CC BY
131
УДК 628.16
Перспективы использования энергии электрогидравлического эффекта в технологии очистки сточных вод пищевых предприятий
Н.П. Оботурова, к.т.н., А.А. Нагдалян, А.С. Зайцев Северо-Кавказский федеральный университет
Агропромышленный комплекс является неотъемлемой частью экономики любой страны. Сегодня развитие агропромышленного комплекса многие страны ставят на первое место, это обусловлено, прежде всего, климатическими и географическими особенностями этих стран. В структуре АПК выделяют три основные сферы или группы отраслей и производств:
1. Сельское хозяйство (земледелие и животноводство), лесное и рыбное хозяйство.
2. Отрасли, перерабатывающие сельскохозяйственное сырье (пищевая промышленность, отрасли легкой промышленности, связанные с первичной обработкой льна, хлопка, шерсти, кож и др.).
3. Отрасли промышленности, выпускающие средства производства для сельского хозяйства и перерабатывающих сельскохозяйственную продукцию отраслей (сельскохозяйственное машиностроение, тракторостроение, машиностроение, выпускающее оборудование для пищевой и легкой промышленности, мелиоративную технику, минеральные удобрения и др.). В эту сферу входят обслуживающие производства, обеспечивающие заготовку, хранение, транспортировку и реализацию продукции АПК.
Структура агропромышленного комплекса России в основном основана на сельском хозяйстве. Сельское хозяйство производит свыше 48% объема продукции комплекса, располагает 68% производственных основных фондов комплекса, в нем занято почти 67% работающих в производственных отраслях АПК.
Но, как и при любом производстве, есть свои положительные и отрицательные стороны. Одной из отрицательных, можно сказать, негативных частей, являются - увеличивающиеся вместе с объемами производства, выбрасываемые в окружающую среду сточные воды, которые образуются в результате прохождения различных технологических процессов. Такие сточные воды, в свою очередь, содержат высокие концентрации загрязняющих веществ, таких как жиры, хлориды, сульфаты, фосфаты, нитраты, нитриты, тяжелые металлы и др.
Для очистки данных посттехнологических сточных вод применяются традиционные способы очистки (физические, химические, биологические и др.).
Сегодня, в связи с увеличением объема выброса сточных вод, а также с увеличением загрязнителей, традиционные методы очистки не могут полноценно справится с их очисткой. В связи с некачественной
очисткой, происходит загрязнение окружающей среды, что негативно сказывается на флоре, фауне и непосредственно на здоровье человека.
Для того чтобы не доводить данную ситуацию до критического состояния, одним из методов, который можно было бы применить при очистки сточных вод агропромышленного комплекса является высоковольтная электроимпульсная обработка стоков предприятий.
Основой разрядно-импульсных технологий является электрогидравлический эффект, который сопровождается возникновением при схлопывании канала разряда высоких и сверхвысоких гидравлических давлений, выражающихся шоковыми ударными волнами, сильным перемешиванием жидкости, воздействием мощных электромагнитных полей, ультразвуковым излучением, ультрафиолетовым свечением плазмы, многократной ионизацией компонентов системы, формированием активных форм кислорода.
В основе электрогидравлического эффекта лежит явление резкого увеличения гидравлического и гидродинамического эффектов и амплитуды ударного действия при осуществлении импульсного электрического разряда в ионопроводящей жидкости при условии максимального укорочения длительности импульса, максимально крутого фронта импульса и формы импульса, близкой к апериодической [1].
Для электрогидравлического эффекта характерен режим выделения энергии на активном сопротивлении контура, близком к
1 К2
критическому, т. е. когда С 41' где С - емкость конденсатора, К и ^— активное сопротивление и индуктивность контура. Отсюда следует, что основными факторами, определяющими возникновение электрогидравлического эффекта, являются амплитуда, крутизна фронта, форма и длительность электрического импульса тока. Длительность импульса тока измеряется в микросекундах, поэтому мгновенная мощность импульса тока может достигать сотен тысяч киловатт. Крутизна фронта импульса тока определяет скорость расширения канала разряда. При подаче напряжения на разрядные электроды в несколько десятков киловольт амплитуда тока в импульсе достигает десятков тысяч ампер. Все это обусловливает резкое и значительное возрастание давления в жидкости, вызывающее в свою очередь мощное механическое действие разряда[2].
На основании ранее проведенных исследований, связанных с обработкой сточных вод разрядно-импульсным методом, был выявлен обеззараживающий эффект. Кроме этого, по данным химического состава, в результате разрядно-импульсной обработки снизилось содержание взвешенных веществ, ионов аммония, БПКполн., нитратов. Снижение данных показателей говорит о том, что способ разрядно-импульсной очистки сточных вод имеет перспективы воплощения в жизнь при дальнейшем развитии.
Основными преимуществами разрядно - импульсного метода являются :
1) Относительно низкая материалоемкость;
2) Относительно небольшая стоимость оборудования;
3) Безреагентная, экологически чистая обработка воды;
4) Высокая эффективность обеззараживающего действия;
5) Низкая удельная энергоемкость;
6) Широкий диапазон реализуемой производительности;
7) Большая возможная производительность по сравнению с безреагентным обеззараживанием;
8)Возможность применения для очистки воды с повышенным содержанием загрязнителей.
При оптимальном расчете необходимого значения подаваемой в очищаемую систему энергии и правильном подборе режимов обработки появится возможность внедрить в промышленное производство эффективную многофакторную технологию очистки сточных вод.
Разрядно-импульсная обработка экономически выгодно заменит традиционные способы очистки сточных вод, что заинтересует малые и средние предприятия, при этом значительно улучшатся показатели удаляемых с предприятия сточных вод продукции, что благоприятно скажется на экологической безопасности водных ресурсов.
