Когда слышишь про реактор электрокаталитического окисления завод, сразу представляешь стерильные лаборатории с дистиллированной водой. На практике же 80% наших заказов связаны с химическими производствами, где в стоках плавают взвеси, которые в теории должны забивать электроды за неделю. Вот тут и начинается настоящая инженерия.
До сих пор встречаю коллег, уверенных, что главное в электрокатализе - подбор каталитического покрытия. Безусловно, это важно, но на деле стабильность системы определяют мелочи: качество токоподводов, распределение потока в межэлектродном пространстве, даже материал прокладок между камерами. На одном из объектов в Цзянсу пришлось трижды переделывать конструкцию из-за банальной электрохимической коррозии крепежа.
Особенно интересно наблюдать, как по-разному ведут себя реакторы с одинаковыми параметрами на текстильных и фармацевтических стоках. В первом случае основная проблема - органические красители, которые образуют плёнку на аноде, во втором - остатки растворителей, резко меняющие проводимость среды. Приходится постоянно балансировать между силой тока и скоростью потока.
Кстати, о скорости потока. В учебниках рекомендуют 0.5-2 м/с, но на практике часто выходим за эти рамки. Для стоков с высоким содержанием жиров приходится снижать до 0.3 м/с, иначе кавитация не успевает происходить. А на легких органических загрязнителях иногда разгоняем до 3 м/с - иначе экономика проекта не сходится.
Помню наш первый промышленный реактор электрокаталитического окисления на 500 м3/сут. Лабораторные прототипы показывали стабильное снижение ХПК на 85%, но при масштабировании эффективность упала до 60%. Оказалось, в больших объемах возникают зоны с разной плотностью тока, где параллельно идут конкурирующие реакции. Пришлось разрабатывать каскадную систему с промежуточным отстаиванием.
Еще один неприятный сюрприз - колебания состава стоков. Даже на одном производстве в течение суток pH может меняться на 2 единицы, а концентрация загрязнителей - в 3 раза. Стандартные системы автоматики не успевают адаптироваться, поэтому для реактор электрокаталитического окисления завод мы теперь всегда закладываем буферные емкости и систему онлайн-мониторинга.
Самое сложное - убедить заказчика, что электрокатализ не панацея. Например, для стоков с высоким содержанием солей тяжелых металлов метод работает плохо - осадок забивает ячейки быстрее, чем успеваешь их чистить. В таких случаях предлагаем гибридные решения, например, предварительное ионообменное осаждение.
Наша компания ООО Шаньдун Люйчуан Экологические технологии (https://www.kitay-lchj.ru) последние пять лет активно дорабатывает конструкцию реакторов именно под условия работающих производств. Например, перешли на сборные электродные блоки - их проще извлекать для механической очистки, чем монолитные конструкции.
Интересный случай был на заводе по производству пестицидов в Шаньдуне. Там из-за специфического состава стоков титановые аноды с платиновым покрытием выходили из строя за 4-6 месяцев. Перешли на композитные материалы с добавлением редкоземельных элементов - срок службы увеличился до 2 лет, хотя первоначальные затраты выросли на 40%.
Сейчас тестируем систему с автоматической регенерацией электродов прямо в процессе работы. Пока стабильность оставляет желать лучшего - после 15-20 циклов начинается неравномерный износ. Но для некоторых типов производств, где остановка очистных сооружений критична, этот вариант выглядит перспективным.
Всегда приходится искать компромисс между степенью очистки и энергозатратами. На одном из объектов хотели добиться снижения ХПК с 2000 до 50 мг/л, но потребовалась плотность тока 150 А/м2. Электричество съедало 70% бюджета проекта. Остановились на 500 мг/м3 при 80 А/м2 - дальше подключали биологическую очистку.
Заметил интересную закономерность: китайские производители чаще европейских соглашаются на более высокие эксплуатационные расходы в обмен на меньшие капитальные вложения. Возможно, это связано с особенностями финансирования проектов. Поэтому для местного рынка мы разработали упрощённую версию реактора с ручной регулировкой параметров.
Сейчас считаем перспективным направлением использование избыточной энергии от соседних производств. Например, на алюминиевом заводе в Гуйчжоу используем ночные излишки энергии для пиковой очистки - накапливаем стоки в буферных ёмкостях и обрабатываем по льготному тарифу.
Вижу большой потенциал в комбинации электрокаталитических методов с мембранными технологиями. Но пока не получается избежать образования побочных продуктов на мембранах - те самые радикалы, которые эффективно окисляют загрязнители, заодно повреждают полимерные материалы.
Еще одна проблема - отсутствие унифицированных методик оценки эффективности. Каждый производитель использует свои тестовые растворы, что затрудняет сравнение оборудования. Мы в ООО Шаньдун Люйчуан Экологические технологии перешли на стандартные смеси на основе фенола и формальдегида, но многие конкуренты до сих пор приводят данные по очистке дистиллированной воды с добавлением красителя.
Думаю, в ближайшие 2-3 года стоит ожидать появления гибридных систем, где электрокатализ будет использоваться как предварительная ступень перед биологической очисткой. Особенно для трудноокисляемых соединений, которые не поддаются обычным методам. Уже сейчас вижу рост запросов именно на такие комбинированные решения от клиентов из Юго-Восточной Азии.
