СПОСОБ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 1995 года по МПК C02F1/46 C02F11/00 

Изобретение относится к охране окружающей среды и может быть использовано при обработке осадков, зараженных яйцами гельминтов.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ обеззараживания сточных вод путем воздействия на них высоковольтным импульсным электрическим полем.

Для повышения эффективности процесса обеззараживания сточных вод и интенсификации при его осуществлении сточные воды подвергают ультразвуковой обработке в диапазоне частот 12-25 кГц при одновременном воздействии высоковольтного импульсного электрического поля, создаваемого импульсом напряжения с амплитудой (1,5-2,5)˙10³ В, скоростью нарастания напряжения 5˙10 2˙10⁵ кВ/мкс и скважностью между импульсами (0,2˙10^-3 5) с.

Однако при двойном воздействии электрического поля и ультразвука усложняется способ и установка и требуются дополнительные энергозатраты, ведущие к удорожанию процесса обеззараживания сточных вод. Кроме того, в описанном способе нет сведений о возможности уничтожения гельминтов.

Цель изобретения уничтожение гельминтов в осадках сточных вод при снижении энергозатрат и упрощение способа.

Для этого в способе обеззараживания сточных вод и их осадка, заключающемся в воздействии на них высоковольтным электрическим полем, согласно изобретению на обрабатываемую среду воздействуют электромагнитным полем с частотой 50-250 кГц и напряженностью поля в среде E ≥ 100 В/см.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что предлагаемый способ соответствует критерию "Новизна", так как имеет отличительные признаки.

Сравнение предлагаемого способа не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области не позволило выявить в них признаки, отличающие предлагаемый способ от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "Существенные отличия".

При создании в обрабатываемой среде напряженности электрического поля Е > 100 В/см в диапазоне частот 50-250 кГц происходит уничтожение гельминтов. Физико-химическое воздействие на осадок заключается в избирательном воздействии на гельминты токами высокой частоты, вследствие чего происходит разрушение внешней оболочки микроорганизма. Использование только электрического поля (в прототипе электрическое поле используется при одновременном воздействии ультразвуком) упрощает способ и уменьшает энерговклад в единицу объема. Согласно экспериментальным данным в предлагаемом способе энерговклад составляет W 150-10 Дж/см³ при напряженности поля в среде Е > 100 В/см. Если напряженность поля Е < 100 В/см, то эффект отрицательный, хотя энерговклад в кубический сантиметр прежний W 150-160 Дж/см³.

Уменьшение частоты генератора ВЧ ниже 50 кГц нецелесообразно, так как для полного уничтожения гельминтов необходимо увеличивать время воздействия на осадок сточных вод, а это приводит к увеличению энергозатрат. Увеличение частоты генератора ВЧ выше 250 кГц приводит к дополнительным потерям энергии, обусловленным скин-эффектом (ток идет по поверхности) и еще тем, что преобразование электроэнергии в энергию ВЧ поля идет с еще более меньшим КПД.

На чертеже изображена схема установки для обеззараживания сточных вод и их осадка.

Установка состоит из генератора 1 ВЧ колебаний, ВЧ конденсатора 2 и камеры 3 с исходной жидкостью для обеззараживания.

Способ обеззараживания сточных вод и их осадков осуществляется следующим образом.

В камеру 3 осадок подается с помощью насосной установки. В камере, представляющей собой стеклянную трубу, осадок под давлением перемещается. Стекло выбрано из-за его хорошей электрической прочности и в него вмонтированы электроды ВЧ конденсатора. Осадок, подвергаемый обеззараживанию, движется, будучи равномерно распределенным по внутреннему сечению камеры трубы. ВЧ конденсатор подключается к ВЧ генератору. Внутри камеры создается электрическое поле с частотой 50-250 кГц и напряженностью не менее 100 В/см.

Экспериментальные данные приведены в таблице, откуда видно, что в частотном диапазоне Δ f 50-250 кГц при напряженности поля в среде Е ≥ 100 В/см и энерговкладе W≈150 Дж/см³ получается положительный результат, т.е. гельминты погибают.

В результате избирательного воздействия на гельминты токами высокой частоты происходит разрушение внешней оболочки микроорганизмов. Энерговклад определялся по времени воздействия на среду. Из результатов таблицы следует, что величина W≈150 Дж/см³ является пороговой энергией. В нашем случае при электрической мощности генератора ВЧ Р 0,7 Вт и коэффициенте преобразования электрической энергии в энергию ВЧ поля η≈0,1 энерговклад W≈150 Дж/см³ в обрабатываемую среду достигался за t 600 с.

Биологический контроль за состоянием осадка проводился по всплытию яиц гельминтов в растворе азотнокислого натрия с дальнейшим определением среди них живых или неживых по различию в окрашивании.

В предлагаемом способе положительный эффект достигается с применением маломощных генераторов тока ВЧ, т.е. с относительно малой амплитудой выходного напряжения (Е≈100 В/см), а энерговклад W≈150 Дж/см³ достигается временем воздействия.

Использование предлагаемого способа обеззараживания сточных вод и осадка по сравнению со способом-прототипом позволяет эффективно обезвредить осадок сточных вод от гельминтов, значительно снизить энергозатраты за счет замены электрического поля и ультразвукового воздействия электрическим полем с частотой 50-250 кГц и напряженностью поля в среде 100 В/см, а также упростить и удешевить способ и установку для его осуществления.

Использование предлагаемого способа по сравнению со способом-аналогом позволяет снизить энергозатраты примерно в 10 раз (150-160 Дж/см³ вместо 1600 Дж/см³) и повысить эффективность очистки осадка сточных вод.

Использование: при обработке и обеззараживании сточных вод городской канализационной сети электрическими методами. Сущность изобретения: в жидкость, которая подлежит обработке, вводятся электроды, подключенные к генератору импульсов ВЧ. При включении генератора в жидкости при созданной напряженности E≥ 100 В/см и частоте f = 50 - 250 кГц происходит деструкция микроорганизмов и яиц гельминтов. 1 ил., 1 табл.

СПОСОБ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ СТОЧНЫХ ВОД и их осадка, заключающийся в воздействии на них высоковольтным электрическим полем, отличающийся тем, что, с целью уничтожения гельминтов при снижении энергозатрат и упрощения способа обеззараживания, воздействие электрическим полем осуществляют частотой 50 - 250 кГц при напряженности ≥ 100 В/см.