Ключові слова
thermal power engineering
energy efficiency
plasma-erosion coagulation
electric-chemical coagulation
water treatment розрядний струм
теплова енергетика
енергоефективність
плазмоерозійна коагуляція
електрохімічна коагуляція
водопідготовка
Як цитувати
Анотація
Наведено критичний аналіз сучасних електрофізичних і електрохімічних методів підготовки води в контексті ефективності оброблення ними поверхневих природних вод для потреб теплової і атомної енергетики. Розглянуто фізичні аспекти електрохімічної коагуляції. Розраховано теоретичні значення питомої енергії руйнування пасивуючих плівок на поверхні алюмінієвих і залізних електродів та необхідні для цього мінімальні значення напруги на них. Описано механізми перетворення енергії розрядних імпульсів у зануреному у воду шарі гранул утворюючого коагулянт металу. Згідно з описаною моделлю процесів перетворення енергії розраховано мінімальні теоретичні значення питомої енергії утворення ерозійних частинок Al та Fe з розплавленого металу та з металу, що випарувався. Описано методику дослідження енергоефективності плазмоерозійної коагуляції в лабораторних умовах та наведено результати цих досліджень. Розраховано питому енергію на освітлення 1 м3 води електрохімічною і плазмоерозійною коагуляцією в різних режимах з використанням Al та Fe як утворюючих коагулянт металів. На основі аналізу отриманих результатів представлено рекомендації щодо підвищення енергоефективності режимів плазмоерозійної коагуляції. Бібл. 29, рис. 1, табл. 1.
Посилання
Ukrenergo. National Power Company. Installed capacity of the IPS of Ukraine values as of 08/2021. URL: https://ua.energy/vstanovlena-potuzhnist-energosystemy-ukrayiny/ (accessed: 07.10.2021). (Ukr)
Hu X, Wang B. Removal of pefloxacin from wastewater by dielectric barrier discharge plasma: Mechanism and degradation pathways. Journal of Environmental Chemical Engineering. 2021. No 9. Article ID 105720. 8 p. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jece.2021.105720
Amin M.T., Alazba A.A., Manzoor U. A Review of Removal of Pollutants from Water/Wastewater Using Different Types of Nanomaterials. Advances in Materials Science and Engineering. Vol. 2014. Article ID 825910. 24 p. DOI: https://doi.org/10.1155/2014/825910
Zhao C.S., Shao N.F., Yang S.T., Ren H., Ge Y.R., Feng P., Dong B.E., Zhao Y. Predicting cyanobacteria bloomoccurrence in lakes and reservoirs before blooms occur. Science of the Total Environment. 2019. Vol. 670. Pp. 837–848. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.03.161
Giudice D.D., Fang Sh., Scavia D., Davis T.W., Evans M.A., Obenour D.R. Elucidating controls on cyanobacteria bloom timing and intensity via Bayesian mechanistic modeling. Science of the Total Environment. 2021. Vol. 755. Article ID 142487. 12 p. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.142487
Shidlovskyi A.K., Shcherba A.A., Zakharchenko S.N. Prospects for the use of spark erosion coagulation in water treatment systems of heat networks. Energetika i elektrifikatsiya. 2002. No 12. Pp. 34–40. (Rus)
Zeghioud H., Nguyen-Tri P., Khezami L., Amrane A., Assadi A.A. Review on discharge Plasma for water treatment: mechanism, reactor geometries, active species and combined processes. Journal of Water Process Engineering. 2020. Vol. 38. Article ID 101664. 13 p. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2020.101664
Bereka V.O., Kondratenko I.P. Electric Discharge Water Treatment Technologies and Criteria of Expediency of their Use. Pratsi Instytutu Elektrodynamiky Natsionalnoi Akademii Nauk Ukrainy. 2021. Issue 58. Pp. 90–99. (Ukr) DOI: https://doi.org/10.15407/publishing2021.58.090
Hartmann W., Roemheld M., Rohde K.-D., Spiess F.-J. Large Area Pulsed Corona Discharge in Water for Disinfection and Pollution Control. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. 2009. Vol. 16. No 4. Pp. 1061–1065. DOI: https://doi.org/10.1109/TDEI.2009.5211855
Kolb J.F., Joshi R.P., Xiao S., Schoenbach K.H. Streamers in water and other dielectric liquids. Journal of Physics D: Applied Physics. 2008. Vol. 41. Article ID 234007. 22 p. DOI: https://doi.org/10.1088/0022-3727/41/23/234007
Bruggeman P., Leys C. Non-thermal plasmas in and in contact with liquids. Journal of Physics D: Applied Physics. 2009. Vol. 42. Article ID 053001. 28 p. DOI: https://doi.org/10.1088/0022-3727/42/5/053001
Bozhko I.V., Serdyuk Y.V. Determination of Energy of a Pulsed Dielectric Barrier Discharge and Method for Increasing Its Efficiency. IEEE Transactions on Plasma Science. 2017. Vol. 45. Issue. 12. Pp. 3064–3069. DOI: https://doi.org/10.1109/TPS.2017.2760888
Lukes P., Clupek M., Babicky V., Sunka P. Pulsed Electrical Discharge in Water Generated Using Porous-Ceramic-Coated Electrodes. IEEE Transactions on Plasma Science. 2008. Vol. 36. No 4. Pp. 1146–1147. DOI: https://doi.org/10.1109/TPS.2008.920945
Yavorovskiy N.A., Kornev Ya.I., Preis S.V., Pelchtsman S.S., Haskelberg M.B., Chen B.N. Active oxidizing particles in water-air flow. Izvestiia Tomskoho Politekhnicheskoho Instituta. 2006. Vol. 309. No 2. Pp. 108–113 (Rus).
Shcherba A.A., Zakharchenko S.N., Suprunovskaya N.I., Shevchenko N.I., Yatsyuk S.A., Solomentseva I.M. Improving the Power Efficiency of Electrophysical Methods of Wastewater Treatment from Organic Pollution. Tekhnichna electrodynamica. Tematichnyi vypusk Silova elektronika ta energoefektivnist. 2007. Vol. 5. Pp. 75–79. (Rus)
Locke B.R., Sato M., Sunka P., Hoffman M.R., Chang J.-S. Electrohydraulic Discharge and Nonthermal Plasma for Water Treatment. Industrial & Engineering Chemistry Research. 2006. Vol. 45. Pp. 882–905. DOI: https://doi.org/10.1021/ie050981u
Panorel I., Preis S., Kornev Ia., Hatakka H., Louhi-Kultanen M. Oxidation of aqueous pharmaceuticals by pulsed corona discharge. Environmental Technology. 2013. Vol. 34. No 7. Pp. 923–930. DOI: https://doi.org/10.1080/09593330.2012.722691
Larin B.M., Bushuev E.N., Larin A.B., Karpychev E.A., Zhadan A.V. Improvement of Water Treatment at Thermal Power Plants. Thermal Engineering. 2015. Vol. 62. No 4. Pp. 286–292. DOI: https://doi.org/10.1134/S0040601515020056
Geise G.M., Lee H.S., Miller D.J., Freeman B.D., McGrath J.E., Paul D.R. Water purification by membranes: The role of polymer science. Journal of Polymer Science: Part B: Polymer Physics. 2010. Vol. 48. Pp. 1685–1718. DOI: https://doi.org/10.1002/polb.22037
CHP-6 SOP Kiev CHPP PJSC KIEVENERGO. URL: https://ecosoft.ua/customer_story/tets-6/ (accessed: 19.10.2021). (Rus)
Karataev O.R., Shamsutdinova Z.R., Khafizov I.I. Wastewater treatment by electrochemical methods. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta. 2015. Vol. 18. No 33. Pp. 21–23. (Rus)
Zakharchenko S.M., Shydlovska N.A., Perekos A.O., Zakharchenko M.F. Power Efficiency of Electrophysical Methods of Dispersion and Electrochemical Dissolution of Several Metals. Metallofizika i Noveishie Tekhnologii. 2021. Vol. 43. No 4. Pp. 465–487. (Ukr) DOI: https://doi.org/10.15407/mfint.43.04.0465
Shydlovska N.A., Zakharchenko S.M., Cherkaskyi O.P. Physical Prerequisites of Construction of Mathematical Models of Electric Resistance of Plasma-erosive Loads. Tekhnichna Electrodynamika. 2017. No 2. Pp. 5–12. (Ukr) DOI: https://doi.org/10.15407/techned2017.02.005
Zakharchenko S.M. Increase of Efficiency of Obtaining of Ultradispersive Metals Particles by Volume Electroerosive Dispersion their Granules in a Liquid. Tekhnichna Elektrodynamika. 2013. No 1. Pp. 16–23. (Rus)
Goncharuk V.V., Shcherba A.A., Zakharchenko S.N., Savluk O.S., Potapchenko N.G., Kosinova V.N. Disinfectant action of the volume electrospark discharges in water. Khimiia i tehnologiia vody. 1999. Vol. 21. No 3. Pp. 328 – 336. (Rus)
Namytokov K.K. Electroerosive phenomenon. Moskva: Energiya, 1978. 456 p. (Rus.)
Shydlovska N.A., Zakharchenko S.M., Cherkaskyi O.P. Comparison of the Smoothing Efficiency of Signals of Voltage on the Plasma-erosive Load and its Current by Multi-Iterative Filtration Methods. Tekhnichna Elektrodynamika. 2017. No 4. Pp. 3–13. (Ukr) DOI: https://doi.org/10.15407/techned2017.04.003
Shydlovska N.A., Zakharchenko S.M., Cherkaskyi O.P. Parametric Model of Resistance of Plasma-erosive Load, Adequate in the Wide Range of Change of Applied Voltage. Tekhnichna Elektrodynamika. 2017. No 3. Pp. 3–12. (Ukr) DOI: https://doi.org/10.15407/techned2017.03.003
Shcherba A.A., Suprunovska N.І., Shcherba M.A. Features of the Formation of Multi-Channel Pulse Currents and Fast-Migrating Electric Sparks in the Layer of Current-Conducting Granules of Electric-Discharge Installations. Tekhnichna Elektrodynamika. 2022. No 2. Pp. 3–11. DOI: https://doi.org/10.15407/techned2022.02.003
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Авторське право (c) 2022 Array