Исследование процессов гидродинамической очистки артезианских вод

Цель работы --- исследование процессов гидродинамической обработки природной (артезианской) воды для ее использования в хозяйственно-бытовых и питьевых целях. Основное преимущество гидродинамической обработки природных вод состоит в том, что все наиболее важные процессы, необходимые для подготовки воды соответствующего качества (обезжелезивание, деманганация, аэрация), можно проводить с использованием только одного устройства --- так называемого гидродинамического генератора колебаний --- без применения каких-либо дополнительных реагентов. Гидродинамический генератор колебаний способствует ускорению массообменных процессов без применения дополнительных химических реагентов, используя только кинетическую энергию потока обрабатываемой природной воды, полученную при резком изменении гидродинамических характеристик самого потока. Генератор не очищает воду, а осуществляет обработку природной воды для получения в ней нерастворимых продуктов за счет рекомбинации форм удаляемых веществ, а именно: перевод растворенных соединений марганца и железа в нерастворимые, снижение содержания углекислого газа в воде в целях процесса выделения нерастворимых соединений кальция. Образовавшиеся нерастворимые соединения могут быть легко удалены в процессе дальнейшей фильтрации на керамическом мембранном фильтре. Эффективность работы гидродинамического генератора колебаний зависит от многих факторов, следовательно, необходимым этапом при организации наиболее эффективной гидродинамической обработки природных вод в реальных условиях является получение основополагающих закономерностей ее проведения от сопутствующих параметрических характеристик. В рамках эксперимента подтверждено наличие явления сонолюминесценции в природной воде при ее гидродинамической обработке. Предложена технология мониторинга, косвенно подтверждающая эффективность осуществляемого процесса гидродинамической обработки природных вод, основанного на фиксации явления сонолюминесценции акустическим методом

Работа выполнена в рамках программы поддержки молодых ученых-преподавателей РХТУ им. Д.И. Менделеева (заявка K-2020-015)

Литература

[1] Федоткин И.М., Оржельский И.В. Новые физические эффекты, их использование и перспектива. Кн. 7. Физические эффекты при гидродинамической кавитации и их практическое использование. Киев, ГМВКК, 2001.

[2] Кнэпп Р., Дейли Дж., Хэммит Ф. Кавитация. М., Мир, 1974.

[3] Kosel J., Gutierrez-Aguirre I., Racki N., et al. Efficient in activation of MS-2 virus in water by hydrodynamic cavitation. Water Res., 2017, vol. 124, pp. 465--471. DOI: https://doi.org/10.1016/j.watres.2017.07.077

[4] Курбатов А.Ю., Аснис Н.А., Баталов Р.С. и др. Способ очистки воды. Патент РФ 2525177. Заявл. 28.11.2012, опубл. 10.08.2014.

[5] Золотова Е.Ф., Асс Г.Ю. Очистка воды от железа, марганца, фтора и сероводорода. М., Стройиздат, 1975.

[6] Авдуевский В.С., Ганиев Р.Ф., Калашников Г.А. и др. Гидродинамический генератор колебаний. Патент РФ 2015749. Заявл. 04.10.1991, опубл. 15.07.1994.

[7] Украинский Л.Е. Динамические основы волновой технологии. Дис. ... д-ра техн. наук. М., МАИ, 2006.

[8] Ганиев Р.Ф., ред. Волновая техника и технология. Научные основы, промышленные испытания и их результаты, перспективы использования. М., Логос, 1993.

[9] Averina J.M., Kaliakina G.E., Zhukov D.Y., et al. Development and design of a closed water use cycle. Proc. SGEM, 2019, vol. 19, no. 3-1, pp. 145--152. DOI: https://doi.org/10.5593/sgem2019/3.1/S12.019

[10] Лутфуллаева Н.Б., Аширбекова Д.Р. Интенсификация процесса очистки вод. Высшая школа, 2017, № 1, с. 127--128.

[11] Промтов М.А. Перспективы применения кавитационных технологий для интенсификации химико-технологических процессов. Вестник ТГТУ, 2008, т. 14, № 4, с. 861--869.

[12] Дежкунов Н.В. Связь порога кавитации и максимальной интенсивности звуколюминесценции. Письма в ЖТФ, 2008, № 8, с. 59--67.

[13] Костров С.А. Автоколебательные режимы движения в системах с жидкостью и газом. М., Ин-т машиностроения, 1988.

[14] Ганиев Р.Ф., ред. Колебательные явления в многофазных средах и их использование в технологии. Киев, Техника, 1960.

[15] Маргулис М.А. Сонолюминесценция. УФН, 2000, т. 170, № 3, с. 263--287. DOI: https://doi.org/10.3367/UFNr.0170.200003c.0263

[16] Криволуцкий А.С., Кулагин В.А. Изменение физико-химических свойств воды под воздействием гидродинамической кавитации. Социальные проблемы инженерной экологии, природопользования и ресурсосбережения. Мат. НПК. Вып. IX. Красноярск, КГТУ, 2003, с. 61--74.

[17] Сиротюк М.Г. Экспериментальные исследования ультразвуковой кавитации. В кн.: Мощные ультразвуковые поля. М., Наука, 1968, с. 168--220.

[18] Averina J.M., Zhukov D.Y., Kurbatov A.Y., et al. Methods of intensification of iron --- contain in natural water purification processes. Proc. SGEM, 2018, vol. 18, no. 1-5, pp. 345--350.

[19] Левковский Ю.Л. Структура кавитационных течений. Л., Судостроение, 1978.

[20] Балабышко А.М., Зимин А.И., Ружицкий В.П. Гидромеханическое диспергирование. М., Наука, 1998.

[21] Пирсол И. Кавитация. М., Мир, 1975.