Інтенсифікація процесів знезараження води з використанням гідродинамічних кавітаційних пристроїв

Размещено на http://allbest.ru

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Інтенсифікація процесів знезараження води з використанням гідродинамічних кавітаційних пристроїв

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

знезараження вода очисний кавітаційний

Актуальність теми.Стрімкий розвиток промислового виробництва та житлово-побутового будівництва супроводжується дефіцитом водних ресурсів. Вибір оптимальних, екологічно безпечних технологічних процесів знезараження побутових і стічних вод, що містять різні види патогенної флори, набуває все більшого народногосподарського значення.

Серед поширених методів знезараження води пріоритетними є хімічні методи, що ґрунтуються на використанні сполук хлору, пероксиду водню, йонів срібла, міді. Недоліками даних методів є те, що одночасно з високою ступінню знезараження (99,0 - 99,99%) спостерігається реактивація мікроорганізмів; до того ж у воду потрапляють хлорорганічні сполуки, що здійснюють мутагенний і канцерогенний вплив, пестициди, амінофеноли, поверхнево-активні речовини.В зв'язку з цим, останні дослідження в напрямку удосконалення процесів знезараження присвячені використанню фізичних методів обробки води: електрообробці, ультрафіолетовому опроміненню, тліючому розряду, кавітації. Проте, фізичні методи знезараження води досить енергоємні, мають низьку продуктивність, не забезпечують післядії і не відповідають вимогам великотоннажного виробництва.

Серед нових технологій очищення і знезараження води найбільш перспективними є окиснювальні комплексні технології, які охоплюють обширний діапазон фізичних і хімічних методів: ультрафіолетове випромінювання (УФ) і О₃, УФ і Н₂О₂, Н₂О₂ і йони Cu(II)Ag(I), гідродинамічна кавітація і О₃, електричний розряд і хлорагенти та ін. Використання цих методів дозволяє отримати високу ефективність знезараження, що зумовлено їх синергічною дією.

В даній роботі запропоновано вирішення поставлених завдань за допомогою ефектів гідродинамічної кавітації. Різнобічні дослідження гідродинамічної кавітації в напрямку її технологічного використання відмічені численними позитивними результатами. Проте, дотепер ще не достатньо повно вивчені аспекти впливу гідродинамічної кавітації на мікрофлору води, оскільки механізм знезаражуючої дії пояснюється не тільки впливом фізичних ефектів, що супроводжують гідродинамічну кавітацію, але й можливим впливом хімічно-активних сполук, що утворюються в кавітаційному полі.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота відповідає науковому напряму кафедри обладнання харчових технологій Тернопільського державного технічного університету імені І.Пулюя. Дисертаційна робота виконана згідно із планом науково-дослідних робіт кафедри обладнання харчових технологій з проблеми “Розробка та дослідження прогресивних методів очищення води, повітря, зневоднення осадів та їх знезараження” у відповідності до тематики кафедральної теми “Енергоощадні кавітаційні пристрої та технології харчових і хімічних виробництв” (№ держ. реєстрації 0105U000746).

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є встановлення інтенсифікуючої дії, обґрунтування механізму інактивації в умовах кавітації та розробка технології знезараження води з використанням гідродинамічних кавітаційних пристроїв.

Відповідно до поставленої мети були сформульовані такі завдання досліджень:

- на основі вивчення морфологічних змін, обґрунтувати механізм знезараження в умовах гідродинамічної кавітації;

- експериментально дослідити хімічні реакції у воді, з точки зору їх впливу на процес знезараження;

- експериментально дослідити процес інактивації мікроорганізмів E.coli під дією кавітаційних ефектів;

- дослідити процес інактивації E.coli при комплексному знезараженні з використанням хімічних реагентів;

- математично узагальнити отримані результати;

- на основі експериментальних досліджень обґрунтувати передумови використання кавітаційних пристроїв гідродинамічного типу в технологіях очищення води і водопідготовки;

- провести оцінку інтенсивності роботи і ефективності використання гідродинамічних кавітаційних пристроїв.

Об'єкт дослідження - процес знезараження в умовах кавітації.

Предмет дослідження - кавітаційні ефекти, вода контамінована монокультурами мікроорганізмів E.coli, S.faecalis, S.aureus, річкова та джерельна вода.

Методи дослідження - фото- та кінозйомка, хімічний аналіз концентрацій компонентів, біологічний аналіз концентрацій санітарно-показникових мікроорганізмів.

Наукова новизна одержаних результатів. В даній роботі:

на основі проведених досліджень зміни морфології бактерій E.coli запропоновано і обґрунтовано механізм знезаражуючої дії кавітації - знезараження відбувається за рахунок фізичних ефектів кавітаційного поля (механічне руйнування клітин) і хімічної деградації під впливом хімічно-активних сполук;

вперше встановлено ступінь впливу хімічних і фізичних факторів кавітації на клітини E.coli і отримали подальший розвиток дослідження хімічних процесів у воді, що відбуваються під дією ефектів гідродинамічної кавітації;

розроблено математичну модель процесу знезараження в умовах гідродинамічної кавітації;

встановлено кінетичні закономірності та обґрунтовано інтенсифікацію знезараження при комплексному методі з використанням хімічних окисників.

Практичне значення одержаних результатів.

1. Отримано рівняння для опису процесу знезараження в умовах кавітації, яке дозволить прогнозувати інтенсивність процесу при впровадженні технологій знезараження;

2. Показано, що застосування гідродинамічної кавітації у технології водоочищення дозволить зменшити витрати хімічних окисників на 50-70% і покращити якісні показники води (запах, загальна твердість, бактеріологічні показники);

3. На основі проведених досліджень удосконалено технології підготовки питної води і технічної води плавальних басейнів, знезараження стічної води;

4. Кавітаційний пристрій випробувано на базі аквапарку “Лімпопо”. Результати випробувань і технічна документація на пристрій і технологію підготовки води передана для впровадження у ТЗОВ “Алігатор-ІІ” (акт впровадження від 28.12.2007 р.).

Результати досліджень мають практичне значення для проектування обладнання очищення та знезараження води в різних галузях промисловості.

Особистий внесок здобувача полягає в аналізі літературних джерел за темою досліджень, участі у розробці і виготовленні експериментальних стендів, проведенні експериментальних досліджень, обробці та аналізі отриманих результатів, розробці методик аналізів, підготовці матеріалів досліджень до опублікування, виступах з доповідями на конференціях та участі у впровадженні результатів роботи.

Розробка математичних моделей, планування експериментальних досліджень, розробка методики розрахунку та конструкції промислового зразка гідродинамічного кавітаційного пристрою статичного типу виконувалась спільно із науковим керівником к.т.н., доцентом Вітенько Т.М. Мікробіологічні аналізи проводили в бактеріологічних лабораторіях Тернопільської міської СЕС та Тернопільської державної медичної академії імені І.Я. Горбачовського.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації обговорювались і отримали позитивні відгуки на конференціях:

1. IX міжнародній наукової конференції ТДТУ імені Івана Пулюя (12_13 травня 2005р. м. Тернопіль);

2. XI міжнародній науковій конференції “Удосконалення процесів та обладнання харчових та хімічних виробництв” (30 травня - 2 червня 2006р., м. Одеса);

3. Х міжнародній науковій конференції ТДТУ ім. Івана Пулюя (м. Тернопіль, 2006р.);

4. ХІ міжнародній науковій конференції ТДТУ ім. Івана Пулюя (16 - 17 травня 2007р., м. Тернопіль);

5. ХІІ міжнародній науково-практичній конференції “Гідроаеромеханіка в інженерній практиці” (21 - 25 травня 2007р., Луганськ - Київ);

6. Науково-практичній конференції “Екологічна безпека: моніторинг, оцінка ризику, перспективні природоохоронні технології” (Львів 2007);

7. ХІІ міжнародній науковій конференції ТДТУ ім. Івана Пулюя (14 - 15 травня 2008р., м. Тернопіль);

8. V міжнародній науково-практичній конференції “Проблеми економії енергії” (23 - 25 жовтня 2008р., м. Львів).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 4 статті у фахових виданнях, 6 матеріалів конференцій і 3 патенти України.

Структура і об'єм дисертації. Дисертаційна робота складається із вступу, шести розділів, висновку, списку використаної літератури, який містить 180 найменувань вітчизняних та зарубіжних джерел. Робота викладена на 149 сторінках основного тексту та в 20 додатках, ілюстрована 56 рисунками, містить 10 таблиць.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність роботи, сформульовано мету та задачі, представлено наукову новизну і практичне значення одержаних результатів.

У першому розділі наведено огляд науково-технічної літератури за темою дисертації, в якому проведено моніторинг забруднень природних вод, розглянуто та проаналізовано існуючі методи знезараження води. Показано, що серед поширених методів знезараження води пріоритетними є хімічні методи, які базуються на використанні сполук хлору, пероксиду водню, йонів срібла, міді. Проаналізовано недоліки даних методів, які полягають у тому, що поряд із високою ефективністю знезараження (99,0 - 99,99%) відбувається реактивація мікроорганізмів; у воду потрпляють хлорорганічні сполуки, які мають мутагенну і канцерогенну дію, пестициди, амінофеноли, поверхнево-активні речовини. Розглянуто особливості механізму знезараження під впливом фізичних ефектів та хімічних дезінфекантів. Обґрунтовано доцільність застосування кавітації в процесах знезараження води, наведено теоретичні передумови використання гідродинамічної кавітації для знезараження води і проаналізовано проблеми практичного використання кавітаційних пристроїв у процесах водопідготовки. На основі проведеного літературного огляду сформульовано задачі досліджень.

У другому розділі приведено характеристики об'єктів досліджень - монокультур мікроорганізмів E.coli, S.faecalis, S.aureus. Наведено схеми, фотографії та описи експериментальних стендів динамічного і статичного типів. Описано методики проведення експериментальних досліджень, аналітичного визначення концентрацій радикалів гідроксилу, пероксиду водню, озону, мікробіологічних забруднень води, мікроскопічних досліджень структурно-морфологічних змін E.coli, визначення похибки експериментальних досліджень.

У дослідженнях процесу знезараження хімічними окисниками в умовах кавітаційного перемішування використовували пероксид водню (Н₂О₂), азотнокисле срібло (AgNO₃) і хлорне вапно (CaCl₂).

Ступінь впливу радикалів гідроксилу ОН* на процес знезараження визначали за допомогою Н₂О₂/УФ-процесу, використовуючи УФ-лампу, що дає монохроматичну лінію випромінювання з довжиною хвилі 253,7нм, при цьому потік фотонів становив 2,792Ч10¹⁹ фотонів/с.

Мікробіологічні дослідження проводили згідно стандартної методики визначення кількості бактерій методом прямого посіву на тверде селективне середовище.

У третьому розділі досліджено ефективність знезараження води, контамінованої E.coli, в залежності від конструктивних особливостей пристроїв динамічного і статичного типів, та гідродинамічних характеристик режимів обробки. На основі проведеної фотозйомки робочої ділянки, аналізу інтенсивності та ефективності знезараження було встановлено діапазон режимів обробки в межах значень числа Рейнольдса 10⁴<Re<10⁵.

Ступінь інтенсивності кавітаційної дії у статичних і динамічних пристроях оцінювали за числом кавітації (ч), числом Рейнольдса (Re) і стадією кавітації (л). Було встановлено, що найбільш інтенсивно процес знезараження E.coli у пристрої статичного типу відбувається при стадії кавітації л=2,6.

У четвертому розділі наведено результати досліджень хімічних процесів у воді, під дією гідродинамічної кавітації.

Експериментально досліджено, що при всіх режимах обробки відбувається зміна рН води в лужну сторону, що можна пояснити дегазацією СО₂ і хімічними перетвореннями у воді. Показано, що найбільша зміна водневого показника при температурі 15°C (ДрН=1,1 за 5 хв) відбувається при обробці водопровідної води, тому що у даному об'єкті наявні домішки Са²⁺, Mg⁺, СО₂. Внаслідок хімічних процесів утворюються сполуки Ca(OH)₂ і Mg(OH)₂, які мають лужну реакцію, а СО₂ виділяється назовні. Для дистиляту характерним є те, що дана вода не містить домішок органічного і неорганічного походження, проте містить газові включення. При обробці дезаерованого дистиляту спостерігається найменша зміна ДрН=0,3 через те, що дана вода фактично не містить домішок, які могли б служити зародками кавітації.

Дослідження реакцій окиснення щавлевої кислоти радикалами ОН* проводили в діапазоні рН 1-9. Результати досліджень показали, що при рН 1-4 швидкість находження радикалів гідроксилу ОН* моль·дм³/с, а при рН 4-9 відповідно моль·дм³/с.

Радикали гідроксилу рекомбінують між собою з утворенням пероксиду водню. Встановлено, що за 960с обробки у кавітаційному пристрої при Re_м=6·10⁵, концентрація Н₂О₂ не перевищує 1,32мг/дм³. Аналіз хімічних перетворень у воді показав, що із збільшенням значення Re_м, зменшенням ч і температури, швидкість надходження хімічно-активних сполук у воду збільшується.

Результати досліджень утворення озону у воді показали, що в діапазоні температур від 15єС до 45єС і числах Рейнольдса 3·10⁵<Re_м<6·10⁵ кількість утвореного озону не перевищує 0,05мг/дм³. Даний окисник в таких концентраціях не може здійснювати суттєвого знезаражуючого впливу.

У п'ятому розділі обґрунтовано механізм знезаражуючої дії гідродинамічної кавітації. Для встановлення якого було проведено дослідження структурно-морфологічних змін, що виникають в мікробній клітині E.coli. Було показано, що специфічність дії гідродинамічної кавітації на мікробні клітини проявляється в наступному: після 10-ти хвилинної обробки у гідродинамічному кавітаційному пристрої спостерігається зниження контрастності клітин, порушення їх оболонки, зокрема розрихлення, втрачається чіткість контурів, змінюється форма, при цьому клітини склеюються, утворюють агрегати.

Мікроскопічні дослідження при збільшенні у ?20000 разів показали, що мембрана просвітлюється, порушується дисперсність колоїдної структури цитоплазми і відбувається випадання хроматинової субстанції, вихід йонів і низькомолекулярних компонентів цитоплазми в навколишнє середовище. Це вказує на те, що відбувається руйнування клітин під дією механічних ефектів.

Фотознімками структурно-морфологічних змін мікроорганізмів E.coli під впливом бактерицидної концентрації пероксиду водню і електролітичних розчинів срібла було підтверджено положення про хімічний фактор поряд із механічним. Це дозволило прийняти фізичну модель знезаражуючої дії гідродинамічної кавітації. У відповідності до даної моделі, знезаражуючий ефект проявляється в одночасному впливі ряду фізико-механічних і хімічних впливів, таких як: ударні хвилі, градієнти тиску, високі локальні температури, кумулятивні струминки, ОН* і Н₂О₂.

Для математичного узагальнення було досліджено інактивуючий вплив кожного із вищеописаних факторів дії гідродинамічного кавітаційного поля на клітини.

На основі результатів досліджень (рис. 5) і запропонованої фізичної моделі було розроблено математичну модель процесу знезараження, в основу якої було покладено твердження, що інактивація здійснюється як за рахунок механічного впливу кавітаційних ефектів, що супроводжують кавітацію (дія кумулятивних струмин і локальних тисків), так і внаслідок хімічної деградації клітин під впливом хімічно-активних сполук (радикалів гідроксилу і пероксиду водню):

(1)

де С - сумарна кількість інактивованих мікроорганізмів внаслідок впливу механічних і хімічних ефектів і явищ кавітаційного поля, ос./см³;

С₁ і С₂ - кількість інактивованих мікроорганізмів в результаті впливу окремо механічних ефектів і хімічного фактора відповідно, ос./см³;

початкові умови процесу: ф₀=0; С₀=0.

Оскільки гідродинамічні параметри кавітаційного поля та інтенсивність процесу залежать від введеної енергії, було враховано, що концентрація інактивованих мікроорганізмів С пропорційна питомій енергії:

; (2)

де е - питома енергія, Вт/см³;

p - коефіцієнт пропорційності.

Швидкість інактивації мікроорганізмів можна описати рівнянням:

.(3)

Процес інактивації E.coli був описаний за допомогою системи кінетичних рівнянь:

(4)

де k₁ - константа швидкості інактивації мікроорганізмів внаслідок впливу усіх ефектів кавітаційного поля, ос/Вт·с;

k₂ - константа швидкості інактивації мікроорганізмів внаслідок впливу механічних ефектів кавітаційного поля, с^-1;

k₃ - константа швидкості інактивації мікроорганізмів під дією хімічно-активних сполук, см³/ос·с.

Розв'язавши систему диференційних рівнянь (4), отримали аналітичні залежності для визначення С, С₁ і С₂ у вигляді:

,(5)

де a - постійна інтегрування, визначається із початкових умов, а=1;

,(6)

де b - постійна інтегрування, що визначається із початкових умов, b=0;

.(7)

Параметри рівнянь k₁, k₂ і k₃ були отримані шляхом комп'ютерної обробки експериментальних даних.

У шостому розділі досліджено закономірності процесу знезараження води в залежності від режимів обробки і мікробного навантаження.

Встановлено, що у турбулентному режимі не відбувається інактивація мікроорганізмів, у кавітаційному режимі швидкість інактивації зростає зі збільшенням значення числа Рейнольдса і зменшенням початкового забруднення води.

Проведені дослідження впливу газового середовища на процес інактивації мікроорганізмів E.coli показали, що найінтенсивніше даний процес відбувається в середовищі кисню, оскільки зі збільшенням вмісту кисню у воді інтенсифікується процес надходження у воду хімічно-активних сполук (ОН*, НО₂, Н₂О₂, О₃). Менш інтенсивно процес знезараження відбувається в середовищі вуглекислого газу тому, що СО₂ (інертний газ) не має реакційної здатності, і в даному випадку здійснюється вплив лише механічних ефектів кавітаційного поля. Найменшого ефекту досягнуто при обробці в дезаерованій дистильованій воді.

З метою забезпечення післядії і зменшення енергоємності процесу проведено дослідження процесу знезараження хімічними окисниками (CaCl₂, H₂O₂, AgNO₃) в умовах кавітації. Результати досліджень у динамічному пристрої показали, що при внесенні пероксиду водню 50мг/дм³ інактивація всіх мікроорганізмів досягається менше, ніж за 2хв (Н₂О₂ забезпечує повну інактивацію за час експозиції 48хв). Знезараження води на 99% при сумісній дії гідродинамічної кавітації і Ag(І) відбувається на другій хвилині контакту (при концентрації Ag(І) 0,01мг/дм³), хоча за цей період часу відсоток інактивованих мікроорганізмів при введенні одного срібла становить 45%, а при обробці лише в гідродинамічному кавітаційному полі - 25%. Результати знезаражуючої дії гідродинамічної кавітації і активного хлору дали позитивні результати, навіть при концентрації окисника 0,3мг/дм³ (для знезараження підземних вод використовують 0,7-1,0мг/дм³ активного хлору).

Для розширення можливостей використання кавітаційних пристроїв, досліджували процес знезараження у експериментальному стенді статичного типу. Встановлено, що із зменшенням числа кавітації (ч) та збільшенням значення числа Рейнольдса (Re) швидкість інактивації збільшується.

Мікрофлора води є дуже різноманітною, тому в якості тест-об'єкта використовували воду із Тернопільського ставу. Санітарно-мікробіологічний контроль, відповідно до СанПіН № 4630-88 “Охрана поверхностных вод от загрязнений”, здійснювали за індексом лактозопозитивних кишкових паличок (ЛКП), індексом кишкової палички E.coli та індексом ентерококів (результати приведено на рис. 10). Було встановлено, що за час обробки 30хв у пристрої статичного типу повної дезінфекції води не досягнуто, тому для знезараження поверхневих вод необхідно застосовувати комбінований спосіб обробки з хімічними окисниками.

Проведено порівняння інтенсивності та ефективності роботи кавітаційних пристроїв динамічного і статичного типів. Встановлено, що процес знезараження утричі інтенсивніше відбувається у пристроях динамічного типу, а ефективність використання енергії при застосуванні комплексних методів знезараження, з додаванням хімічних окисників в умовах кавітаційного перемішування удвічі вища у статичних пристроях.

На основі проведених теоретичних та експериментальних досліджень розроблено технологічні рішення для підготовки води плавальних басейнів, питної води і локальні очисні споруди для очистки стічних вод з використанням кавітаційних пристроїв статичного типу. У даних технологічних схемах запропоновано здійснювати знезараження у гідродинамічних кавітаційних модулях із одночасним введенням хлорагентів.

Ефективність кавітаційного пристрою було випробувано на базі аквапарку “Лімпопо”. Результати випробувань і технічна документація на пристрій і технологію підготовки води плавальних басейнів передана для впровадження у ТЗОВ “АЛІГАТОР-ІІ”. Проведено оцінку соціально-економічної ефективності проекту, у відповідності до якої собівартість 1м³ води зменшується на 0,0158грн., коефіцієнт економічної ефективності додаткових капітальних вкладень становить 1,79, термін окупності 0,56 року.

ВИСНОВКИ

1. На основі проведеного літературного огляду стосовно існуючих технологій водоочищення було встановлено, що кавітаційна обробка є одним із перспективних методів знезараження води. Проте аспекти впливу гідродинамічної кавітації на мікрофлору води дотепер ще не достатньо вивчені, в літературі мало даних щодо механізму і кінетичних закономірностей знезараження під дією гідродинамічної кавітації.

2. На основі візуальних спостережень, експериментальних даних та проведених теоретичних розрахунків, встановлено діапазон досліджуваних режимів в межах 3·10⁵<Re_м<6·10⁵. Для пристроїв статичного типу, в діапазоні досліджуваних режимів 6·10⁴<Re<8·10⁴, було встановлено оптимальне значення стадії кавітації л=2,6.

3. Досліджено зміну рН відстояної водопровідної води, дистиляту і дезаерованого дистиляту під час її обробки у кавітаційному пристрої динамічного типу. Встановлено, що найбільша зміна водневого показника відбувається при обробці водопровідної води до 16%, найменша зміна 5% зафіксована у дезаерованому дистиляті. Експериментальні дослідження показали, що у кавітаційному режимі перемішування із парогазової фази у воду надходять радикали гідроксилу ОН*, пероксид водню Н₂О₂ і озон. Аналіз концентрацій показав, що знезаражуючий вплив здатні здійснювати лише радикали ОН* і Н₂О₂, а концентрація О₃ становить менше 0,05 мг/дм³. Експериментально досліджено залежність кількості надходження радикалів ОН* і пероксиду водню із парогазової фази у воду від числа Рейнольдса (Re_м) і температури оброблюваного середовища. Встановлено, що із збільшенням Re_м і зменшенням температури швидкість надходження хімічно-активних сполук у воду збільшується.

4. На основі досліджень структурно-морфологічних змін E.coli запропоновано механізм знезаражуючої дії гідродинамічної кавітації. У відповідності до якого знезаражуючий ефект досягається за рахунок фізико-хімічних ефектів кавітаційного поля, вплив яких здійснює механічне руйнування клітин, і хімічну деградацію під дією хімічно-активних сполук, зокрема ОН* і Н₂О₂.

5. Експериментально досліджено ступінь впливу кожного із факторів на зміну концентрації мікроорганізмів. Встановлено, що в залежності від режиму обробки і початкового забруднення, радикалами гідроксиду інактивується 60-70% бактерій, пероксидом водню 5-7%, за рахунок механічних ефектів 25-30%. Шляхом комп'ютерної обробки експериментальних даних визначено, що знезараження під впливом механічних ефектів відбувається за першим порядком, а під дією хімічно-активних сполук - за другим порядком. Розраховано константи швидкості даних процесів.

6. На основі запропонованого механізму дії гідродинамічної кавітації на клітину, розроблено математичну модель процесу інактивації мікроорганізмів E.coli, основану на кінетичних залежностях, що описують окремі стадії процесу. Отримано аналітичне рівняння для визначення зміни концентрації мікроорганізмів в умовах кавітації, яке враховує гідродинаміку і режими обробки у модельних пристроях.

7. Вивчено закономірності відмирання E.coli в залежності від режимів обробки та мікробного навантаження. Результати показали, що у турбулентному режимі не відбувається інактивація мікроорганізмів. В умовах кавітаційного режиму швидкість відмирання бактерій зростає зі збільшенням Re_м і зменшенням мікробного забруднення. При режимах, коли Re_м=6·10⁵ зменшення початкового забруднення E.coli 10³ ос/см³ на 99% відбувається за 10-12 хв. При мікробному забрудненні 10⁶ос./см³ за такий же час інактивовано лише 15% E.coli. Така ж тенденція зберігається і при інших режимах обробки.

8. Досліджено синергічний ефект при знезараженні хімічними окисниками (Н₂О₂, AgNO₃ і СаСl₂) в умовах кавітаційного перемішування. Встановлено, що використання комплексного впливу кавітації і Н₂О₂ (50мг/дм³) у 25 разів скорочує час експозиції. Комплексна дія Ag(I) 0,005 мг/дм³ дозволяє отримати такий самий ефект знезараження, як при використанні самого Ag(I) концентрацією 0,01 мг/дм³. При використанні СаСl₂О на 50-60% зменшуються витрати окисника і покращуються якісні показники води.

9. Експериментально досліджено вплив ефектів кавітаційного поля на виживання монокультур S.aureus, S.faecalis і природних асоціацій бактерій. Встановлено, що найбільш стійкими є S.aureus, по виживанню їм поступаються S.faecalis і найуразливіші E.coli. Для досягнення повної дезінфекції води із Тернопільського ставу необхідно застосовувати комбінований спосіб обробки з використанням хімічних окисників.

10. Проведено порівняння інтенсивності та ефективності роботи пристроїв динамічного і статичного типу. Встановлено, що процес знезараження у пристроях динамічного типу відбувається у 3 рази інтенсивніше, а ефективність використання енергії у 2 рази вища у статичних пристроях.

11. Технічна документація на кавітаційний пристрій і технологію підготовки води для плавальних басейнів аквапарку “Лімпопо” передана для впровадження у дирекцію ТЗОВ «Алігатор-ІІ», термін окупності капітальних вкладень становить 0,56 року.

СПИСОК ПУБЛІКАЦІЙ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Вітенько Т.М. Гідродинамічна кавітація як один із способів активації рідких середовищ / Вітенько Т.М., Гащин О.Р. // Одеська національна академія харчових технологій. Наукові праці. -- 2006. -- Т. 2, № 28. -- С. 22--25. (Здобувачем проведено експериментальне дослідження процесу утворення хімічно-активних сполук (ОН*, Н₂О₂, О₃) і зміни рН води).

2. Гащин О.Р. Исследование химического фактора гидродинамической кавитации в процессах обеззараживания воды / Гащин О.Р., Витенько Т.Н. // Екотехнологии и ресурсосбережение. -- 2007. -- №3. -- С. 44--48. (Здобувачем проведенно експериментальні дослідження та оброблено експериментальні результати).

3. Гащин О.Р. Гідродинамічна кавітація в процесах знезараження під дією хімічних окиснювачів / Гащин О.Р., Вітенько Т.М. // Вісник Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля. -- 2007. -- №3(109) -- С. 49--53. (Здобувачем проведено експериментальні дослідження інактивації мікроорганізмів E.coli хімічними окисниками (CaCl₂, Н₂О₂, AgNO₃) в умовах кавітаційного перемішування, виконано обробку експериментальних даних).

4. Гащин О.Р. Особенности кинетики обеззараживания воды, содержащей E.coli в условиях гидродинамической кавитации / Гащин О.Р., Витенько Т.Н. // Химия и технология воды. -- 2008. -- №5 -- С. 567--575. (Здобувачем представлено результати інактивації мікроорганізмів E.coli в умовах кавітаційного впливу в залежності від мікробного навантаження, режимів обробки, газового середовища).

5. Пат. 4243 Україна, МПК⁷ В01F7/04. Кавітаційний пристрій / Вітенько Т.М., Гащин О.Р.; заявник і власник патенту ТДТУ ім. І. Пулюя. - № 2004032160 ; заявл. 23.03.04 ; опубл. 17.01.2005, Бюл. № 1. (Здобувачем запропоновано виконання внутрішньої частини циліндричної камери).

6. Патент 11090 Україна, МПК⁷ A23J1/20. Спосіб виробництва кислотного казеїну / Вітенько Т.М., Гащин О.Р.; заявник і власник патенту ТДТУ ім. І. Пулюя. - № u200504729 ; заявл. 20.05.05 ; опубл. 15.12.2005, Бюл. № 12. (Здобувачем представлено експериментальні результати впливу кавітаційної обробки на фізико-хімічні і бактеріологічні показники води).

7. Пат. 15684 Україна, МПК D21B1/00. Кавітаційний пристрій / Вітенько Т.М., Гащин О.Р.; заявник і власник патенту ТДТУ ім. І. Пулюя. - № u200600058 ; заявл. 03.01.2006 ; опубл. 17.07.2006, Бюл. № 7 (Здобувачем запропоновано схему розміщення кавітаторів у протічній камері).

8. Гащин О.Р. Перспектива використання гідродинамічних кавітаційних пристроїв для знезараження води / Матеріали Дев'ятої наукової конференції ТДТУ імені Івана Пулюя. 12 - 13 травня 2005р. -- С. 144. (Здобувачем представлено аналіз науково-технічної літератури стосовно проблем використання кавітаційних пристроїв у технології водопідготовки).

9. Вітенько Т., Гащин О. Експериментальні дослідження хімічних процесів у воді під впливом гідродинамічного кавітаційного поля / Матеріали Десятої наукової конференції ТДТУ імені Івана Пулюя. 17 - 18 травня 2006 р. -- С. 184. (Здобувачем наведено результати утворення хімічно- активних сполук у воді під впливом гідродинамічної кавітації).

10. Вітенько Т., Гащин О. Вивчення комплексної дії гідродинамічної кавітації і хімічних окиснювачів на мікроорганізми Eshcherihia coli / Матеріали Одинадцятої наукової конференції ТДТУ імені Івана Пулюя. 16 - 17 травня 2007р. -- С. 181. (Здобувачем проведено експериментальні дослідження, виконано узагальнення експериментальних даних).

11. Гащин О. Вітенько Т. Застосування гідродинамічної кавітації в процесах знезараження води / Матеріали науково-практичної конференції “Екологічна безпека: моніторинг, оцінка ризику, перспективні природоохоронні технології” -- Львів, 2007р. -- С. 33--34. (Здобувачем запропоновано вирішення пробеми знезараження природних вод впливом гідродинамічної кавітації).

12. Вітенько Т, Гащин О. Вплив гідродинамічного кавітаційного поля на морфологію бактеріальної клітини / Матеріали Дванадцятої наукової конференції ТДТУ імені Івана Пулюя. 14 - 15 травня 2008р. -- С. 224. (Здобувачем проведено експериментальні дослідження, фотозйомку).

13. Гащин О., Вітенько Т. Оцінка ефективності та інтенсивності роботи кавітаційних пристроїв у технології водопідготовки. / Матеріали 5-ї міжнародної науково-практичної конференції “Проблеми економії енергії”, 23-25 жовтня 2008р., Львів, 2008р. -- С. 282--286. (Здобувачем представлено результати порівняння інтенсивності та ефективності роботи кавітаційних пристроїв).

Размещено на Allbest.ru