Введение к работе
Актуальность темы. Источники водоснабжения в последнее время подвергаются интенсивному загрязнению и их качество во многих регионах нельзя признать удовлетворительным. Сооружения водоподготовки и водоотведения, на которых используются традиционные методы и процессы, не всегда в состоянии обеспечить требуемую степень очистки воды. В полной мере это относится и к обеззараживанию воды - главному барьеру на пути передачи инфекций водным путем. По данным статистики, в России более 11% проб качества питьевой воды не удовлетворяют требованиям ГОСТ по бактериологическим показателям. Отмечается постоянный рост числа бактериальных и вирусных заболеваний, распространяемых через воду. Такое положение требует нового подхода к обеспечению эпидемиологической безопасности и, в частности, стимулирует работы по совершенствованию старых и внедрению принципиально новых технологий обеззараживания воды.
Из всего многообразия существующих методов обеззараживания наиболее перспективными с точки зрения технологических, экономических, гигиенических и экологических особенностей являются безреагент-ные методы, среди которых все большее распространение находят идеи нетрадиционного использования физических эффектов и явлений. В этом плане особый интерес представляет гидродинамическая кавитация - единственный вид кавитационного воздействия, позволяющий обработать большой объем воды с наименьшими материальными затратами. На ее эффективность не влияет мутность воды, солевой состав, рН. Кроме того, кавитация разрушает коллоиды, частицы взвеси, на которых и внутри которых существуют бактерии, лишая их тем самым защиты от химических и физических бактерицидных агентов.
Цель работы: оценка перспектив использования гидродинамической кавитации при обеззараживании воды; разработка технологии кавитационного обеззараживания в установках проточного типа и создание методик расчета подобных систем.
В связи с этим были решены следующие задачи:
исследование принципиальной возможности использования гидродинамической кавитации для обеззараживания воды;
нахождение степени влияния различных факторов, характеризующих кавитационный процесс, на биоцидный эффект гидродинамической кавитации;
В руководстве работой принимал участие кандидат технических наук, доцент Дегтерев Б.И.
создание методик расчета систем кавитационного обеззараживания;
оценка возможности применения гидродинамической кавитации в комплексе с другими бактерицидными агентами.
Научная новизна. Исследовано биоцидное действие гидродинамической кавитации и установлен характер влияния определяющих факторов кавитационной обработки на отдельные виды микроорганизмов. Произведена оценка воздействия на микроорганизмы гидродинамической кавитации в комплексе с хлорированием и ультрафиолетовым облучением. Разработаны методики расчета установок кавитационного обеззараживания и даны рекомендации к их применению.
Практическая ценность. Полученные результаты дают возможность использования их при создании промышленных установок кавитационного обеззараживания, способных работать при различных режимах и в различных системах. Разработанные методики позволяют производить инженерные расчеты как кавитационных реакторов и технологического оборудования систем обеззараживания, так и влияющих на процесс параметров, необходимых для достижения максимальной эффективности работы установок. Полученные методики легли в основу расчета системы обеззараживания на очистных сооружениях ЗАО "Санаторий "Нижне-Ивкино" Кировской области, а предложеный способ интенсификации процесса хлорирования питьевой воды был внедрен на водопроводной станции МП "Водоканал" г. Кирова и позволил обеспечить экономию хлора при водо-подготовке в среднем на 20%.
Основные положения, выносимые на защиту:
способ дезинфекции воды кавитационным воздействием в установках проточного типа;
комплексный метод обеззараживания воды гидродинамической кавитацией совместно с хлорированием и ультрафиолетовым облучением;
результаты исследований влияния определяющих факторов на бактерицидный эффект гидродинамической кавитации;
результаты исследований по определению характера воздействия гидродинамической кавитации на различные виды микроорганизмов;
методики расчета систем кавитационного обеззараживания: а) под заданную концентрацию микроорганизмов и расход обрабатываемой воды; б) под имеющееся технологическое оборудование для работы с наибольшим стерилизующим эффектом;
результаты работ по интенсификации процессов хлорирования и ультрафиолетового обеззараживания за счет использования в комплексе с ними гидродинамической кавитации.
Достоверность полученных результатов подтверждается их статистическим анализом, совпадением результатов исследований с имеющи-
мися литературными данными; обеспечивается использованием аппарата математической статистики для обработки экспериментальных данных и определения погрешностей опыта.
Апробация работы. Материалы работы докладывались на ежегодной региональной научной конференции "Наука-производство-технология-экология" (г.Киров, 1998-2000); 5-ой научно-практической конференции "Региональные и муниципальные проблемы природопользования" (г.Кирово-Чепецк, 1998); международной научной конференции "Диагностика, лечение и профилактика инфекционных заболеваний. Биотехнология. Ветеринария." (г.Екатеринбург, 1999); межрегиональной научной конференции "Химия на пути в XXI век" (г.Ухта, 2000). Работа выполнялась в рамках единого заказ-наряда и тематического плана Министерства образования Российской Федерации на 1997-2001 годы "Очистка воды от загрязнителей методом озонирования с использованием кавитации".
Публикации результатов. По материалам диссертации опубликовано 9 работ, 1 статья принята в печать.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка из 127 источников, приложений. Материал изложен на 132 страницах, содержит 26 рисунков и 11 таблиц.