. Hoffmann, J.-S. Chang // Ind. Eng. Chem. Res. 2006. - Vol. 45, No 3. - P. 882-905.

104. Lukes P. Water Treatment by Pulsed Streamer Corona Discharge Ph.D. Thesis / P. Lukes. Prague, Institute of Plasma Physics AS CR, 2001. - 117 p.

105. Malik M. Water purification by electrical discharges / M. Malik, A. Gaffar, S.A. Malik // Plasma Sourses Science and Technology. 2001. - No 10. -P. 82-91.

106. MoreauM. Effect of the Gliding Arc Discharges on Erwinia spp / M. Moreau, M.G.J. Feuilloley, N. Orange, J.L. Brisset // J. Appl. Microbiol. -2005.-Vol. 98.-P. 1039-1046.

107. Nakajima A. Electron Spin Resonance Study of Copper Biosorption by Bacteria / A. Nakajima // Water Research. 2002. - Vol. 36. - P. 2091-2097.

108. Ping G. Comparison of Antibacterial Ability of Copper and Stainless Steel / G. Ping, Z. Wen, T. Hui, Z. Xinai, J. Litong, F. Zhen, W. Zirong // Front. Chem. China. 2007. No 2(2). - P. 209-212.

109. Sano N. Decomposition of Phenol in Water by a Cylindrical Wetted-Wall Reactor Using Direct Contact of Gas Corona Discharge / N. Sano, D. Yamamoto, T. Kanki, A. Toyoda // Ind. Eng. Chem. Res. 2003. - No 42. - P. 5423-5428.

110. Sato M. Decoloration of Dyes in Aqueous Solution by Pulsed Discharge Plasma in Water through Pinhole / M. Sato, Y. Yamda, A.T. Sugiarto // Trans. Inst. Fluid Flow Machinery. -2000. Vol. 107. - P. 95-100.

111. Sato M. Formation of Chemical Species and Their Effects on Microorganisms Using a Pulsed High-Voltage Discharge in Water / M. Sato, T. Ohgiyama, J.S.Clements // IEEE Trans, on Industry Appl. 1996. - Vol. 32, No 1. -P. 106-112.

112. Sato M. High-Efficiency Sterilizer by High-Voltage Pulse Using Concentrated-Field Electrode System / M. Sato, M. Ishida, A.T. Sugiarto, T. Ohshima,

113. H. Taniguchi // EEE Trans, on Industry Appl. 2001. - Vol.37, No 6. -P.1646-1650.

114. Stara Z. Organic Dye Decomposition by DC Diaphragm Discharge in Water: Effect of Solution Properties on Dye Removal / Z. Stara, F. Krcma, M. Ne-jezched, J.D. Skalny // Desalination. 2009. - Vol. 239. - P. 283-294.

115. Stara Z. The study of H2O2 generation by DC diaphragm discharge in liquids / Z. Stara, F. Krcma // Czechoslovak Journal of Physics. 2004. - Vol. 54, Suppl. C.-P. 1050-1055.

116. Suarasan I. Experimental Characterization of Multi-Point Corona Discharge Devices for Direct Ozonization of Liquids / I. Suarasan, L. Ghizdavu,

117. Ghizdavu, S. Budu, L. Dascalescu // J of Electrostatic. — 2002. Vol. 54, Issue 2. -P. 207-214.

118. Sugiarto A.T. Formation of Radicals in Aqueous Solution by Pulsed Discharge Using Ring-to-Cylinder Electrode System / A.T. Sugiarto^ M. Sato,

119. Т. Ohshima, J.D. Skalny // ESA JST Joint Symposium, Kyoto, Japan, 2000. -P. 155-163.

120. Sunka P. Generation of chemically active species by electrical discharges in water / P. Sunka, V. Babycky, M. Clupek, M. Simek // Plasma Sources Science and Technology. 1999. - Vol. 8. - P. 258-265.

121. Von Gunten U. Ozonation of drinking water: Part I. oxidation kinetics and product formation / U. Von Gunten // Water Res. 2003. - № 37. -P. 1443-1467.

122. Woodward R. Review of the bacterial effectiveness of silver / R. Woodward // J. Am. Wat Wks. Assoc. 1963. - Vol. 55, № 7. - P. 881-886.

123. Yong-Jun L. Phenol Degradation by a Nonpulsed Diaphragm Glow Discharge in an Aqueous Solution / L. Yung-Jun, J. Xuan-Zhen // Environmental Science and Technology. 2005. - Vol. 39. - No 21. - P. 8512-8517.

124. Zhang L. Organic Dye Removal from Aqueous Solution by Pulsed Discharge on the Pinhole / L. Zhang , B. Sun, X. Zhu // J of Electrostatic. — 2009. -Vol. 69. P. 62-69.

125. Zhang R.B. Enhancement of the Plasma Chemistry Process in a Three-Phase Discharge Reactor / R.B. Zhang, W. Yan, G.F. Li // Plasma Sources Sci. Technol. 2005. - Vol. 14. - P. 308-313.

Похожие работы

Строительство
05.23.00