9 10 Рис.2. Установка для безреаге- нтной очистки производствен­ных сточных вод от ионов тяже­лых металлов с магнитной сис­темой

ЧССК.ИЧ нлф\ к'к. при увеличенин частоты его вращения. Наличие осевой цилиндрической полости /л внутри вала 14,на котором установлен сотенонд15,и нали­чие внутри этой погости гидро­динамического каната дают воз­можность увеличить длину рабо­чей зоны без увеличения диамет­ра вага14и, следовательно, без возрастания динамических наг­рузок во время работы на всю установку в целом. Отсутствие же повышенных динамических нагрузок позвотяет увеличивать частоту вращения магнитной системы, а большая длина рабо­чей зоны — время пребывания очищаемых сточных вод в маг­нитном ноле. Все это способ­ствует повышению эффектив­ности обессоливания.

Конструктивное исполнение гидродинамического канала в трубчатом виде наиболее удобно с точки зрения установки в ци­линдрической полости вала. Кроме того, канал такой формы можно изготовить простой то­карной обработкой. Во избежа­ние образования застойных зон, которые могут отрицательно повлиять на эффективность обессоливания, формы осталь­ных элементов гидродинамичес­кого канала соответствуют труб­чатой форме. Так. сердечник вы­полнен цилиндрическим, пере­городки — в виде обечаек, а заг­лушки — кольцевыми. Сердеч­ник изготовлен из диамагнетика во избежание шунтирования магнитного поля.

Один из наиболее часто при­меняемых методов удаления ТМ и их соединений из сточных вод — адсорбция (сорбция), эффек­тивность которой зависит преж­де всего от свойств использую­щегося сорбента: сорбционная поверхность должна быть доста­точно пористой, чтобы оказы­вать наименьшее сопротивление потоку очищаемых сточных вод и обладать высокой сорбцион­ной способностью.

Высокую скорость очистки сточных вод от ионов меди обес­печивает адсорбционный спо­соб, отличающийся экономич­ностью эксплуатации очистного оборудования [4]. Способ вклю­чает обработку очищаемых сточ­ных вод адсорбентом, в качестве которого используется домен­ный гранулированный шлак.

Очистку осуществляют фильтра иней сточных вод через слой гранулированного адсорбента толщиной 0,055 — 0,075 м. Очистное оборудование, приме­няемое в адсорбционном спосо­бе очистки сточных вод, имеет низкое гидравлическоесопро­тивление.

Одним из эффективных средств очистки сточных вод от ионов тяжёлых металлов являет­ся алюмокремнисвый реагент АКФК, сочетающий свойства коагулянта и флокулянта [5J. Применение реагента АКФК в комбинации с активирующей добавкой и физическими мето­дами активации позволяет соз­дать в объёме очищаемых сточ­ных вод упорядоченные нано- размерные структуры (подобные цеолитам), которые обеспечива­ют высокую степень очистки. Благодаря способности к образо­ванию цеолитоподобных струк­тур реагент АКФК отличается от других традиционных коагулян­тов более высокой эффектив­ностью при очистке сточных вод от взвешенных частиц загрязне­ний и ионов ТМ.

Очистка сточных вод, содер­жащих ионы тяжёлых металлов, с использованием ионообмен­ных фильтров позволяет не толь­ко удалить из сточных вод тяжё­лые металлы, но и возвратить их в технологический процесс [6]. Фильтрующим элементом ино- обменного фильтра является инообменная смола, представля­ющая собой нерастворимое вы­сокомолекулярное соединение с функциональными ионогенны­ми группами, способными всту­пить в реакции обмена с ионами в растворе. Некоторые типы ио­нитов могут вступать в реакции комплексообразования, окисле­ния-восстановления, а также способны к физической сорбции ряда соединений. По мере рабо­ты фильтра обменная емкость слоя смолы истощается, что при­водит к необходимости её реге­нерации.

До контакта с ионообменны­ми смолами из сточных вод, со­держащих ионы ТМ, должны быть удалены комплексообразу­ющие агенты, взвешенные твер­дые частицы, эмульгированные масла, окислители, так как все они вредны для ионообменных смол.

При нанесении гяльввиимс ких покрытий образуются сточ­ке поды, содержащиеионы ме­ди и цинка. Так как основное

количество воды ( - мри нанесении гальванических приходитсяна промывные опе­рации, возвратв технологичес­кий процесс очищенных сточ­ных вод от ванн промывки соз­даст основудля организации замкнутого водногохозяйства,

Высокая степень очистки промывныхсточных вод гальва­нических производствот ионов меди и цинка обеспечивается при применении фильтроваль­ногосорбционно-иоиообменно- го материала "Беном", в котором соотношение бстонитовая гли- на:древесные опилки составляет 1:1 [7|. Технологическая схема очистки промывочных сточных вод гальванических производств с применением "Бснома" приве­дена на рис. 3.

Сточные воды из ванн про­мывки гальванических покрытий поступают в усреднитель /, отку­да центробежным насосом 2 пос­ледовательно подаются на пер­вую и вторую ступени ионного обмена. Промывные сточные во­ды после ионообменной обра­ботки поступают в сборник //, пройдя предварительную очист­ку в механосорбционном фильт­ре 10.Этот фильтр служитдля удаления из фильтрата вымыва­ющихся частиц загрузки. Очи­щенная вода возвращаетсяв производство и периодически подается на промывку фильтра10,загрязненная сточная вода возвращается в усреднитель /.

Приготовление сорбента осуществляется следующим об­разом. В емкость 4подаются ув­лажненные водой опилки, кото­рые с помощью ковшового до­затора 5 загружаются в емкость для приготовления сорбента8; куда также подается бентонито­вая глина из емкости9.В ем­кости8материалы перемешива­ются, направляются на спека­ние в печь6,затем в фильтр3 на поддерживающую сетку. Удаление использованной заг­рузки осуществляется гидротра­нспортом из верхней части фильтра. Отработанный сор­бент собирается в отстойнике 7. где обезвоживается. Сточная вода из отстойника 7возвраща­ется в усреднитель /,а опилки

Древесные опилки Вода Бентонитовая глина Вода на очистку it ft i ГГ

— 1 4'JT ЧЛй

Отработанная загрузка

Рис. 3. Технологическая схема очистки промывочных сточных вод гальванических производств с применением фильтровального сорбционно-ионообменного материала "Беном"

Рис. 4. Технологическая схема электрофлотационной установки для очистки производственных сточных вод от ионов тяжелых металлов и нефтепродуктов

утилизируются сжиганием пос­те 1рех регенераций.

Электрофлотационная очист­ка сточных вод обеспечивает вы­сокую степень очистки их от ио­нов тяжёлых металлов. Элект- рофдотационное оборудование является достаточно компакт­ным, высокопроизводительным, значительно упрощаются техно­логические схемы очистки сточ­ных вод, процессы управления и эксплуатации сравнительно просто автоматизировать.

Технологическая схема элект- рофлотационной установки для очистки производственных сточ­ных вод от ионов ТМ и нефтеп­родуктов [8] представлена на рис. 4. Схема установки включа­ет накопительную ёмкость 2для сточных вод, подаваемых на очистку по трубопроводу | Соб­ранные сточные воды подаются с помощью насоса10из ёмкости2в электрофлотатор 5, выпол­ненный в виде прямоугольной ёмкости из пропилена, состоя­щей из двух камер с электродны­ми блоками, в которые подаётся постоянный ток от источника постоянного тока9.

В верхней части ёмкости электрофлотатора 5на раме мон­тируется пенное устройство, сос­тоящее из мотор-редуктора и транспортёра с лопатками из пропилена для сбора образую­щейся пены. Для повышения степени очистки сточных вод предусмотрена дозированная по­дача в электрофлотатор5жидко­го флокулянта-коагулянта по трубопроводу3.В ходе элект­рофлотации эмульгированные нефтепродукты и ТМ транспор­тируются воздушными пузырь­ками на поверхность сточных вод в ёмкости электрофлотатора I и накапливаются в слое фло- тошлама, который периодически удаляется с поверхности сточных вод по трубопроводу4.Далее сточные воды из электрофлота­тора5подаются в сорбционный фильтр7 насосом6.Очищенные сточные волы выводятся из уста­новки I ктрофлотационной очистки ) трубопроводу8. Удельныеt граты электроэнер­гии на очистку сточных вод сос­тавляют до 0,5 кВт-ч/м³.

Сточные воды с высоким со­держанием железа, например промывочные воды систем обез- железивания станций водоподго­

товки, очищают с помощью вы­сокоэффективного электрофло- тационного оборудования [9]. Это оборудование по сравнению с подобным оборудованием для очистки железосодержащих сточных вод позволяет: сокра­тить водозабор, создать замкну­тый контур с отсутствием жид­ких отходов, снизить количество твердых отходов и направить их на утилизацию, уменьшить пот­ребность в производственных площадях, сократить эксплуата­ционные затраты на химические реагенты и сменные элементы (срок службы нерастворимых электродов электрофлотатора — не менее 5 лет, полипропилено­вой фильтрованной ткани фильтра-пресса — не менее 1 го­да), наращивать производитель­ность очистки сточных вод за

счет модульности исполнения агрегатов без замены существую­щего оборудования.

Высокую степень очистки производственных сточных вод от ионов ТМ, нефтепродуктов и других загрязнений обеспечивает ультразвуковой гальванокоагуля- ционный комплекс [10], техно­логическая схема которого представлена на рис. 5.

Загрязненная сточная вода на очистку от ионов тяжёлых ме­таллов, нефтепродуктов и др. поступает в реакционную камеру 5, в которую также подается сус­пензия магнетита, наработанная гальванокоагулятором 1и акти­вированная в ультразвуковом ре­акторе4.Время активации регу­лируется изменением скорости циркуляции суспензии в замкну­том контуре, включающем скра-

поуловитель 2и насосный блок3.Обезвреженная в результате контакта с магнетитом сточная вода из реакционной камеры 5 насосом подается на рамный фильтр-пресс 7, где осуществля­ется отделение гальванокоагу­лянта. Циркуляционный контур с входящими в его состав гидро­циклоном6,системой регулиро­вочных клапанов и насосным блоком, а также барботаж сжа­тым воздухом обеспечивают ин­тенсификацию процесса в реак­ционной камере 5.

12 3 4 5 6 7

Рис. 5. Технологическая схема ультразвукового комплекса для очистки производственных сточных вод от ионов тяжелых мотлллпп, нефтепродуктов и других загрязнений

Промышленные испытания ультразвукового гальванокоагу- ляционного комплекса, прове­денные на сточных водах участка мойки вагонов электродепо "Невское" Санкт-Петербургского метрополитена, показали высо­кое качество очистки сточных вод от ионов ТМ, нефтепродук­тов и др.

Биологическая очистка, ос­нованная на способности мик­роорганизмов (активного ила) использовать в качестве источ­ника питания в основном раст­воренные органические загряз­нения сточных вод, применяется преимущественно для удаления органических веществ, но био­окислению могут подвергаться и различные неорганические сое­динения — аммиак, нитриты, се­роводород. . Частично в системах биологической очистки био- окисляются коллоидные и взве­шенные вещества, но в основ­ном они удаляются за счет физи­ко-химических процессов(адсо- рбции на активном иле или би­опленке, флокуляции под действием биополимеров). На биоматериале сорбируются так­

же ионы ТМ и некоторые ток сичные соединения.

Достоинствами биологи чес кой очистки СТОЧНЫХ ВОД ОТ но нов ТМ являются несложное ап­паратное оформление и невысо­кие эксплуатационные затраты, недостатками — большие капи­тальные затраты, необходимость предварительного удаления ток­сичных веществ и строгого соб­людения технологического ре­жима очистки.

Биофильтр фирмы Munters Euroform GmbH (Германия), предназначенный для эффектив­ной очистки сточных вод раз­личного происхождения, в том числе содержащих ионы ТМ, снабжен системой орошения и

Литература

|)|||| f ’Pjr«l71JOW.

•Ивгруцции био<»)ИЛьтра MllSfOm " *°М,¹1 111 и ниpy ючной

^ФУК1*УР§ СИНИcn сплошным

t яисмlaipyikH, например,R ви­ло проблемного шлака черсдует- ем с рищелительными объемами,чю о1нч псчиинст равномерность мотки очищаемых сточных вод во всемтечении слоев со сплош­нойзасыпкой. биофильтр имеетпрямоугольный корпус, в кото­ром нее тоны разделены перфо­рированными горизонтальными перегородками. Разделительныезоны снабжены наклонными перфорированными пористыми платтами, находящимися на определенном расстоянии друг от друга. Они разделяют сосед­ние засыпанные зоны и одновре­менно служат для фиксации би­омассы.

Проблема очистки произво­ле! венных сточных вод от ио­нов ТМ, нефтепродуктов и др. стоит достаточно остро, вслед­ствие высокой их экологичес­кой опасности для окружающей среды. Рассмотренные конс­трукции фильтров, устройств и установок позволяют очищать и обезвреживать производствен­ные сточные воды до норм, да­ющих возможность сбрасывать очищенные сточные воды в водные объекты, не нанося серьезного ущерба окружающей среде.

1. Ксенофонтов Б.С., Кашаева Е.И. Доочистка сточных вод биохимичес­ких производств// Экология производства. 2007. №10. Приложение № 4.

2. Гарипова С.А. Очистка сточных вод гальванического производства от тяжелых металлов // Экология производства. 2011. № 10.

3. Малкин В.П. Комбинированные методы безреагентной обработки про­мышленных стоков // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2003. № 4.

4. Пат. 2401805 Россия. МГ1КС02Р 1/28 Способ очистки сточных вод от ионов меди/ Л.Б. Сватовская, М.В. Шершнева, Ю.Е. Пузанова. Опубл. 20.10.2010. Бюл. 29.

5. Гибридная технология очистки сточных вод / Н.И. Луганов, Ю.П. Не- щименко, Д.Ю. Феклистов и др. // XVIII Менделевский съезд по общей и прикладной химии, Москва, 23-28 сентября, 2007: Тезисы докладов. Т.2. Хи­мия материалов, наноструктуры и нанотехнологии. М.: Граница, 2007.

6. Нойман Ш. Варианты использования ионообменных фильтров // Эко­логия производства. 2011. № 5.

7. Сомин В.А., Комаров Л.Ф. Новый сорбент на основе природных мате­риалов для очистки гальванических стоков // Экология и промышленность России. 2009. Сентябрь.

8. Колесников В.А., Капустин Ю.И., Матвеева Е.В., Минаева И.А. Элект- рофлотационная очистка нефтесодержащих сточных вод судов // Безопас­ность жизнедеятельности. 2009. № 7.

9. Павлов Д.В., Вараксин С.О. Утилизация промышленных вод систем обезжелезивания // Экология производства. 2011. № 1.

10. Абрамов В.О., Векслер Г.Б., Муллакаев М.С. и др. Ультразвуковой гальванокоагуляционный комплекс очистки загрязненных вод // Экология и промышленность России. 2009. Октябрь. ■

¹<рУМурой Особей-

О ПЕРСПЕКТИВАХ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА ОТ АЭРОЗОЛЬНЫХ ЧАСТИЦ ПОСРЕДСТВОМ НЕОДНОРОДНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

Л.И. Толпыгин, М.А. Васильева, С.Н. Дубцов,

Н.В. Жохова, А.А. Палей

Государственный океанографический институт имени Н.Н.Зубова, Московский институт инженеров транспорта,

Институт химической кинетики и горения СО РАН, г. Новосибирск, Институт прикладной геофизики имени академика Е.К. Федорова

Концентрация, ед/см^:

Рис. 1. Изменение концентрации аэрозольных частиц разного размера при работе бытового электроочистителя до и после его выключения

Загрязнение воздуха являет­ся одной из важнейших экологических проблем на­шего времени. В районах распо­ложения промышленных цент­ров, вблизи мощных автодорож­ных магистралей доля антропо­генных источников аэрозольно­го загрязнения может в несколь­ко раз превышать природный фон. В дополнение к этому в антропогенных аэрозолях прису­тствует субмикронная составля­ющая, объемная концентрация которой может превышать фо­новые значения на несколько порядков. Исследования пока­зывают [1,2], что субмикронные частицы (размером менее 100 нм, или наночастицы) оказыва­

ют значительное негативное влияние на биологическую сре­ду. Существующие системы очистки ориентированы в ос­новном на относительно круп­ные частицы (размером в сотни нанометров), а для наночастиц являются малоэффективными [3]. Так, в промышленности и теплоэнергетике, в бытовых приборах для очистки окружаю­щего воздуха применяется прин­цип электрофильтра с использо­ванием коронного разряда для заряжения частиц с последую­щим их осаждением в электри­ческом поле на заземленном электроде. Электрофильтры тре­буют значительных энергетичес­ких затрат и расходов на их со­держание, при этом не только не решают задачу сепарации мелкодисперсных аэрозолей [4], но и сами являются гене­раторами аэрозоль­ных частиц наномет­рового размера [5]. Так, эксперименты показали, что быто­вые электроочисти­тели воздуха, осно­ванные на использо­вании коронного разряда, в процессе своей работы увели­чивают концентра­

цию аэрозольных частиц разме­ром менее 100 нм иногда более чем на порядок (рис. 1).

На сегодняшний день нано­частицы не входят в перечень параметров, подлежащих конт­ролю и мониторингу, для них еще не разработаны санитар­ные нормативы. Тем не менее, как уже упоминалось, опас­ность наночастиц для живых организмов существует, в связи с чем требуются меры по их контролю и сокращению.

Цель работы — поиск путей более эффективной очистки воздуха от аэрозольных частиц, в том числе от наночастиц. Рассматривается возможность использования неоднородного электрического поля с целью извлечения электрически нейт­ральных частиц из очищаемого газа (Пат. 2522581 РФ). Были проведены специальные экспе­рименты на созданной опыт­ной установке.

Формирование неоднород­ного электрического поля осу­ществлялось с помощью элект­рических зарядов, локализуе­мых на наружной поверхности цилиндрического проводника, соединенного с источником высоковольтного напряжения. Для повышения способности проводника накапливать

электрический заряд при за-

		ifiis
	L	5»
—

Рис. 3. Схема очистителя:

1— металлическая трубка;2— область очистки газового потока;3— за­земленная сетка;4— слой электроизоляции

4	2 /	3 /	1
	г.
Лиз		Г		«1

Рис. 2. Схема аэрозольной камеры с очистителем: 7— аэрозольная камера;2— высоковольтный кабель;3_ металлическая трубка;4— металлическая зазем­ленная сетка;5— отверстие для пробоотбора воздуха;6— электрический изолятор

Экология и пром

ышленность России, октябрь 2014 г.

49

Данном значении напряжения^Источнике питания (т.е. по­вышении электрической ем­кости проводника) в окрест­ности проводника устанавли­валась заземленная электроп­роводная сетка. Таким обра­зом, создавался своего рода цилиндрический конденсатор, выполненный в виде двух ко­аксиальных электропроводных цилиндров, при этом на цент­ральный цилиндр подается ра­бочее напряжение, а внешний цилиндр (заземленная элект­ропроводная сетка) заземлен. С целью обеспечения безопас­ности и повышения эффектив­ности сбора аэрозольных час­тиц поверхность центрального цилиндра покрывалась элект­роизоляционным слоем.

Сепарация аэрозольных частиц осуществлялась посред­ством электрического поля, формируемого в пространстве между центральным цилинд­ром и заземленной электроп­роводной сеткой. Как известно из курса физики, на поверх­ности любой частицы, поме­щенной в электрическое поле, возникают нескомпенсирован- ные заряды, которые превра­щают электрически нейтраль­ную частицу в электрический диполь. В условиях неоднород­ного электрического поля электрический диполь увлека­ется в сторону увеличения его градиента и далее может быть отделен (сепарирован) от газо­вой смеси. Этот эффект взят за основу предлагаемого метода очистки газа от электрически нейтральных частиц всех раз­меров, вплоть до субмикрон­ных.

Экономия энергии при очистке газа неоднородным электрическим полем, создавае­мым цилиндрическим конден­сатором, по сравнению с элект­рофильтром, очевидна. Нет не­обходимости тратить энергию на генерацию коронного разря­да и ионизацию очищаемого га­за. Кроме того, отсутствует ион­ный ветер, присущий коронно­му разряду, увлекающий мелко­дисперсные аэрозоли от осади­тельного электрода и препят­

ствующий их сепа­рации из очищае­мого газа. Интен­сивность процесса очистки с помощью цилиндрического конденсатора мож­но увеличить за счет наращивания заря­да на поверхности, что приведет к уве­личению напряжен­ности электричес­кого поля и его гра­диентов, а также путем увеличения времени нахожде­ния очищаемого потока в электри-^ ческом поле. Выполнение за­земленной обкладки конденса­тора в виде электропроводной сетки обеспечивает свободный доступ очищаемого воздуха в пространство с мощным неод­нородным электрическим по­лем.

Ниже приведены описание эксперимента, оценка возмож­ного повышения эффектив­ности рассматриваемого мето­да и непосредственно результа­ты экспериментальных иссле­дований.

Методы исследования. В ка­честве генератора неоднород­ного электрического поля ис­пользовался эксперименталь­ный образец цилиндрического конденсатора. Для наблюдений за дисперсным составом и кон­центрацией частиц воздуха (аэ­розоля) использовалась каме­ра, изготовленная из поликар­боната, размером 2,0x0,8x1,3 м, полностью закрытая, с одним

отверстием для отбора проб (рис. 2). Учитывая, что объем камеры более 2000 л, время проводимых экспериментов более 1 ч, а интенсивность от­бора проб 1 л/мин, с достаточ­ной точностью можно утверж­дать, что относительно редкие процедуры отбора проб не вли­яют на результаты эксперимен­та. Перед проведением экспе­римента камера проветрива­лась. Спектр размеров частиц исходного аэрозоля измерялся до тех пор, пока показания из­меряющего прибора не стаби­лизируются (~15 — 20 мин).

Формирование неоднород­ного электрического поля осу­ществлялось путем подачи на внешнюю поверхность цент­рального цилиндра высокого напряжения — 18 кВ. С зазо­ром в 150 мм от его внешней поверхности была установлена заземленная электропровод­ная сетка.

Рассмотрим условную схему очистителя воздуха (рис. 3), ос­нованную на предлагаемом ме­тоде с использованием коакси­альных цилиндров.

^а) Время

Рис. 4. Изменение объемной (или массовой) концентрации частиц после первого (а) и второго (6) включения очистителя

Время

Перед описанием результа­тов экспериментов проведем оценочные расчеты.

При подаче напряжения на электропроводное покрытие трубки 1на его поверхности накапливается электрический зарядQ, который равномерно распределяется по поверхнос­ти. В окружающем простран­стве между заряженной пове­рхностью трубки и заземлен­ной сеткой3образуется элект­рическое полеЕ,значение ко­торого в предположении, что диэлектрическая проницае­мость воздуха равна единице, определяется известным соот­ношением

Е = д/2п&оГ, (1)

где q — линейная плотность электрических зарядов; ео — электрическая постоянная;г— расстояние от оси цилиндри­ческой поверхности.

Плотность электрических зарядов q, накапливаемых на поверхности металлической трубки, определяется ее элект­рической емкостью С. Наличие на некотором удалении цили­ндрической коаксиальной за­земленной сетки увеличивает исходную емкость трубки:

С = 2л1/1е₀(1п(Л_из/г)/е„з + + ВД/Днз)]- (2)

Так как толщина слоя электроизоляции мала, можно

положить, что /?,„ = г. Значение диэлектрической проницае­мости изоляции е„, также мо­жет быть очень большим. Сле­довательно, можно пренебречь первым слагаемым в знамена­теле выражения (2).

Тогда значение электричес­кой емкости трубки будет в ос­новном определяться отноше­нием Ri/Яа,т.е. отношением ра­диуса внешней сетки к радиусу внутренней трубки. Таким обра­зом, располагая заземленную сетку ближе к металлической трубке, мы увеличиваем емкость электропроводной трубки и на­ращиваем значение напряжен­ности электрического поля в очищаемом пространстве.

Экспериментальные иссле­дования подтвердили эффек­тивность использования неод­нородного электрического по­ля, создаваемого цилиндричес­ким конденсатором, для очист­ки газов. Пока не ставилась цель получения максимальной эффективности очистки, хотя возможности повышения эф­фективности уже намечены.

Экспериментальная часть. Концентрация аэрозольных частиц и их распределение по диаметрам измерялись диффу­зионным спектрометром аэро­золей, изготовленным Инсти­тутом химической кинетики и горения СО РАН, г. Новоси­бирск [6]. Прибор позволяет проводить замер концентрации частиц от 5 до 210⁵частиц/см³ (без разбавителя) в диапазоне

размеров 3 — 200 нм с точ­ностью 15 % [7].

Отбор проб воздуха осущес­твлялся через специальное от­верстие (см. рис. 2, поз. 5), вы­ходящее в область между кон­денсатором и заземленной сет­кой. Было проведено несколь­ко серий экспериментов по за­меру характеристик аэрозолей в контролируемом простран­стве. Эксперименты отлича­лись продолжительностью воз­действия неоднородного элект­рического поля. Перед каждым экспериментом измерялись па­раметры фонового аэрозоля.

Результаты работы конден­сатора в качестве очистителя воздуха от частиц представлены на рис. 4 и 5. Сравним менее продолжительное первое вклю­чение очистителя и более про­должительное второе включе­ние. Видно (рис. 4, а),что за 20 — 30 мин первого включения концентрация частиц уменьши­лась в 1000 раз. Отметим тот факт, что все частицы размером от 15 до 100 нм (рис. 5,а)быст­ро исчезают уже через 4 мин.

За 30 мин после второго включения (рис. 4, б)концент­рация частиц уменьшилась также примерно в 1000 раз. Из­менение распределения частиц по размерам после второго включения очистителя нес­колько отличается от предыду­щего. Частицы размером более 15 нм исчезают за 10 — 15 мин (рис. 5,б).Через 50 — 60 мин образуются частицы размером

Рис. 5. Зависимость концентрации частиц от их размера после первого (а) и второго (б)включения очистителя

Работа выполнена при поддержке РФФИ, проекты № 11-08-01077-а и № 12-08-01126-а.

Литература

1. Л.И. Толпыгин, С.Н. Дубцов и др. Поступление наночастиц в окружающую среду при работе бытовых электроприборов // Безо­пасность жизнедеятельности. 2013. № 5.

2. Глушкова А.В., Дулов С.А., Радилов А.С. Опасность наночастиц и программа превентивных действий // Токсикологический вестник. 2010. № 6.

3. Палей А.А., Лапшин В.Б., Балышев А.В., Матвеева И.С., Жохо- ва Н.В. Метод очистки газовых потоков от природных и техноген­ных аэрозолей, включающих субмикронные составляющие // Элект­ронный научный журнал "Исследовано в России".

http ://zhumal. ape. relarn.ru/articles/2007/028.pdf

4. Ультразвуковая коагуляция аэрозолей / В.Н. Хмелев, А.В. Шалунов, К.В. Шалунова, С.Н. Цыганок, Р.В. Барсуков, А.Н. Сливин. Бийск: Издательство Алтайского государственного техни­ческого университета им. И.И. Ползунова, 2010.

5. Петров А.А., Амиров Р.Х., Коростылев Е.Б., Самойлов И.С. Ис­следование эрозии катода в отрицательном коронном разряде // Труды МФТИ. 2013. Том 5. № 1.

6. S.N. Dubtsov, АЛ. Levykin, К.К. Sabelfeld. Kinetics of aerosol for mation during tungsten hexacarbonyl photolysis // Journal Aerosol Sc 2010. V. 31. № 5.

7. O.Y. Karpov, D.M. Balakhanov, Е.У. Lesnikov, D.A. Dankin,V. Lapshin, A.A. Paliy, А.У. Syroeshkin, V.A. Zagaynov, I.E. Agranovsl Nanoparticles in ambient air. Measurement methods nanometrolo Measurement Techniques. June 2011.Vol. 54. Issue 3. ■

3 — 5 нм. Возможно, в первое включение такие частицы не успели образоваться.

Для подбора оптимального режима работы очистителя пла­нируется продолжить экспери­менты, варьировать конструк­ционные параметры. Но уже можно с уверенностью сказать, что неоднородное электричес­кое поле, создаваемое цилинд­рическим конденсатором, в контролируемом объеме резко снижает концентрацию аэро­зольных частиц, в том числе на­нометрового диапазона. Этот эффект, по мнению авторов, можно использовать для созда­ния устройств очистки техно­генных аэрозолей.

На основании изложенного выше можно сделать следую­щие выводы.

Результаты экспериментов подтвердили высокую эффек­тивность применения неодно­родного электрического поля для очистки воздуха от аэро­зольных частиц. При включе­нии цилиндрического конден­сатора воздух в пространстве между заряженной поверх­ностью и заземленной сеткой очищается практически от час­тиц всех размеров, включая на­нометровый размер. Из очища­емого воздуха при воздействии созданного электрического по­ля в течение 10—15мин исче­зают практически все частицы размером более 15 нм, а массо- концентрация частиц

леньшается в 500 — 1000 раз.

Применение неоднородного электрического поля для сепа­рации аэрозольных частиц из газа является эффективным методом в реализации, в аспек­те малого потребления энер­гии. Так, в представленных экспериментах значения пот­ребляемого тока были крайне малы (меньше нижнего преде­ла измерения).

Метод является перспектив­ным также благодаря относи­

тельной простоте конструкции. Кроме того, в этом методе за­ложены потенциальные воз­можности совершенствования: уменьшение зазора между по­верхностью трубки и заземлен­ной сеткой, увеличение време­ни нахождения очищаемого потока в электрическом поле, подбор оптимального режима заряжания поверхности, спосо­бов сбора и вывода аэрозоль­ных частиц из пространства.

И ТРАНСФОРМАЦИИ КАЧЕСТВА ВОДЫ В ВОДОХРАНИЛИЩАХ Ш

чественному учету, хотя некото­рые оценки свидетельствуют о потенциальной значимости этих

источников в отношении микро­элементов, ОВ и БВ [4 - 12] Водный транспорт (речной, в том числе маломерный флот) загрязняет воду преимуществен­но нефтепродуктами и достаточ­но существенно. При переработ­ке берегов поступают минераль­

_Регулирование стока рек во­дохранилищами приводит к изменению гидрологи­ческого, температурного, хими­ческого и биологического режи­мов водных объектов (рис. 1), а также перестройке их экологи­ческой системы. Из всего мно­гообразия факторов и процес­сов, формирующих гидрохими­ческий режим и качество воды в водохранилищах, можно доста­точно условно выделить источ­ники поступления веществ, гид­ролого-гидродинамические фак­торы и внутриводоемные физи­ко-химические и биохимические процессы [1, 2].

Источники поступления веществ

Поступление веществ в водо­хранилища происходит с речным притоком и сточными водами, с поверхностным, внутрипочвен- ным и грунтовым стоком, из ат­мосферы, при переработке бере­гов, со дна, в результате жизне­деятельности и отмирания гид- робионтов и т.д. (рис. 2).

Внешние (аллохтонные) источ­ники.Одним из важнейших в этой группе является приток, представляющий собой совокуп­ность всех рек, ручьев и времен­ных водотоков, впадающих в во­

доем, химический состав кото­рых формируется под действием геохимического, почвенного, антропогенного и других факто­ров.

Сточные воды, сбрасываемые непосредственно в водохранили­ще, могут значительно ухудшать качество воды. Под действием течений они растекаются в виде факела, а в случае отсутствия те­чений, в застойных зонах, могут аккумулироваться в районе сбро­са [3].

Поступление с поверхност­ным (талым и дождевым) и внут- рипочвенным стоком непосред­ственно к бортам водохранили­ща с территорий сельскохозяй­ственных угодий, с урбанизиро­ванных территорий и промыш­ленных площадок, а также из зон рекреации приводит к обога­щению воды водоема органичес­кими и биогенными веществами (ОВ и БВ).

Поступление веществ с грун­товыми водами, как правило, не приводит к ухудшению качества воды, но является немаловаж­ным элементом водно-вещест­венного баланса водоемов.

С атмосферными осадками, выпадающими на водную пове­рхность, привносятся преимуще­ственно ОВ и БВ [1, 3], а также

С.А. Соколов

Центр сертификат воды и ЭКОЛОГИИ рязнения воздуха. Поспев эвазии из атмосферы попал' кислород, азот, двуоксид Я да. Поступление веществ _в зультате эолового (ветрового анадромного (миграция против течения; перелет био гических объектов, в том 1 насекомых) переноса ₀п листьев трудно поддается ко

ные и органические вещества. Определенное влияние на каче­ство воды оказывает рекреаци­онное использование водохрани­лищ.

Внутренние (автохтонные) источники.В первые два года, реже, пять лет существования водохранилищ значительную роль в формировании качества воды играет поступление ве­ществ из затопленных почв, дре­весной и луговой растительности [1, 2, 12], а также из зон захоро­нений (особенно скотомогиль­ников с останками животных, погибших в результате эпиде­мий), мест складирования ком- постов сточных вод и радиоак­тивных отходов. Все это может привести к заражению в