Характеристика озонаторов трубчатого типа

Тип озонатора	Производительность по озону, кг/ч	Концентрация озоновоздушной смеси, %	Расход воздуха, м^3/ч	Расход охлаждающей воды, м^3/ч	Напряжение на электродах, кВт
ОП-4 ОП-6 ОП-121 ОП-315 ОПТ-510 Шуази	1 2 1,6 3,8 6 8,3	16—17 14—16 14—16 12—14 12—14 18—20	40 80 120 300 450 450	1 3 10 30 50 45	10 10 16 18 18 20

3. Активная мощность разряда озонатора рассчитывается по формуле

,

где и_р — напряжение в разрядном промежутке, В;  — круговая частота тока, Гц; С_э и С_п — электрическая емкость соответственно электродов и разрядного промежутка, Ф; u_а — рабочее напряжение, подводимое к озонатору, В.

Для данных условий принимаем u_a = 20000 В;  = 50 Гц; С_э = = 26,1 мкФ и С_п = 0,4 мкФ.

Основной деталью озонатора являются стеклянные диэлектрические трубки, заплавленные с одного конца и имеющие на внутренней поверхности графитовые покрытия. В стальные трубки внутренним диаметром d₁ = 103 мм вставлены стеклянные трубки наружным диаметром d₂ = 98 мм. Концентрический зазор между трубками шириной 2,5 мм служит разрядным промежутком.

Величина потенциала разряда через разрядный промежуток составляет 2000 В на каждый его линейный миллиметр. Так как в озонаторе принятого трубчатого типа ширина разрядного промежутка составляет 2,5 мм, то, потенциал разряда будет и_р = 2,5^.2000 = 5000 В.

Тогда активная мощность разряда озонатора будет равна

Вт = 62 кВт.

5. Площадь поперечного сечения кольцевого разрядного промежутка определяется на основе данных о трубчатом элементе:

м².

6. Расход сухого воздуха через одну трубку озонатора.

Скорость прохода сухого воздуха через кольцевой разрядный промежуток в целях наибольшей экономии расхода электроэнергии рекомендуется в пределах v_в = 0,15…0,2 м/с.

Тогда расход сухого воздуха через одну трубку озонатора

q_в = f_р v_в 3600 = 0,0007^.0,2^.3600 = 0,5 м³/ч.

7. Расход сухого воздуха через озонатор, обеспечивающий расчетную производительность по озону при коэффициенте весовой концентрации озона K_оз = 20 г/м³

M_воз = M_оз1/K_оз = 5,05/0,02 = 253 кг/ч.

8. Минимальное количество трубчатых элементов в озонаторе

n_тр = M_воз/q_в = 253/0,5 = 505 шт.

Примем четное число трубчатых элементов 510 шт.

Необходимая площадь поперечного сечения контактной камеры для смешения озоновоздушной смеси с водой в плане

где Q_час — расход озонируемой воды, м³/ч; Т — продолжительность контакта озона с водой; принимается в пределах 5…10 мин; п — количество контактных камер; Н — глубина слоя воды в контактной камере, м; принимается обычно равной 4,5…5 м.

При Q_час = 2020 м³/ч, T = 0,1 ч, n = 2 и H = 5м:

м².

Электрохимическое окисление. Электрохимические методы очистки основаны на электролизе сточных вод. Основу электролиза составляют два процесса: анодное окисление и катодное восстановление. На аноде в зависимости от солевого состава обрабатываемых сточных вод и условий электролиза выделяются кислород и галогены, а также окисляются некоторые присутству­ющие в сточных водах органические вещества. На катоде происходит выделение газообразного водорода и восста­новление некоторых присутствующих в сточных водах органических веществ.

В качестве анода используются электролитически нерастворимые материалы (уголь, графит, магнетит, диоксиды свинца, магния, руте­ния), нанесенные на титановую основу. В качестве катода обычно ис­пользуются свинец, цинк и легированная сталь. Чтобы предотвратить смешение продуктов электролиза, особенно газов (водорода и кислорода), которые могут образовать взрывоопасные смеси, применяют керамические, полиэтиленовые, асбестовые и стеклян­ные диафрагмы, разделяющие анодное и, катодное пространство.

Электрохимическую обработку окислением целесообразно применять при очистке концентрированных органических и неорганических загрязнений и небольших расходах сточных вод. Применение электрохимических методов очистки не требует предварительного разбав­ления сточных вод, не вызывает увеличения их солевого состава, позво­ляет утилизировать ценные примеси из сточных вод, упрощает техноло­гическую схему очистки и эксплуатацию сооружений и сокращает площади, занимаемые под очистные сооружения, по сравнению с методами реагентной обработки. Основными не­достатками электрохимического метода очистки сточных вод являются значительные энергетические затраты и расход металла, необходимость очистки поверхности электродов и межэлектродного пространства от механических примесей.

В процессе анодного окисления происходит деструкция органических веществ с получением промежуточных или конечных продуктов окисления (органических кислот, CO₂, Н₂O). Процесс осуществляется в электролитических ваннах, разделенных на несколько отсеков, в кото­рых обрабатываемые воды перемешиваются сжатым воздухом.

При электролизе отработанных травильных растворов, содержащих FeSО₄ и свободную H₂SO₄, регенерируется 80…90 % серной кислоты и получается порошкообразное металлическое железо (25…50 кг из 1 м³ раствора).

Большое значение при электрохимическом окислении имеет плотность тока. В целях повышения электропроводимости сточных вод, снижения расхода электроэнергии и интенсификации процесса окисления в сточ­ные воды добавляют минеральные соли (5…10 г/л хлорида натрия).

Электролиз сточных вод проводят при электродной плотности тока 30…100 А/м² и объемной плотности 1…3 А/л. Удельный расход электроэнергии для обес­печения 100%-ной очистки от цианидов (при начальном содержании 200 г/м³) составляет 0,2 кВт ч на 1 г цианид-иона. При этом на катоде в виде осадков утилизируется до 80 % общего количества цветных ме­таллов, содержащихся в сточных водах.

Радиационное окисление. При действии излучений высоких энергий на водные среды, содержащие различные органические вещества, возни­кает большое число окислительных частиц, обусловливающих процессы окисления. Радиационно-химические превращения протекают не за счет радиолиза загрязняющих воду веществ, а за счет реакции этих веществ с продуктами радиолиза воды: ОН^-, НО₂^- (в присутствии кислорода), H₂О₂, H⁺ и е_гидр (гидратированный электрон), первые три из которых являются окислителями. В качестве источников излучения могут быть использованы: радиоактивные кобальт и цезий, тепловыделяющие элементы, радиационные контуры, ускорители электронов.

Имеется опыт радиационной очистки сточных вод, содержащих ПАВ, фенолы, цианиды, красители, инсектициды, лигнин.