SOLVIA RedoxFlow — выносной электрохимический модуль зонального управления окислительно-восстановительным потенциалом. Часть расхода зоны проходит через камеру, получает заданное значение потенциала и возвращается в строго определённую зону: катодный контур снижает потенциал, анодный повышает.
Окислительно-восстановительный потенциал показывает, какие условия преобладают в воде, и разные зоны очистных сооружений требуют разных его значений: гидролиз и анаэробная стабилизация идут в восстановительных условиях, денитрификация — в умеренно восстановительных, а доочистка от сульфидов и запахов требует выраженно окислительных. Обычная станция задаёт эти условия косвенно — подачей воздуха, рециркуляцией и дозированием реагентов, — и потенциал складывается как следствие процесса, а не как заданная величина.
Назначение SOLVIA RedoxFlow — сделать этот параметр задаваемым отдельно для каждой зоны. Модуль стоит вне биологических зон и работает с боковыми потоками: часть жидкости забирается из нужной зоны, получает заданный потенциал в электрохимической камере и возвращается обратно, причём катодный и анодный контуры гидравлически не смешиваются. Разработка рассчитана и на действующие сооружения, и на новые схемы, а конфигурация контуров подбирается под конкретный объект.
Катодный контур формирует поток с пониженным потенциалом, анодный — с повышенным. Католит возвращается в анаэробную, аноксидную, гидролизную, иловую или денитрификационную зону. Анолит направляется только в зону доочистки, обеззараживания, удаления сульфидов и запахообразующих веществ либо работает в служебном контуре, изолированном от сточной воды. Адрес возврата у каждого контура свой, и перепутать их нельзя.
Разделение задано конструктивно, а не настройкой. Анолит обладает окислительными свойствами, полезными в доочистке, но в восстановительных зонах поток с высоким потенциалом нарушает работу микрофлоры, подавляет денитрификацию и портит анаэробный режим. Поэтому подача анодного потока в анаэробную, аноксидную и денитрификационную зоны исключена самой обвязкой, а не запретом в алгоритме управления.
Этим разработка отличается от известного применения анолита и католита, где растворы получают для дезинфекции или санитарной обработки. Такие решения не связаны с биологической очисткой и не ограничены по зонам возврата. В описании изобретения общим недостатком известных решений названо отсутствие технической возможности управляемо изменять потенциал в нескольких функциональных зонах в противоположных направлениях единым внешним модулем.
Для анаэробной зоны целевой диапазон может составлять от −300 до −100 мВ, для гидролизной или иловой — от −300 до −120 мВ. Если потенциал поднимается выше, гидролиз, ферментация и анаэробная стабилизация могут работать хуже. Боковой поток из такой зоны проходит катодную камеру, получает пониженный потенциал и возвращается обратно; это важно на объектах с нестабильной нагрузкой, залповыми сбросами, запахами и старым илом.
Целевой диапазон аноксидной зоны — от −100 до +50 мВ: при более высоком потенциале восстановление нитратов замедляется, а при нехватке легкоокисляемой органики оператор добавляет внешний источник углерода. В расчётно-прогностическом примере для аноксидной зоны объёмом 100 м³ два катодных модуля с боковым потоком 15 % дают ускорение денитрификации на 20–40 % и снижение потребности во внешнем углероде на 15–30 %. Это расчёт, а не измерение на работающем объекте.
Анодный контур решает обратную задачу. Он забирает боковой поток осветлённой воды после биологической очистки или воду из зоны доочистки, поднимает потенциал до целевого диапазона от +300 до +700 мВ и возвращает поток после контроля остаточных окислителей. Режим применяется для окисления сульфидов и остаточной органики, снижения запахов и цветности, улучшения прозрачности и микробиологической доочистки осветлённой воды.
Электроды выбираются под задачу объекта. При расходуемом аноде из железа или алюминия анодный контур дополнительно выполняет функцию электрокоагуляции: образующиеся соединения железа или алюминия связывают фосфаты и коллоидные примеси. Такая конфигурация записана в формуле изобретения, и один модуль работает тогда и как инструмент управления потенциалом, и как узел финишного удаления фосфора.
Через электрохимический модуль проходит не весь расход станции, а от 1 до 50 % расхода зоны, предпочтительно от 5 до 30 %. Обработка всего объёма сточных вод потребовала бы слишком высоких энергозатрат, тогда как правильно выбранный боковой поток меняет условия в зоне без перекачки всего расхода. Снижение удельного потребления электроэнергии за счёт обработки бокового потока указано в материалах изобретения.
Подключение идёт отдельными циркуляционными контурами к зонам уже построенной схемы: механической очистке, анаэробной, аноксидной и аэробной зонам, вторичному отстаиванию и доочистке. Полная реконструкция станции для этого не требуется, и основным сценарием остаётся модернизация действующих сооружений — тех, где есть запахи, слабая денитрификация, перегрузки, старые ёмкости и недостаточная автоматизация.
Модуль собирается из катодной и анодной камер, разделённых ионопроводящей мембраной, отдельных насосов катодного и анодного контуров, датчиков окислительно-восстановительного потенциала и pH в функциональных зонах, датчика остаточных окислителей на выходе анодного контура и раздельных газоотводов водорода и кислорода. Блок управления принимает сигналы этих датчиков и регулирует силу тока, напряжение, импульсный режим и расход циркуляции.
Обслуживание заложено в обвязку, а не в регламент остановок. Байпасные линии катодного и анодного контуров позволяют выводить модуль в сервис без остановки основного процесса очистки, промывочные контуры камер регенерируют электроды и мембрану, а датчики перепада давления показывают загрязнение мембраны или диафрагмы до того, как оно скажется на работе контура.
SOLVIA RedoxFlow — собственная технологическая разработка SOLVIA в области биологической, физико-химической и электрохимической очистки сточных вод. Технология имеет патентную защиту в России. Конструктивные параметры, режимы управления, типы электродов, настройки тока и расхода и целевые диапазоны окислительно-восстановительного потенциала подбираются под конкретный объект и не раскрываются полностью в открытых материалах.
Расскажите об объекте — инженер подготовит расчёт схемы, спецификацию и коммерческое предложение в течение рабочего дня.