Отправить заявку

Продукция / Обеззараживание воды холодной плазмой


Форма заявки

Обеззараживание воды холодной плазмой

Очистка и обеззараживание воды с помощью плазмохимического реактора. Обеззараживание активного ила.

Вода — ценнейший для нашей планеты природный ресурс, от общего количества и качества которого напрямую зависит дальнейшее существование человеческой цивилизации. Причем 97,5% всех водных запасов Земли — это соленая морская вода, непригодная для питья и земледелия, а из оставшихся 2,5% пресной воды доступны для пользования 0,26% общих запасов (остальное за­ключено в покровных и горных ледниках). По оценкам Всемирного совета по водным ресурсам, сегодня около 1,1 млрд. человек на планете не имеют в достатке чистой воды, пригодной для питья, более 5 млн. человек ежегодно умирают от болезней, переносимых водой, а уже к 2025 году примерно половина населения Земли будет испытывать ее нехватку.

Исходя из этого достаточно очевидно, что одним из социально-экономических приоритетов XXI века будет поиск экологически безопасных и, что не менее важно, низкозатратных и технологически эффективных процессов очистки воды. Оценочная емкость мирового рынка по водоочистным технологиям для подготовки только питьевой воды сегодня составляет порядка 300 млрд. долларов США с дальнейшим неизбежным увеличением пропорционально росту народонаселения и экологических проблем. Однако, к сожалению, большое разнообразие химического и биологического состава вод различного происхождения из подземных и поверхностных источников не позволяет рассчитывать на создание в обозримом будущем универсального метода доведения качества воды до нормативных экологических и санитарно-эпидемиологических требований.

В настоящее время среди новых технологий по обработке и обеззараживанию воды, по мнению многих независимых экспертов, наиболее перспективны окислительные фотохимические процессы, объединенные термином Advanced Oxidation Processes (AOP), включающие методы одновременного воздействия УФ-излучения и окислителей, естественных для природной среды (озона, перекиси водорода и др.). К технологиям АОР можно отнести и используемый нами импульсный электрический разряд в многофазной среде с генерацией холодной плазмы.

Технология электроимпульсной обработки воды и промышленных стоков представляет собой, так называемый деструктивный метод, в основу которого, в отличие от регенеративных методов, удаляющих примеси из воды в твердую (адсорбция), газовую (десорбция) или неводную жидкую (экстракция) фазы, положено внесение химических изменений в структуру и состав молекул примесей (плазмохимия). Причем наиболее действенным превращением является окисление веществ, которое также служит наиболее эффективным средством в отношении микроорганизмов, в том числе и патогенных.

При упомянутых выше электрических разрядах в газе возникает особый вид плазмы. Данное плазменное состояние имеет ряд особенностей, отличающих его от других. Прежде всего, оно не является равновесным, т.е. нет температурного равновесия между различными компонентами плазмы — электронами, ионами и нейтральными частицами (атомами и молекулами). Энергию в основном от электрических источников получают электроны. Из-за большого различия их масс и масс ионов они передают ионам небольшую часть своей кинетической энергии. Если пересчитать среднюю кинетическую энергию электронов в соответствующие тепловые единицы, то типичные значения "температуры" электронов составят 30000÷50000 K. При этом температура, соответствующая поступательной энергии тяжелых частиц, может мало отличаться от комнатной, т.е. емкость с такой плазмой даже может не ощущаться нагретой «на ощупь» по сравнению с температурой окружающей среды. По этой причине газоразрядную плазму называют низкотемпературной или холодной.

Низкотемпературная плазма в настоящее время достаточно широко используется для решения многих производственных задач. Наиболее привлекательные аспекты ее применения связаны с тем, что по сравнению с традиционными химико-технологическими процессами плазменные процессы потенциально являются экологически чистыми, а также существенно менее энергозатратными. При этом нами получены удельные энерговклады до 10–20 кВт на кубический сантиметр разрядного промежутка, что на два порядка превосходит достигнутые кем-либо ранее величины. При этом из-за малого объема разрядной камеры плазмохимического реактора интегральные затраты электрической энергии получаются относительно небольшими. Большая величина энерговклада при небольших суммарных затратах электроэнергии позволяет рассчитывать на создание компактных и чрезвычайно эффективных плазмохимических реакторов, что значительно удешевляет технологию.

На разбавленные водный раствор в плазмохимическом реакторе воздействуют радикалы и легкие частицы плазмы газового разряда, в том числе ускоренные электроны. При этом химические изменения претерпевает преимущественно взвешенное или растворенное в воде вещество. Вода при этом временно переходит в химически активное состояние, которое характеризуется возникновением относительно короткоживущих и стабильных продуктов радиолитического разложения. Первые из названных – осколки разрушенных молекул воды – свободные радикалы Н+ и ОН-. Они образуются в результате облучения воды легкими частицами. Вторые – молекулярные – Н2 и Н2О2. К первичным продуктам радиолиза воды относят и атомы водорода, кислорода, радикал НО2, а также гидратированный электрон.

Метод очистки и обеззараживания сточных вод различного происхождения и доочистки (подготовки) питьевой воды плазмой газового разряда заключается в одновременном воздействии на воду или водный раствор всей совокупности факторов в малом объеме разрядной камеры плазмохимического реактора. Эти факторы представляют собой различные воздействия на обрабатываемую среду в виде электромагнитного излучения (в инфракрасной, ультрафиолетовой и видимой областях спектра), ударных акустических волн, потоков заряженных частиц, а также переменного электрического и магнитного поля.

Разрядная камера плазмохимического реактора упрощенно устроена следующим образом. На внутреннюю цилиндрическую поверхность электрода (катода или анода) в тангенциальном направлении подают загрязненную воду (или водный раствор). Под действием центробежной силы вода «расплющивается» по поверхности тонким цилиндрическим слоем. Частицы воды движутся по этой поверхности, описывая спираль с осью совпадающей с осью цилиндра. Разряд зажигается в смеси воздуха и паров воды в пространстве между осевым электродом и слоем воды «размазанной» по внутренней поверхности цилиндрического электрода. Частота импульсов основного (рабочего) разряда может меняться от единиц герц до 100 кГц, рабочее напряжение составляет до 2 кВ в зависимости от обрабатываемой жидкости и степени её загрязнения.


 
 
 

О компании Для инвесторов Нефтедобыча Нефтепереработка Газификация и пиролиз Спиртовая промышленность Водоподготовка и очистка сточных вод Продукция Услуги Выполненные проекты Статьи