Технологии водоочистки

Глава 2.10. Реагентные способы очистки сточной и природной воды от токсикантов и патогенных микроорганизмов, безреагентные методы обеззараживания воды Распространение ультразвука в воде сопровождается движением воды (так называемое акустическое течение), скорость которого зависит от интенсивности ультразвука, вязкости воды и температуры. Кроме того, при распространении ультразвука в воде возникает акустическая кавита­ ция - рост в ультразвуковом поле пузырьков воздуха или газа, так как воздух всегда имеется в той или иной концентрации в воде поверхност­ ных водоисточников или в сточных водах после биохимической очистки (обеззараживание осуществляется после всех других видов очистки). Рост пузырьков происходит при локально возникающем снижении давления в результате акустического течения. Далее, попадая в зону повышенного давления, газовые пузырьки захлопываются, создавая большие локальные давления (порядка нескольких сотен КПа). Присутствующие в воде примеси, в том числе патогенные микро­ организмы, под воздействием давления, создаваемого в локальных зонах при захлопывании газовых пузырьков, механически разрушаются (разры­ ваются). Таким образом, можно предположить с большой долей вероят­ ности, что обеззараживающий эффект ультразвука, в основном, обуслов­ лен акустической и, частично, гидродинамической кавитациями. Кроме того, захлопывание пузырьков газа сопровождается адиаба­ тическим нагревом газа до нескольких сотен градусов, что является до­ полнительным термическим обеззараживанием. На эффективность обеззараживания ультразвуком в значительной степени влияет температура исходной воды и концентрация кислорода в воде. При повышении температуры уменьшается вязкость и раствори­ мость газов. Уменьшение вязкости, в свою очередь, увеличивает скорость акустического течения, что приводит к увеличению кавитации и, соответ­ ственно, к увеличению разрушающего воздействия на бактерии. Но, с другой стороны, при повышении температуры уменьшается концентрация газов в воде - исходных локальных центров образования кавитационных пузырьков. Для генерации ультразвука приме11яются различные устройства, которые можно подразделить на две основные группы: механические, в которых источником ультразвука является механическая энергия потока газа или жидкости, и электромеханические, в которых ультразвук получа­ ется преобразованием электрической энергии переменного тока. 340