Էլեկտրական կոագուլյացիան (EC) գործընթաց է, որն օգտագործում է էլեկտրական հոսանք՝ կեղտաջրերից աղտոտիչները հեռացնելու համար: Այն ներառում է մշտական հոսանքի սնուցման կիրառում զոհաբերական էլեկտրոդների լուծարման համար, որոնք այնուհետև արտազատում են մետաղական իոններ, որոնք կոագուլվում են աղտոտիչներով: Այս մեթոդը ժողովրդականություն է ձեռք բերել իր արդյունավետության, շրջակա միջավայրի բարեկեցության և տարբեր տեսակի կեղտաջրերի մաքրման գործում բազմակողմանիության շնորհիվ:
Էլեկտրոկագուլյացիայի սկզբունքները
Էլեկտրական կոագուլյացիայի ժամանակ էլեկտրական հոսանքը անցնում է մետաղական էլեկտրոդների միջով, որոնք ընկղմված են կեղտաջրերի մեջ: Անոդը (դրական էլեկտրոդը) լուծարվում է՝ ջրի մեջ ազատելով մետաղական կատիոններ, ինչպիսիք են ալյումինը կամ երկաթը։ Այս մետաղական իոնները փոխազդում են ջրի աղտոտիչների հետ՝ ձևավորելով չլուծվող հիդրօքսիդներ, որոնք համախմբվում են և կարող են հեշտությամբ հեռացվել: Կաթոդը (բացասական էլեկտրոդը) արտադրում է ջրածնի գազ, որն օգնում է մակարդված մասնիկները լողալ դեպի մակերես՝ սահելու համար:
Ընդհանուր գործընթացը կարելի է ամփոփել հետևյալ քայլերով.
Էլեկտրոլիզ. էլեկտրոդների վրա կիրառվում է մշտական հոսանքի սնուցում, ինչը հանգեցնում է անոդի լուծարման և մետաղական իոնների ազատմանը:
Կոագուլյացիա. Ազատված մետաղի իոնները չեզոքացնում են կասեցված մասնիկների և լուծված աղտոտիչների լիցքերը, ինչը հանգեցնում է ավելի մեծ ագրեգատների ձևավորմանը:
Ֆլոտացիա. կաթոդում առաջացած ջրածնի գազի փուչիկները կցվում են ագրեգատներին՝ ստիպելով դրանք լողալ դեպի մակերես:
Տարանջատում. լողացող տիղմը հանվում է քսելու միջոցով, իսկ նստած տիղմը հավաքվում է հատակից:
DC էլեկտրամատակարարման առավելությունները էլեկտրակոագուլյացիայի մեջ
Արդյունավետություն. մշտական հոսանքի մատակարարումը թույլ է տալիս ճշգրիտ վերահսկել կիրառվող հոսանքի և լարման վրա՝ օպտիմալացնելով էլեկտրոդների տարրալուծումը և ապահովելով աղտոտիչների արդյունավետ կոագուլյացիա:
Պարզություն. DC սնուցման միջոցով էլեկտրակոագուլյացիայի կարգավորումը համեմատաբար պարզ է, որը բաղկացած է էլեկտրամատակարարումից, էլեկտրոդներից և ռեակցիայի խցիկից:
Բնապահպանական բարեկամականություն. ի տարբերություն քիմիական կոագուլյացիայի, էլեկտրակոագուլյացիայի համար արտաքին քիմիական նյութերի ավելացում չի պահանջվում՝ նվազեցնելով երկրորդային աղտոտման վտանգը:
Բազմակողմանիություն. EC-ը կարող է բուժել աղտոտիչների լայն տեսականի, ներառյալ ծանր մետաղները, օրգանական միացությունները, կասեցված պինդ նյութերը և նույնիսկ պաթոգենները:
Էլեկտրոկագուլյացիայի կիրառությունները կեղտաջրերի մաքրման մեջ
Արդյունաբերական կեղտաջրեր. Էլեկտրակոագուլյացիան շատ արդյունավետ է ծանր մետաղներ, ներկանյութեր, յուղեր և այլ բարդ աղտոտիչներ պարունակող արդյունաբերական կեղտաջրերի մաքրման համար: Արդյունաբերությունները, ինչպիսիք են տեքստիլը, էլեկտրապլատինգը և դեղագործությունը, օգտվում են EC-ի կարողությունից՝ հեռացնելու թունավոր նյութերը և նվազեցնել քիմիական թթվածնի պահանջարկը (COD):
Քաղաքային կեղտաջրեր. EC-ը կարող է օգտագործվել որպես քաղաքային կեղտաջրերի առաջնային կամ երկրորդային մաքրման մեթոդ՝ օգնելով հեռացնել կասեցված պինդ նյութերը, ֆոսֆատները և պաթոգենները: Այն բարձրացնում է մաքրված ջրի ընդհանուր որակը՝ այն դարձնելով հարմար արտահոսքի կամ կրկնակի օգտագործման համար:
Գյուղատնտեսական արտահոսք. EC-ն ի վիճակի է մշակել գյուղատնտեսական արտահոսքը, որը պարունակում է թունաքիմիկատներ, պարարտանյութեր և օրգանական նյութեր: Այս հավելվածը օգնում է նվազեցնել գյուղատնտեսական գործունեության ազդեցությունը մոտակա ջրային մարմինների վրա:
Հեղեղաջրերի մաքրում. EC-ը կարող է կիրառվել անձրևաջրերի արտահոսքի համար՝ հեռացնելու նստվածքները, ծանր մետաղները և այլ աղտոտիչները՝ կանխելով դրանց մուտքը բնական ջրային մարմիններ:
Գործառնական պարամետրեր և օպտիմիզացում
Էլեկտրական կոագուլյացիայի արդյունավետությունը կախված է մի քանի գործառնական պարամետրերից, ներառյալ.
Ընթացքի խտություն. Էլեկտրոդի մեկ միավորի մակերեսի վրա կիրառվող հոսանքի քանակը ազդում է մետաղի իոնների արտազատման արագության և գործընթացի ընդհանուր արդյունավետության վրա: Ավելի բարձր հոսանքի խտությունը կարող է մեծացնել բուժման արդյունավետությունը, բայց կարող է նաև հանգեցնել ավելի մեծ էներգիայի սպառման և էլեկտրոդների մաշվածության:
Էլեկտրոդի նյութ. Էլեկտրոդի նյութի ընտրությունը (սովորաբար ալյումին կամ երկաթ) ազդում է կոագուլյացիայի տեսակի և արդյունավետության վրա: Տարբեր նյութեր ընտրվում են՝ ելնելով կեղտաջրերում առկա հատուկ աղտոտիչներից:
pH: Կեղտաջրերի pH-ն ազդում է մետաղների հիդրօքսիդների լուծելիության և ձևավորման վրա: Օպտիմալ pH մակարդակները ապահովում են ձևավորված ագրեգատների կոագուլյացիայի առավելագույն արդյունավետությունը և կայունությունը:
Էլեկտրոդների կոնֆիգուրացիա. Էլեկտրոդների դասավորությունը և հեռավորությունը ազդում են էլեկտրական դաշտի բաշխման և բուժման գործընթացի միատեսակության վրա: Պատշաճ կոնֆիգուրացիան ուժեղացնում է շփումը մետաղական իոնների և աղտոտիչների միջև:
Արձագանքման ժամանակը. էլեկտրակոագուլյացիայի տեւողությունը ազդում է աղտոտիչների հեռացման աստիճանի վրա: Համապատասխան արձագանքման ժամանակը ապահովում է աղտոտիչների ամբողջական կոագուլյացիա և տարանջատում:
Մարտահրավերներ և ապագա ուղղություններ
Չնայած իր առավելություններին, էլեկտրակոագուլյացիան բախվում է որոշ մարտահրավերների.
Էլեկտրոդի սպառում. Անոդի զոհաբերական բնույթը հանգեցնում է դրա աստիճանական սպառման, որը պահանջում է պարբերական փոխարինում կամ վերականգնում:
Էներգիայի սպառում. Թեև DC էլեկտրամատակարարումը թույլ է տալիս ճշգրիտ վերահսկել, այն կարող է էներգատար լինել, հատկապես լայնածավալ գործառնությունների համար:
Շլամի կառավարում. Գործընթացը առաջացնում է տիղմ, որը պետք է պատշաճ կերպով կառավարվի և հեռացվի՝ ավելացնելով գործառնական ծախսերը:
Հետագա հետազոտություններն ու զարգացումները նպատակ ունեն լուծել այս մարտահրավերները՝
Էլեկտրոդային նյութերի բարելավում. էլեկտրոդների ավելի դիմացկուն և արդյունավետ նյութերի մշակում` սպառումը նվազեցնելու և արդյունավետությունը բարձրացնելու համար:
Էլեկտրաէներգիայի մատակարարման օպտիմիզացում. Էլեկտրաէներգիայի մատակարարման առաջադեմ տեխնիկայի կիրառում, ինչպիսին է իմպուլսային DC-ն, էներգիայի սպառումը նվազեցնելու և բուժման արդյունավետությունը բարելավելու համար:
Տիղմի բեռնաթափման բարելավում. տիղմի նվազեցման և արժեքավորման նորարարական մեթոդներ, ինչպիսիք են տիղմը օգտակար կողմնակի արտադրանքի վերածելը:
Եզրափակելով, DC էլեկտրամատակարարումը վճռորոշ դեր է խաղում կեղտաջրերի մաքրման համար էլեկտրակոագուլյացիայի մեջ՝ առաջարկելով արդյունավետ, էկոլոգիապես մաքուր և բազմակողմանի լուծում տարբեր աղտոտիչները հեռացնելու համար: Ընթացիկ առաջխաղացումներով և օպտիմալացումներով էլեկտրակոագուլյացիան պատրաստվում է դառնալ ավելի կենսունակ և կայուն մեթոդ կեղտաջրերի մաքրման գլոբալ մարտահրավերներին դիմակայելու համար:
Հրապարակման ժամանակը` Հուլիս-12-2024
