RU2038320C1

RU2038320C1 - Sewage disinfection method

Info

Publication number: RU2038320C1
Authority: RU
Inventors: И.П. Гузов; Н.М. Худиков
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики; Гузов Иван Павлович; Худиков Николай Михайлович
Priority date: 1991-03-25
Filing date: 1991-03-25
Publication date: 1995-06-27

Abstract

FIELD: treatment and disinfection of sewage. SUBSTANCE: electrodes connected to HF pulses generated are introduced into sewage to be treated. At intensity ≥ 100 V per cm and frequency F=50-250 KHZ, microorganisms and eggs of helminths are destroyed. EFFECT: higher efficiency and reliability. 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к охране окружающей среды и может быть использовано при обработке осадков, зараженных яйцами гельминтов. The invention relates to environmental protection and can be used in the processing of sediments infected with helminth eggs.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ обеззараживания сточных вод путем воздействия на них высоковольтным импульсным электрическим полем. Closest to the invention, the technical solution is a method of disinfecting wastewater by exposing them to a high-voltage pulsed electric field.

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.To increase the efficiency of the wastewater disinfection process and intensification during its implementation, the wastewater is subjected to ultrasonic treatment in the frequency range 12-25 kHz with the simultaneous exposure to a high-voltage pulsed electric field created by a voltage pulse with an amplitude of (1.5-2.5) ˙10 ³ V , the voltage rise rate of 5˙10 2˙10 ⁵ kV / μs and the duty cycle between pulses (0.2˙10 ^-3 5) s.

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. However, with the double exposure to an electric field and ultrasound, the method and installation are complicated and additional energy costs are required, leading to a rise in the cost of the wastewater disinfection process. In addition, in the described method there is no information about the possibility of the destruction of helminths.

Цель изобретения уничтожение гельминтов в осадках сточных вод при снижении энергозатрат и упрощение способа. The purpose of the invention is the destruction of helminths in sewage sludge while reducing energy consumption and simplifying the method.

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. To this end, in the method for disinfecting wastewater and its sludge, which consists in exposing them to a high-voltage electric field, according to the invention, the medium to be treated is affected by an electromagnetic field with a frequency of 50-250 kHz and a field strength in the medium E ≥ 100 V / cm.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что предлагаемый способ соответствует критерию "Новизна", так как имеет отличительные признаки. Comparative analysis with the prototype allows us to conclude that the proposed method meets the criterion of "Novelty", as it has distinctive features.

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". Comparison of the proposed method not only with the prototype, but also with other technical solutions in this area did not allow us to identify signs that distinguish the proposed method from the prototype, which allows us to conclude that the criterion of "Significant differences".

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.When creating an electric field strength E> 100 V / cm in the processed medium in the frequency range 50-250 kHz, helminths are destroyed. The physicochemical effect on the sediment consists in the selective action of helminths by high-frequency currents, as a result of which the outer shell of the microorganism is destroyed. The use of only an electric field (in the prototype an electric field is used with simultaneous exposure to ultrasound) simplifies the method and reduces the energy input per unit volume. According to experimental data in the proposed method, the energy input is W 150-10 J / cm ³ when the field strength in the medium is E> 100 V / cm. If the field strength E <100 V / cm, then the effect is negative, although the energy input in a cubic centimeter is still W 150-160 J / cm ³ .

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. Reducing the frequency of the HF generator below 50 kHz is impractical, since for the complete destruction of helminths it is necessary to increase the time of exposure to sewage sludge, and this leads to an increase in energy consumption. An increase in the frequency of the HF generator above 250 kHz leads to additional energy losses due to the skin effect (current flows along the surface) and the fact that the conversion of electric energy to the energy of the HF field proceeds with even lower efficiency.

На чертеже изображена схема установки для обеззараживания сточных вод и их осадка. The drawing shows a diagram of the installation for disinfection of wastewater and their sludge.

Установка состоит из генератора 1 ВЧ колебаний, ВЧ конденсатора 2 и камеры 3 с исходной жидкостью для обеззараживания. The installation consists of a generator 1 RF oscillations, RF capacitor 2 and chamber 3 with the original liquid for disinfection.

Способ обеззараживания сточных вод и их осадков осуществляется следующим образом. The method of disinfection of wastewater and their rainfall is as follows.

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. In the chamber 3, the sediment is supplied using a pumping unit. In the chamber, which is a glass pipe, the sediment moves under pressure. Glass is selected because of its good electrical strength and the electrodes of an RF capacitor are mounted in it. The sediment subjected to disinfection moves, being uniformly distributed over the inner section of the pipe chamber. The RF capacitor is connected to the RF generator. An electric field with a frequency of 50-250 kHz and a voltage of at least 100 V / cm is created inside the camera.

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.The experimental data are shown in the table, which shows that in the frequency range Δ f 50-250 kHz with a field strength in the medium E ≥ 100 V / cm and an energy input W≈150 J / cm ³ , a positive result is obtained, i.e. helminths die.

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.As a result of selective exposure to helminths by high-frequency currents, the outer shell of microorganisms is destroyed. The energy input was determined by the time of exposure to the medium. From the results of the table it follows that the value of W≈150 J / cm ³ is the threshold energy. In our case, with the electric power of the HF generator R 0.7 W and the coefficient of conversion of electric energy into HF field energy η≈0.1, the energy input W≈150 J / cm ³ in the medium being processed was reached in 600 s.

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. Biological control of the state of the sediment was carried out by the emergence of helminth eggs in a solution of sodium nitrate, with further determination among them living or non-living by the difference in staining.

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.In the proposed method, a positive effect is achieved using low-power RF current generators, i.e. with a relatively small amplitude of the output voltage (E≈100 V / cm), and the energy input W≈150 J / cm ³ achieved by the exposure time.

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. Using the proposed method of disinfecting wastewater and sludge in comparison with the prototype method can effectively neutralize wastewater sludge from helminths, significantly reduce energy consumption by replacing the electric field and ultrasonic exposure with an electric field with a frequency of 50-250 kHz and a field strength in the medium of 100 V / see, and also simplify and reduce the cost of the method and installation for its implementation.

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.Using the proposed method in comparison with the similar method can reduce energy consumption by about 10 times (150-160 J / cm ³ instead of 1600 J / cm ³ ) and increase the efficiency of wastewater sludge treatment.

Claims

METHOD FOR WASTE WATER DISINFECTION and their sediment, which consists in exposing them to a high-voltage electric field, characterized in that, in order to destroy helminths while reducing energy consumption and simplifying the disinfection method, an electric field is applied at a frequency of 50 - 250 kHz at a voltage of ≥ 100 V / cm .