Современные методы безреагентного обеззараживания воды: эффективность, экономическая рентабельность, область применения (сравнительный анализ)

Действием высокой температуры объясняются свечение паровой фазы и диссоциация молекул воды [3]. Помимо перечисленных эффектов в кавитационной полости возможно возникновение электрического поля, причем напряженность его может составлять 600 В/см.В настоящее время известно много разработок по доочистке сточных вод кавитацией, в том числе и от остаточных концентраций нефтепродуктов, в основе которых лежат два процесса:•дробление и сопутствующее ему поверхностное или точечное окисление;•объемное окисление мелких и частично окисленных частиц нефтепродуктов.Причем подчеркивается, что основная деструкция нефтепродуктов происходит в результате объемного термического окисления при обволакивании кавитационным пузырьком частицы нефтепродукта и последующим его схлопыванием [4].На окислительном воздействии кавитации основан и способ доочистки сточных вод от органических загрязнений — гидродинамическая кавитация при числах кавитации от 0,5 до 1. В результате молекулы воды расщепляются на радикалы ОН и ОН2. Применение данного способа позволяет снизить ХПК сточных вод на 30 %.7. Сравнительная оценка способов обеззараживания водыМетодОписаниеНедостаткиТермический методДает полное обеззараживание воды при 5-10минутном кипячении. Для уничтожения спор применяют нагрев воды до 120 ºС под давлением или дробную стерилизацию воды– её кипятят в течение 15 минут, охлаждают до 35ºС, выдерживают при этой температуре 2 часа для прорастания пор и снова нагревают до кипяченияИзвестны бактерии, которые выживают и при такой длительности кипяченияУФ-облучениеЭффект обеззараживания при воздействии ультрафиолетовых лучей основан на их губительном влиянии на микроорганизмы при длине волны 200-300 нм и дозе облучения 16 мДж/см2, это объясняется воздействием их на белковые коллоиды цитоплазмы клеток. Однако, несмотря на многочисленные достоинства этого метода, он имеет ряд серьёзных недостатковВо-первых, процесс обеззараживания с помощью УФ-излучения должен осуществляться только в прозрачной воде, не содержащей коллоидных и взвешенных веществ, т.е. предварительно очищенной, в противном случае загрязнения экранируют УФ-лучи, что воспрепятствует взаимодействию необходимой дозы УФ-лучей с микроорганизмами. Во-вторых, при применении УФ-облучения возможны замедление роста оставшихся жизнеспособными бактерийОбеззараживание ультразвукомОбеззараживание воды ультразвуком (УЗ) с частотой колебаний 16·103 – 108 Гц приводит к механическому разрушению бактерий в результате УЗ-кавитации. Наиболее губительно действие ультразвука с длиной волны, соизмеримой с размерами облучаемых микроорганизмов. На частотах от 20 до 30 кГц основная масса бактерий гибнет за 25 с. Однако облучение микроорганизмов ультразвуком малой интенсивности может стимулировать их рост. Необходима интенсивность более 2 Вт/см2 при частоте 46 кГц.Несмотря на высокую эффективность этого метода обеззараживания воды в отношении спорообразующих микроорганизмов он не нашёл широкого применения из-за трудностей в создании достаточно мощных генераторов ультразвуковых колебаний.КавитацияЯвления кавитации можно достигнуть, пропуская поток жидкости через гидравлическое устройство (например, трубка Вентури), которое подвергается сужению с последующим резким расширением. При этом скорость водного потока должна приближаться к 20-25 м/с. На эффективность кавитации не влияет ни мутность, ни солевой состав воды, ни цветность. При кавитационном воздействии разрушаются коллоиды и частицы, внутри которых могут содержаться бактерии. Тем самым болезнетворные организмы лишаются защиты перед другими химическими и физическими воздействиями. Бактерицидное действие кавитации прямо пропорционально ее интенсивности, скорости потока и числу ступеней возбудителей кавитации. При сравнении экономических затрат различных методов на очистку условной единицы объема питьевой воды кавитация оказывается самым дешевым способом.Главным его недостатком является то, что кавитационное поле не является сплошным. Оно имеет бескавитационную область в центральной части. Через эту область может происходить проскок патогенных микроорганизмов, что значительно снижает эффективность обеззараживания жидкости. Другим недостатком данного метода является то, что при длительной работе в режиме кавитации стенки диффузорной части трубки подвержены эрозионному разрушению.Все рассмотренные методы наряду с множеством достоинств имеют серьёзные недостатки. Для решения этих проблем необходимо создавать установки, использующие для обеззараживания воды комбинацию нескольких методов.ЗаключениеТаким образом, из физических, безреагентных методов очистки воды наиболеешироко используют кипячениеводы при 100 оС и ультрафиолетовыелучи при централизованноми полевом водоснабжении. Главнымусловием эффективного обеззараживанияводы ультрафиолетовым излучениемявляется ее прозрачностьи бесцветность. Способы примененияультрафиолетового излучения:обеззараживание воды на разных типахустановок; хлорирование водыв процессе очистки с последующимультрафиолетовым облучением; ультрафиолетовойоблучение в сочетаниис озонированием, ионами меди,комплексными препаратами серебра,перекиси водорода, ультрафиолетовогооблучения с ультразвуком. Разработанатехнология комбинированногопроцесса одновременного действияультразвука + ультрафиолета,на основе которой созданы, изученыи находят применение в практикеустановки «Лазурь», «Лазурь-М»,RZ104.Для обеззараживания воды разработаныдва способа примененияэлектролиза: при непосредственномэлектролизе зараженной воды и обработкаводы электролизованнымраствором хлористого натрия илисолесодержащими подземными водами.При этом на катоде и анодеобразуется гипохлорит натрия.Список литературыФрог Б.Н., Первов А.Г. Водоподготовка. – М.: Издательство АСВ, 2015. - 255 с.Кофман В.Я. Новые подходы к обеззараживанию воды (обзор) //Водоснабжение и санитарная техника. 2016. № 4. С. 23-32.Абульфатов А.Г. Технология безреагентной очистки поверхностных высокомутных вод //Водоснабжение и санитарная техника. 2017. № 2. С. 16-18.Мухамедов М.М. Поиск эффективных методов обеззараживания воды // Теория и практика современной науки. 2017. № 5 (23). С. 580-582.Коржавый А.П., Челенко А.В. Способы и технологии очистки пресной воды, загрязненной в современной техносфере // Наукоемкие технологии. 2015. Т. 16. № 9. С. 66-77.