Любовь Савельевна Прохасько, кандидат технических наук, доцент кафедры гидравлики и гидропневмосистем
пр-т Ленина, 76, Челябинск, 454080
Lubov Savelievna Prokhasko, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Hydraulics and Hydropneumosystems
76 Lenin Ave., Chelyabinsk, 454080
Актуальность. В настоящее время чрезвычайно остро стоит вопрос предотвращения загрязнения гидросферы сточными водами промышленных предприятий, применения новых эффективных технологий очистки промышленной воды и повторного ее использования на производстве. В связи с этим актуальными задачами являются поиск и внедрение новых способов водоочистки: инновационных технологий, дезинфекции и опреснения воды, методов повторного ее использования.
Методы. В статье предложена новая технология водоочистки: кавитационное воздействие на поток усилено ударным воздействием скачка давления, что позволяет подавить жизнедеятельность микроорганизмов в воде. На основе разработанного рабочего процесса, его математической моделии авторской методики выполнены расчеты трех гидродинамических кавитационных устройств со скачком давления с целью дезинтеграции сульфатвосстанавливающих бактерий промышленных вод.
Результаты. В соответствии с техническим заданием (номинальный расход жидкости Q, номинальное абсолютное давление перед установкой Р1, допустимое падение давления на устройстве ΔР, номинальная температура жидкости t, физические свойства среды) на базе предложенного рабочего процесса гидродинамического кавитационного устройства, формирующего сверхзвуковое течение с переходом в дозвуковой через скачок давления, соответствующей математической модели и адекватной методики были рассчитаны режимные и геометрические параметры трех опытно-промышленных образцов гидродинамических кавитационных устройств, предназначенные для деструктуризации сульфатвосстанавливающих бактерий промышленных вод. Чтобы сформировать сверхзвуковое течение в установке при выполнении достаточно строгих условий по обеспечению допустимых перепадов давления, было спрофилировано сопло с минимальным коэффициентом сопротивления по кривой Виташинского. Промышленная апробация кавитационных устройств показала хорошую сходимость теоретических и опытных данных: подавление бактерий было осуществлено на 80–100%.
Relevance. Currently, the issue of preventing pollution of the hydrosphere by industrial wastewater, the use of new effective technologies for industrial water purification and its reuse in production is extremely acute. In this regard, the urgent tasks are the search and implementation of new methods of water treatment: innovative technologies, disinfection and desalination of water, methods of its reuse.
Methods. The article proposes a new technology for water treatment – the cavitation effect on the flow is enhanced by the shock effect of a pressure surge, which makes it possible to suppress the vital activity of microorganisms in the water. On the basis of the developed workflow, its mathematical model and the author’s methodology, calculations were made for three hydrodynamic cavitation devices with a pressure jump in order to disintegrate sulfate-reducing bacteria in industrial waters.
Results. In accordance with the terms of reference (nominal fluid flow Q, nominal absolute pressure before installation P1, allowable pressure drop on the device ΔP, nominal fluid temperature t, physical properties of the medium) based on the proposed working process of a hydrodynamic cavitation device that forms a supersonic flow with a transition to subsonic through a pressure jump, an appropriate mathematical model and an adequate technique, the regime and geometric parameters of three pilot samples of hydrodynamic cavitation devices designed to destructurize sulfate-reducing bacteria in industrial waters were calculated. In order to form a supersonic flow in the installation under sufficiently strict conditions for ensuring permissible pressure drops, a nozzle was profiled with a minimum drag coefficient along the Vitashinsky curve. Industrial testing of cavitation devices showed good convergence of theoretical and experimental data: the suppression of bacteria was carried out by 80–100%.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.