До переваг УФВ можна віднести: широкий спектр антимікробної дії; не змінює запах і смак води; ефективність знезараження не залежить від рН і температури води; не має проблеми передозування і не викликає утворення токсичних сполук; мінімальний час контакту (секунди) для знезараження води; висока продуктивність і простота експлуатації; компактні установки, працюють у проточному режимі, надійні у відношенні техніки безпеки. Негативними сторонами знезараження води УФВ є: залежність бактерицидного ефекту від мутності і кольоровості оброблюваної води, виду МО, їхньої кількості, дози опромінення; можливість осадження гумінових кислот, заліза і солей марганцю на кварцовому чохлі ламп, що зменшує інтенсивність випромінювання. Дана технологія не має ефекту післядії, що уможлив лює вторинний ріст бактерій в оброблюваній воді.

Одним з перспективних методів очищення води є кавітаційна обробка води. Знезараження та очищення води ультразвуком, як ефективним засобом генерування кавітації, вважається одним з найсучасніших способів дезінфекції. Дослідження з обробки водних систем ультразвуком показують, що він є ефективним безреагентним високоекологічним методом очищення води від органічних забруднюючих речовин, мікроорганізмами та інтенсифікації різних хіміко-технологічних процесів.

Перевагами ультразвукових коливань (УЗК) є: відсутність негативного впливу на органолептичні властивості води, незалежність бактерицидної дії від основних фізико-хімічних параметрів води, можливість автоматизації процесу. Ефективність бактерицидної дії УЗК залежить від цілого ряду обставин: параметрів ультразвуку (інтенсивності, частоти коливань, експозиції); фізичних параметрів середовища, що озвучується, (температури, в'язкості); морфологічних особливостей мікроорганізмів (розмірів і форми, віку, наявності капсули, хімічного складу мембрани). Процес знезараження води УЗК залишається в 2-4 рази дорожчим, ніж обробка ультрафіолетовим випромінюванням (УФВ), при енерговитратах 2-2,5 кВт. Стримуючим моментом широкого застосування залишаються труднощі конструювання установок великої продуктивності з надійністю в експлуатації і прийнятною собівартістю.

Зростаюча стійкість мікроорганізмів (вірусів, спорових форм, цист) до дії хімічних дезінфікаторів обумовлює необхідність використання високих доз реагентів. Мікробіологи провідних наукових центрів Америки, Азії та Європи вказують, що за останні 15-20 років стійкість патогенної мікрофлори до хлору підвищилася в 5 разів, до озону в 2-3 рази, до УФВ - в 4. У зв'язку з цим виникає інтерес до комбінованих методів очищення і знезараження води. Крім того, правильно підібрані дезінфікатори при комплексній обробці води приводять до виникнення синергічних ефектів (коли дія комплексу реагентів перевищує суму ефектів окремих реагентів), що дозволяє досягнути більш високого антимікробного ефекту при збереженні або навіть при пониженні доз реагентів.

Останні дослідження в напрямку вдосконалення процесів знезараження присвячені використанню кавітації з поєднанням інших хімічних дезінфектантів: хлор, пероксид водню, йони срібла, вапняне молоко, розчин лугу або кислот, озон тощо. Таке поєднання дозволяє одержати високу якість води, скоротити витрати реагентів. Основні переваги кавітаційної технології: високий знезаражувальний потенціал і широкий спектр біоцидної дії (бактерицидної, віруліцидної, фунгицидної, спороцидної); сумісність з іншими реагентами; можливість застосування в існуючих технологічних схемах водоочищення без їх суттєвої реконструкції; екологічна безпека для навколишнього середовища, свідчать про перспективність використання даного методу у технологіях водоочищення [25].

Таким чином, використання прогресивних технологій в області очищення природних і стічних вод дозволить інтенсифікувати процеси очищення, зменшити витрати на експлуатацію очисних споруд. Однак для комплексного та енергоефективного вирішення даної проблеми доцільна комбінація методів. Таке поєднання нівелює недоліки кожного з методів і дозволяє найбільш ефективно вирішувати поставлену задачу.

Розділ 3. Застосування кавітації для очищення води з різними видами забруднень

Інноваційні технології та розроблене обладнання для водоочищення мають повною мірою відповідати вимогам енерго- і ресурсозбереження, екологічної безпеки, бути конкурентоспроможними в сучасних умовах ринкової економіки. Це можливо, якщо в їх основі лежать прогресивні інноваційні ідеї. Одним з таких інноваційних напрямків є ефективне використання кавітаційних явищ.

За останні роки в активі людства з'явилися десятки високоефективних, ресурсозберігаючих та екологічно безпечних ультразвукових технологій. Кавітаційний вплив дозволяє прискорити багато хіміко-технологічних процесів і синтезувати нові речовини (біоматеріали, наноматеріали, каталізатори) [26].

3.1 Природа і властивості кавітації в рідинах

Кавітація - (від лат. саvitas - порожнеча) - утворення в рідині порожнин (кавітаційних бульбашок, або каверн), заповнених газом, парою або їх сумішшю. Кавітація виникає в результаті місцевого пониження тиску в рідині, яке може відбуватися або при збільшенні її швидкості (гідродинамічна кавітація), або при проходженні акустичної хвилі великої інтенсивності під час напівперіоду розрідження (акустична кавітація).

При акустичній кавітації відносно низька середня щільність енергії звукового поля трансформується в дуже високу щільність енергії, пов'язану з радіально пульсуючою бульбашкою. Концентрація енергії в дуже малих обсягах і пояснює високу ефективність застосування акустичної кавітації для інтенсифікації процесів хімічної технології.

Гідродинамічна кавітація менш ефективна при впливі на оброблюване середовище, однак пристрої для її штучного збурення відрізняються простотою і надійністю. Вона може здійснюватися різними способами: утворенням потоку рідини при обтіканні перепони або високою швидкістю твердих тіл щодо рідини, швидким відривом поршня від рідини, ударним навантаженням тощо.

У промисловості для кавітаційного впливу на рідину використовують: гідродинамічні, електродинамічні, п'єзоелектричні, магнітострикційні і механічні генератори кавітації. У більшості установок для очищення води використовують п'єзоелектричні та магнітострикційні методи, тому що вони передають від 70 до 90% енергії, що надходить в рідину.

В даний час ультразвук (УЗ) - один з ефективних методів утворення кавітації. УЗ можна створювати різними способами, наприклад, використовуючи УЗ-свистки, сирени, іскрові розрядники, принципи п'єзоелектричного, електростатичного та електромагнітного перетворення. Для генерації УЗ хвиль і їх виявлення застосовуються також лазерні технології.

Ультразвукові коливання (УЗК) - це механічні коливання у твердому, рідкому і газоподібному середовищах з діапазоном частот коливань вище 15 кГц. УЗК поділяються на низькочастотні (від 16 до 80 кГц) і високочастотні (вище 80 кГц). Низькочастотний УЗ породжує великі бульбашки, і в результаті відбувається потужний колапс, виробляючи високі локалізовані температуру і тиск, а також сильні ударні хвилі. У той час як, на більш високих частотах (100 кГц-1 МГц), утворюється більше кавітаційних бульбашок за одиницю часу, але дрібніших, при колапсі яких досягаються більш низькі температура і тиск.

При поширенні в газах, рідинах і твердих тілах УЗ породжує унікальні явища, багато з яких знайшли практичне застосування в різних областях науки і техніки. Кавітація є одним з найважливіших факторів, що сприяють інтенсифікації різних хіміко-технологічних процесів в хімічній, фармацевтичній і харчовій промисловостях. Застосуванням Уз можна: ініціювати вільно-радикальні реакції; прискорювати хімічні реакції; підвищувати швидкість емульгування рідких компонентів; диспергування твердих компонентів реакції або каталізаторів; розчинення - дегазації; запобігання осадження або коагуляції речовин; отримання тонкодисперсних пігментів; інтенсивного перемішування; сприяти екстракції речовин; видаляти і руйнувати певні частинки, мікроорганізми тощо.

Обробка УЗ успішно застосовується в адсорбційних, хемосорбційних, ректифікаційних процесах і в озонаторних установках очищення стічних вод. До переваг використання УЗ очищення в промисловості відносяться: підвищена швидкість очищення як у водному середовищі, так і в розчиннику; менший потрібний простір і зменшення витрат праці; можливість застосування для очищення небезпечних речовин; високий рівень безпеки; спрощується конструкція реактора, підвищується його надійність і довговічність; покращується очищення води з одночасною її дезінфекцією, дезодорацією і знебарвленням; відсутність забруднення навколишнього середовища. Все це обумовлено різноманітністю кавітаційних ефектів, в основі яких лежить ряд механізмів. [27]

3.2 Механізм і фізико-хімічна дія кавітації

Акустична кавітація являє собою ефективний засіб концентрації енергії звукової хвилі низької густини у високу густину енергії, пов'язану з пульсаціями і заплескуванням кавітаційних бульбашок. Загальна картина утворення кавітаційного пухирця представляється в наступному вигляді. У фазі розрідження акустичної хвилі в рідині утворюється розрив у вигляді порожнини, яка заповнюється насиченою парою даної рідини. У фазі стиснення під дією підвищеного тиску і сил поверхневого натягу порожнина зхлопується, а пара конденсується на межі розділу фаз. В даний час немає єдиної думки з фізичного пояснення фази руйнування кавітаційних бульбашок. Вважають, що відбувається дуже швидке "місцеве перегрівання", а стиснення газу і пари в бульбашках є адіабатичним процесом. Тому безпосередньо перед руйнуванням бульбашок температура і тиск в них можуть досягати значень порядку відповідно 4000-5000 К і 0,2-0,5 МПа. Короткий час перегрівання (<10мкс) свідчить про екстремально високі швидкості нагрівання й охолодження (порядку 1010 К/с).

Можливі два механізми утворення ударних хвиль в кавітаційному полі: в результаті виникнення високих тисків на границі кавітаційної бульбашки з рідиною?в момент її найбільшого стиснення; під час заплескування кавітаційної бульбашки в середині утворюється ударна хвиля, яка рухається до центру бульбашки.

При колапсі бульбашки утворюється надлишкова енергія, яка може спричиняти багато явищ, пов'язаних з кавітацію. Гіпотез, що пояснюють, звідки береться надлишкова теплова енергія при кавітації, дві: холодний ядерний синтез і еманація речовини у зв'язку з досягненням оболонкою кавітаційного пухирця швидкості світла на завершальній стадії заплескування. У рідині внаслідок броунівського руху, мають місце флуктуації внутрішньої структури - області простору з молекулами низької енергії і високої енергії. В областях з молекулами високої енергії, які називають областями підвищеної мікротемператури, звукові хвилі можуть забезпечити значення напруг, достатніх для розриву суцільності рідини. Стабільне існування бульбашок пояснюється тим, що на поверхні бульбашки є рівномірно розподілені однойменні заряди, обумовлені іонами що знаходяться в рідині, відштовхування цих зарядів запобігає змиканню бульбашки.

Теплообмін в процесі заплескування бульбашки виявляється досить істотним, значно знижує максимальні параметри парогазової суміші всередині кавітаційного пухирця: швидкість і температуру - більше, ніж у 2 рази, а тиск - більше, ніж на порядок порівняно з адіабатичним заплескуванням. [28]

Акустична кавітація в рідинах ініціює різні фізико-хімічні явища; сонолюмінесценцію (свічення рідин); хімічні ефекти (звукохімічні реакції). Модель фізико-хімічних процесів, що відбуваються в кавітаційній бульбашці, представляють в наступному вигляді - у кавітаційну порожнину можуть проникати пари води, розчинені гази, а також речовини з високою пружністю пари і не можуть проникати іони або молекули нелетких розчинених речовин. Газоподібні молекули води, що потрапили в зростаючі мікропухирці, руйнуються, як при піролізі, утворюючи радикальні високоактивні частинки, у тому числі гідроксильні радикали [29].

3.3 Характеристика ефектів впливу кавітації на біологічні об'єкти

Біологічний ефект УЗ залежить від: інтенсивності коливань, частоти, амплітуди, потужності та експозиції впливу УЗ, розчиненого газу, температури, тиску, поверхневого натягу рідини. Залежно від цих параметрів мету його застосування можна охарактеризувати як стимулюючу, пригнічуючу або ушкоджуючу. При підвищенні інтенсивності УЗ до значень, коли в середовищі виникають механічні сили, порівно з міцністю клітинних мембран, починається процес руйнування клітин. Ефект спостерігається, якщо амплітуда пульсації бульбашок зростає до певної величини. Величина ця різна для різних клітин, залежить від їх форми і розміру, а також міцності цитоплазмічної мембрани.

Механізм стерилізуючої дії УЗ дуже складний і розкритий не повністю. Бактерицидний ефект УЗ більшість авторів пояснюють ефектом кавітації. Явище кавітації виникає в першу чергу там, де міцність рідини найменша, тобто на межі розділу середовищ клітина-рідина. При цьому виникають мікророзриви, заповнені парою і газом. Вплив цих мікропорожнин на стінку бактерій призводить до її теплового і механічного пошкодження. Додатковим механізмом у ролі бактерицидної дії УЗ є активація вільно-радикального окиснення, а також деполяризації і зміни проникності клітинних мембран.

УЗ вплив на біологічні системи складається з механічного, теплового, хімічного та електрофізичного факторів, ефективність кожного з яких залежить від параметрів УЗ. Первинний ефект дії УЗ проявляється впливом на тканини і внутрішньоклітинні процеси; зміною процесів дифузії і осмосу, проникності клітинних мембран, інтенсивності протікання ферментативних процесів, окиснення, кислотно-лужної рівноваги. Механічні збурення в УЗ полі здатні змінити в'язкість цитоплазми, порушити градієнти концентрацій різних речовин поблизу клітинних мембран, обумовити десорбцію з їх поверхні макромолекул, викликати структурні зсуви, змінити умови транспортування полярних і неполярних молекул, порушити дисперсність колоїдної структури цитоплазми, що приводить до випадання хроматинової субстанції, обумовити вихід йонів і низькомолекулярних компонентів цитоплазми назовні, порушити цілісність клітинних мембран.

Поглинута енергія УЗ коливань викликає змінний звуковий тиск, генерацію ендогенного тепла, сприяє виникненню складного комплексу фізико-хімічних і біологічних процесів в клітинах. Багато біологічних ефектів, що спостерігаються під впливом УЗ, зменшення числа гранул глікогену в клітинах, руйнування лізосом, зміни в властивостях клітинних мембранах, обумовлені також мікропотоками, що можуть виникати при взаємодії УЗ хвилі з неоднорідностями, наприклад, при взаємодії з органелами клітин.

Всі перераховані фактори в реальних умовах діють на біологічні об'єкти в тому чи іншому поєднанні спільно, і тому важко, а часом неможливо окремо досліджувати процеси, що мають різну фізичну природу. Сумуючи, можна запропонувати наступний механізм дії УЗ на клітини: фізико-хімічні УЗ ефекти в середовищі (механічні, теплові, електричні, хімічні) порушення мікрооточення клітинних мембран (пониження градієнтів концентрації різноманітних речовин біля мембрани, оборотна десорбція молекул з їх поверхні, зміні мембранного потенціалу, оборотне зменшення в'язкості внутрішньоклітинного середовища) зміна проникності клітинних мембран (пришвидшення дифузії, зміна ефективності активного транспорту, порушення цілісності мембран) порушення складу внутрішньо - і зовнішньоклітинного середовища зміна швидкостей ферментативних реакцій в клітині (подавлення ферментативних реакцій в клітинах внаслідок зміни оптимальних для функціонування ферментів концентрації речовин) розвиток репаративних реакцій в клітині, пов'язаних з синтезом інших речовин (синтез РНК і нових ферментів, що продукуються клітиною для компенсації нестачі в продуктах ферментативних реакцій) тощо.

Майже всі мікроскопічні рослини і організми гинуть, якщо піддати їх дії УЗ. Цей факт в даний час розглядається як альтернативний, безпечний шлях для очищення води і продуктів харчування. Бактерицидний ефект УЗ дозволив використовувати його в харчовій промисловості для стерилізації та дезінфекції продуктів, що сприяє скороченню часу та підвищенню ефективності обробки. [30]

Так, наприклад, стерилізація молока протягом 12 хв. при температурі 60°С призводить до інактивації патогенних бактерій. А при озвучуванні молока при температурі 70°С загальне мікробне число знижується в 10³-10⁵ разів. При цьому відбувається повне знищення вегетативних форм дріжджів і цвілі, а також патогенних мікроорганізмів (МО) групи кишкової палички і нейтралізація фосфатази. Така обробка дозволяє збільшити терміни зберігання молока при температурі 9-12°С не менше 5 діб без ознак його скисання.

Кавітаційний вплив надає згубну дію на найрізноманітніші МО - патогенні і непатогенні, анаеробні і аеробні, вегетативні і спорові, а також руйнують продукти їх життєдіяльності. Під впливом кавітації руйнуються кишкова, черевнотифозна, дифтерійна, сінна, синьогнійна палички, коки, трипаносоми, трихомонади, збудник тифу тощо. З патогенних МО найбільшу стійкість до впливу УЗ виявляють різні штами туберкульозних паличок. Стерилізуюча дія УЗ на МО проявляється на частотах 20 кГц і вище, при інтенсивності більше 0,5 Вт/см² в кавітаційному режимі опромінення [31].

3.4 Класифікація та порівняльна характеристика кавітаційних пристроїв для оброблення рідких середовищ

Одним з найважливіших напрямків зменшення питомих енерговитрат на виробництво продукції є використання сучасних кавітаційних апаратів для інтенсифікації технологічних процесів. На підставі аналізу науково-технічної літератури розроблена класифікація кавітаційних пристроїв для обробки рідких середовищ (рис. 3.1). У зв'язку з тим, що оброблення в зазначених пристроях відбувається під дією кавітації, яка цілеспрямовано створюється в рідкому середовищі, в основу класифікації покладений спосіб її збурення. При такому підході всі відомі конструкції кавітаційних пристроїв для обробки середовищ розподіляються на чотири групи.

Рисунок 3.1 - Класифікація кавітаційних пристроїв для оброблення рідких середовищ

В пристроях першого типу кавітація генерується гідродинамічним шляхом за рахунок різкої зміни геометрії течії. Внаслідок цього в потоці середовища виникає місцеве зниження тиску і розвивається гідродинамічна кавітація. Зміна геометрії течії досягається вибором форми проточної робочої камери пристрою або розміщенням в потоці тіл обтікання - кавітаторів. Енергія, яка необхідна для збурення кавітації, підводиться потоком рідини (статичні пристрої) або кавітатором, що обертається (динамічні пристрої). Вони відрізняються відносною простотою, надійністю, зручністю в користуванні, високою продуктивністю і широкими технологічними можливостями.

До другої групи належать пристрої, в яких кавітація генерується при періодичній зміні тиску рідини гідродинамічним шляхом. Пристрої цієї групи найбільш поширені в харчовій й переробній промисловостях. Вони конструктивно прості, але низькопродуктивні. Це серійні проточні пристрої - гідродинамічні випромінювачі проточного типу, а також роторного типу, роторно-пульсаційні апарати, роторні апарати з модуляцією потоку. Але таке обладнання має свої недоліки: неможливість регулювання характеристик кавітаційної зони і, отже, ефективності оброблення, труднощі під час регулювання частоти і амплітуди пульсацій за сталих витрат середовища, поступове зниження ефективності обробки при багаторазовій обробці. Це зв'язано з тим, що процес утворення кавітаційних каверн гальмується через сильну дегазацію рідини.

Третя група кавітаційних пристроїв об'єднує апарати, в яких кавітація виникає внаслідок пульсацій тиску від коливань акустичного випромінювача в ультразвуковому (УЗ) спектрі частот. Пристрої цієї групи першими з кавітаційних апаратів почали використовуватись в харчовій промисловості. З серійних УЗ пристроїв найбільш поширеними є УЗ ванни, УЗ ванни високого тиску. Недоліком зазначених пристроїв є низька продуктивність і необхідність використання складного і дорогого обладнання - УЗ генераторів.

До четвертої групи віднесені пристрої, які базуються на використанні так званого "ефекту Уткіна" - високовольтного розряду в рідині. Внаслідок електропробою в рідині, в зоні, яка оточує канал розряду, розвиваються високі імпульсні тиски, що генерують тональну кавітацію. Причому кавітація виступає в ролі допоміжного фактора при обробленні середовища. Пристрої цієї групи не знайшли поширення в промисловості та серійно не випускаються. З одного боку це обумовлюється їх низькою продуктивністю, значними енерговитратами, складністю додаткового обладнання і підвищеними вимогами до умов експлуатації, з другого - забрудненням середовища продуктами електроерозійного руйнування електродів.

Як показує аналіз науково-технічної інформації, кавітаційні пристрої, що застосовуються в харчовій і переробній промисловості, мають суттєві технологічні переваги в порівнянні з іншим обладнанням, призначеним для виконання однакових з кавітаційними пристроями операцій. В промисловості ефективно експлуатуються гідродинамічні кавітаційні пристрої, найперспективнішими з яких є проточні пристрої статичного типу. Вони конструктивно прості і зручні у використанні, мають високу надійність і довговічність, що обумовлено відсутністю рухомих елементів, забезпечують багаторазову обробку. Крім того, витрати енергії при використанні таких пристроїв менші. Треба зауважити також, що пристрої гідродинамічного і гідроакустичного типів більш придатні для використання в безперервному виробництві, а УЗ - для малотоннажних періодичних виробництв. [32]

Однак, аналіз літературних джерел засвідчив, що стандартного промислового обладнання, придатного для ефективної кавітаційної обробки значних обсягів виробничих стоків не існує. УЗ технології в промислових виробництвах використовуються рідко. Однією із найвагоміших причин, що обмежують промислове застосування очисних УЗ технологій, є притаманні їм доволі відчутні питомі енергозатрати. Проходження УЗ крізь рідину супроводжується значними втратами енергії акустичних хвиль, зумовленими розсіюванням УЗ на неоднорідностях середовища. Тому збурення кавітаційних явищ УЗ ефективне лише у незначних об'ємах рідини (як правило, до 500 см³), енергозатрати на обробку одиниці об'єму рідини доволі суттєві (5-10 Вт/см³), що практично унеможливлює в даний час промислове використання УЗ кавітації, обмежуючи сферу її застосування лабораторними дослідженнями. Більше того, навіть наявні зразки дослідного кавітаційного устаткування, створені у різноманітних науково-дослідних установах, за своїми параметрами та конструктивною будовою не відповідають тим вимогам, що висуваються у сьогоденні до якості та високого ступеня очищення та знезараження стічних вод. Тому, актуальною є розробка нових, перспективних як за капітальними, так і за експлуатаційними витратами кавітаційних пристроїв.

Більш перспективними, конкурентоспроможними і економічними є віброкавітаційні апарати. Вони легко вписуються в наявне технологічне обладнання і здійснюють процес очищення стічних вод у безперервному режимі. Віброкавітатор - це апарат примусового збурення кавітації в неперервному потоці рідини, де при заплескуванні кавітаційних бульбашок утворюються окиснювальні радикали. Особливістю цих апаратів є те, що енергія, яка необхідна для виникнення кавітаї, реалізується швидкісним потоком рідини. Комплексна дія потужних кавітаційних полів, які створюються при виникненні віброкавітації, впливає на фізико-хімічні процеси, що протікають в рідинах. Зокрема ці поля впливаються на протікання гідроазотермічних процесів, в тому числі на швидкість і ефективність водоочищення. При віброкавітаційній обробці у стічних водах виникають короткоживучі парогазові каверни. Швидкість їх заплескування дуже висока, і в мікрооколицях цих точок виникають екстиримальні параметри - високі температури і тиски. Розрив суцільності потоку з утворенням парогазових бульбашок проходить в місцях неоднорідності середовища, а в якості неоднорідності можуть виступати самі спори грибків та бактерій, які при кавітаційному колапсі розміщуються в центрі заплескування, граючи при цьому роль своєрідної мішені. Таким чином, поблизу точки заплескування повністю руйнується мікрофлора.

Простота віброкавітаційної обробки, низькі капітальні затрати при її впровадженні, простота реалізації, низькі експлуатаційні витрати при використанні апаратів і безреагентність роблять цей метод одним з перспективних напрямків досліджень у сфері розробки екологічно безпечних технологій для інтенсифікації процесів очищення поверхневих та стічних вод. [33]

Розділ 4. Розробка технологічної схеми очищення стічних вод молочних підприємств за допомогою віброкавітаційної установки

У результаті аналізу літературних джерел, з'ясовано, що в основному, для очищення поверхневих і стічних вод, застосовують реагентні та біологічні методи, які не завжди є ефективними внаслідок ряду недоліків. Тому перспективним є застосування кавітації для підвищення ефективності процесу водоочищення.

Для моделювання процесу знезараження в умовах кавітації в якості тест-культур використовували мікроорганізми, які най частіше зустрічаються в стічних та поверхневих водах. Для дослідження впливу природи газу в кавітаційних умовах на процес очищення води від хімічних і біологічних забруднень використовували промислові стоки філії "Охтирський сиркомбінат" ПП "Рось" та поверхневих водоймищ на основі яких провели аналіз на наявність хімічних і біологічних забруднень.

4.1 Характеристика об'єкту дослідження

Філія "Охтирський сиркомбінат" ПП "Рось" здійснює виробничу діяльність по заготівлі та переробці молока, виробництва і реалізації молочної продукції та ін. на підставі положення про філію "Охтирський сиркомбінат" і є відокремленим підрозділом Головного підприємства ПП "Рось" без прав юридичної особи.

Філія "Охтирський сиркомбінат" ПП "Рось" розташована на двох промислових майданчиках:

- "Сиркомбінат" - основний майданчик (м. Охтирка, вул. Транспортна, 1а);

- "Очисні споруди" - допоміжний майданчик (розташований на відстані 8 км від основного на території міських очисних споруд).

На основному майданчику працюють допоміжні виробництва - котельня, транспортний цех, акумуляторна, холодильне устаткування, дільниця мийки транспортних засобів, дільниця первинної обробки стічних вод "Florex", механічна майстерня, столярна дільниця, пральня.

На допоміжному майданчику розташовані: котельня, лабораторія та механічна майстерня.

Водозабезпечення підприємства здійснюється за рахунок 3 власних артезіанських свердловин та з міської водогінної мережі, відповідно до договору № 333/07 від 03.12.2007 р. З ТОВ "Водоторгприлад".

Свердловини глибиною 80 м і дебітом 10-20 м³/год знаходяться за територією виробничого майданчика підприємства. Свердловини розміщені в капітальних підземних будівлях, доступ сторонніх осіб відсутній, гирла свердловин загерметизовані. ЗСО наявні. Паспорти на свердловини в наявності.

Дозвіл на спеціальне водокористування УКР 3890 СУМ з терміном дії до 01.01.2015 р. В дозволі встановлені наступні об'єми водокористування:

- підземні води 1494,92 м³ /добу - 463,941 тис. м³ /рік;

- водовідведення: випуск № 1 (виробничо-побутові) - 475,272 тис. м³/рік; випуск № 2 (зливові) - 15,55 тис. м³/рік

Облік забраної води ведеться витратомірами, дані заносяться в журнали первинного обліку.

Державна статистична звітність 2-тп (водгосп) здається. Згідно наведених даних підприємством за 6 міс. 2012 р. використано 101,93 тис. м³ підземної води.

Індивідуальні балансові норми водоспоживання і водовідведення розроблені НТЦ "Система" і погоджені в Державному управлінні ОНПС в Сумській обл. до 01.01.2015.

Контроль якості підземних вод здійснюється Охтирською СЕС.

Спеціальний дозвіл на користування надрами в галузі видобування підземних вод № 4189 від 20.07.2012 строком на 3 роки.

Водовідведення з території підприємства відбувається по двом системам.

Господарсько-побутові та виробничі стічні води відводяться на власні очисні споруди повної біологічної очистки по напірному колектору. Очисні споруди збудовані відповідно до проекту Полтавського комплексного проектного відділу "УКРГИПРОМЯСОМОЛПРОМ" "Предприятие: сыродельный комбинат г. Ахтырки Сумской области", розробленого в 1982-83 рр.

Очисні споруди повної біологічної очистки на момент перевірки працюють не достатньо ефективно. В процесі проведення перевірки (10.10.2012) були відібрані проби стічних вод після очисних споруд підприємства. Результати наведені в таблиці 1.1:

Таблиця 4.1 - Результати перевірки

Інгредієнт	NH4 сол.	З/Р	БСК5	Fe заг	NO3-	NO2	SO2-4	Cl-	PO43-	ХСК
Точка відбору	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Вихід із контактного резервуару	2,6	12	22,5	0,32	4,9	0,08	78,2	215	7,2	60,0
ГДС	3,1	14	6,2	0,41	15,0	0,08	100	250	2,0	46,8

Як свідчать результати аналізів стічної води здійснюється скид недостатньо очищених стічних вод в оз. Ігнатенкове, що є порушенням ст.44, 70, 95 Водного Кодексу України.

УДНДІ "УкрВОДГЕО" в 2009 проведені роботи щодо обстеження стану мулових карт про що наявний Технічний звіт "Проведення натурного обстеження та надання технічного звіту щодо стану мулових карт ПП "Рось" Філія "Охтирський сиркомбінат". За результатами проведених робіт технічний стан мулових карт задовільний. Вплив мулових карт на озеро Ігнатенкове відсутній.

Дощові та талі води відводяться мережею зливової каналізації і скидаються в водний об'єкт.

Нормативи ГДС по обом випускам розроблені і погоджені в Державному управлінні ОНПС в Сумській обл. на строк дії дозволу на спеціальне водокористування.

На очисних спорудах функціонує відомча лабораторія, яка виконує контроль якості стічної води.

При візуальному обстеженні стану аеротенків встановлено, що аерація стічних вод проводиться не по всій площі, що може свідчити про зношеність фільтросних труб. [34]

4.2 Опис віброкавітаційної установки

Для дослідження впливу віброкавітації на процес очищення поверхневих та стічних вод використовували лабораторну віброкавітаційну установку, що передбачає можливість змінювати частоту збурювачів кавітації в межах від 10 до 400 Гц.

Рисунок 4.1 - Принципова схема низькочастотного вібраційного електромагнітного кавітатора для обробки водних розчинів:

1 - патрубки подачі рідини, 2 - захисний кожух, 3 - корпус, 4 - електрмагніти, 5, 6 - регулювальні прокладки, 7 - фланці, 8 - робоча камера, 9 - деки-збурювачі, 10 - патрубки відводу рідини, 11 - патрубки відводу газів, 12 - опори.

Основними вузлами низькочастотного вібраційного електромагнітного кавітатора для о бробки рідин є герметично закрита робоча камера із симетричними фланцями, до яких приєднано два циліндричні корпуси 3 із патрубками 1 подачі охолоджувальної води. Всередині кожного циліндричного корпуса 3 розміщені статор із обмоткою та якір електромагнітів приводу 4, які від робочої камери герметизовано фланцем 7 із центральним отвором для переміщень штока якоря електромагніту. Між якорем та стратором електроприводу встановлено виготовлену із пружнього матеріалу мембрану, яка забезпечує коливання якоря із приєднаним до нього штоком з амплітудою до 1,5-4,0 мм. На штоках якорів електромагнітів закріплено деки-збурювачі кавітації 9, пласка чи конічна поверхня яких пронизана отворами для перетікання оброблюваної вои. Робоча камера оснащена патрубками 11 для подачі та відводу оброблюваної води, супутніх обробці газів. Кавітатор із міркувань техніки безпеки закрито захисними кожухами 2, які встановлено на опорах 12. Для пониження вібрацій, що можуть передаватись від коливних частин кавітатора на несучі опори та поруч облаштоване устаткування, симетрично розташованим у циліндричних корпусах 3 якорям електромагнітів приводу надають синхронних протифазних коливань. Досягають цього відповідним підключенням до мережі живлення обмоток статорів електромагнітів. При цьому сили реакцій коливних переміщень обох якорів, будучи синхронними та протилежно направленими, через робочу камеру та циліндричні корпуси 3 взаємно погашують та нівелюють одна одну, зводячи до мінімуму передачу вібрацій на основу.

Установка виготовлена з корозійностійкого матеріалу і має вигляд замкнутого циркуляційного контуру.

В контур послідовно включені відцентровий насос, що створює необхідний швидкісний напір оброблюваної рідини, вібраційний електромагнітний квітатор, проміжна технологічна ємність. Віброрезонансну кавітаційну обробку рідин здійснюють в діапазоні частот 50-150 Гц при амплітуді коливань збурювачів кавітації 1,5 мм. Газ із балона проходить через хлор-кальцієву трубку і подавався у нижню частину апарату. В робочу камеру заливають 1,5 дм³ досліджуваної рідини. Витрата газу - 0,7 дм³/год. Робоча камера оснащена патрубками для подачі та відводу оброблюваної води, супутніх обробці газів. Кавітатор із міркувань техніки безпеки закрито захисними кожухами, які встановлено на опорах. Верхню частину апарату герметично закривають. Привід віброкавітаційного пристрою безперервно охолоджують проточною водою. [35]

4.3 Опис технологічної схеми та конструкції апарата для віброкавітаційного очищення природних та стічних вод

Будь-яка сучасна технологічна схема очищення поверхневих та стічних вод для цілей господарсько-питного водопостачання повинна комплексно вирішувати такі основні завдання: забезпечувати надійність і високу ступінь очищення в умовах зміни якості вихідної води, володіти достатньою бар'єрною здатністю щодо специфічних забруднень, що містяться у вихідній воді. Крім того, сучасна технологія очищення води має відповідати таким вимогам: бути екологічною, економічною і ефективною.

Раніше зазначалося, що за допомогою фізичних чи фізико-хімічних методів можна вирішувати, практично будь-які, завдання очищення стічних вод від органічних та біологічних забруднень. У той же час, вибір технологічної схеми очисних споруд повинен визначатися вимогами, що пред'являються в кожному конкретному випадку до якості очищених стічних вод, а також техніко - економічними міркуваннями. Виходячи з завдань очищення стічних вод, споруди фізико-хімічної обробки можуть бути основою технологічного процесу або його частиною у поєднанні з іншими спорудами, наприклад, механічним або біологічним очищенням.

У світовій практиці віддають перевагу біологічним методам очищення стоків харчових підприємств, які передбачають біохімічне окиснення в аеробних або анаеробних умовах з подальшим знезараженням. Біотехнологія очищення стічних вод активним мулом була запропонована і реалізована в Англії у 1914 р. і відтоді принципово не змінилася, чого аж ніяк не можна сказати про склад стічних вод - промислових чи побутових. Хімізація народного господарства й побуту, повсюдне інтенсивне використання синтетичних поверхнево-активних речовин, як миючих засобів, спричинили радикальне погіршення якості стічних вод. У них з'явилися стійкі до біорозкладу, невідомі біосфері ксенобіотики, іони важких металів, що згубно впливають на гідробіонти активного мулу, призводять до його "спухання", вимивання із вторинних відстійників. Як наслідок - погана "робота" мулу або навіть цілковита його нездатність очищати стічні води. Існуюча технологія має низку недоліків: великі габарити і об'єми анаеробних реакторів (метатенків), аеротенків, первинних і вторинних відстійників; великі енергетичні витрати на цілодобове підігрівання води в метатенках; великі енерговитрати на забезпечення цілодобової циркуляції стічних вод у метатенках із застосуванням насосного устаткування; висока собівартість капітального будівництва ємнісних очисних споруд; неможливість утилізації теплової енергії, що витрачається на підігрівання води в метатенках. До недоліків відомого способу слід віднести складність та громіздкість технологічної схеми по очищенню та знезараженню стічних вод.

У результаті аналізу роботи очисних споруд підприємств харчової промисловості підтверджена низька ефективність класичної біотехнології, що пояснюється непристосованістю конструкцій та біоценозів біологічних очисних споруд до складу стічних вод. Так для аеротенків характерним є спухання та спінювання активного мулу, що пояснюють інтенсивним розвитком нитчастих бактерій (нокардіоформних актиноміцетів), а це в подальшому веде до спливання активного мулу і виносу значної його кількості з очищеною стічною водою. Для біофільтрів характерним недоліком є замулення фільтруючого завантаження. Також підтверджена недоцільність первинного відстоювання стічних вод (ефект затримки завислих речовин у кращому випадку становить 30%; часто спостерігається загнивання осаду у відстійниках). Крім того, воду після біологічного очищення промислових чи побутових стоків можна використовувати без подальшої обробки лише для небагатьох цілей і за неодмінної умови відсутності контакту води з людьми. У більшості ж випадків біологічно очищені стічні води є лише вихідною сировиною для підготовки технічної води на установках, в яких використовуються в різних поєднаннях фізико-хімічні методи видалення з води органічних речовин, коригування сольового складу.

Поряд із традиційними методами, використовуються інноваційні процеси очищення або доочищення стічних вод промислових підприємств з використанням прогресивних фізико-хімічних принципів. З метою спрощення технологічної схеми, при збереженні якісних показників очищеної води, в її основу було поставлено задачу розробити спосіб очищення та знезараження стічних вод, який би дозволив якісно очищати та відповідно знезаражувати стічні води за рахунок використання фізичних методів, а саме кавітаційних. До числа таких методів може бути віднесена віброкавітаційна обробка рідких середовищ, яка дозволяє прискорити очищення природних і стічних вод як від біологічних, так і хімічних забруднень.

У роботі запропоновано спосіб очищення стічних та поверхневих вод в основі якого лежить віброкавітаційна обробка води. Для підвищення повноти видалення органічних сполук додатково вводиться газ, який у даному випадку відіграє роль додаткових центрів кавітації, що сприяють утворенню нових бульбашок, понижуючи міцність молекулярних зв'язків води, що стає причиною мікронадривів її суцільності. При цьому, зменшуються затрати енергії на формування в рідині парогазової фази, яка передує сомозародженню кавітації. Подача в зону кавітаційного поля в процесі віброрезонансної кавітаційної очисної обробки рідин саме інертного газу розширює її технологічні можливості, оскільки створює передумови для здійснення очисної обробки рідин, забруднених не тільки анаеробними, а і аеробними мікроорганізмами. Адже на противагу кисневмісним газам, інертні не тільки не сприяють життєдіяльності аеробних бактерій, а і істотно протидіють їх розмноженню. Регламентована законом розчинності Генрі-Дальтона витрата газу, при цьому, оптимально компенсує дегазацію оброблюваної рідини, що забезпечує стабільну інтенсивність сформованого кавітаційного поля. Аналогів у світовій практиці за запропонованою технологією підготовки води не існує, що підтверджує актуальність даного дослідження. Для реалізації розробленого методу очищення стічних вод пропонується технологічна схема, наведена на рис.4.2.

Запропонована технологічна схема процесу кавітаційного очищення стічних та поверхневих вод включає наступні основні стадії очищення:

механічне очищення;

фізико-хімічне очищення;

доочищення.

Першим етапом є механічне очищення стічних вод, яке передбачає очищення від крупних домішок, важких мінеральних і диспергованих органічних домішок. Очищення стічних вод від крупних домішок здійснюється в автоматизованих механічних очисних решітках 1 з порами 3-5 мм. Очищення стоків від важких мінеральних домішок (в основному піску) відбувається у фільтрі 2. Очищені від піску стічні води з фільтра 2 поступають у відстійник 4. Відстійник обладнаний мулоскребом, при обертанні якого скребки згрібають осад. Утилізація піскової суспензії, отриманої після механічного очищення стічних вод, здійснюється на пісковій площадці 3. Після механічного очищення вода поступає в адсорбер 5 на короткочасну обробку з метою очищення води від колоній мікроорганізмів, для уникнення процесу дезагрегації, що в подальшому призводить до зростання кількості мікроорганізмів у воді.

Другим етапом є фізико-хімічне очищення. На лінії подачі стічної води після механічного очищення через теплообмінник 7 розміщений вібраційний електромагнітний кавітатор резонансної дії 8, де очищення відбувається в неперервному режимі при інтенсивній подачі в нього газу (азоту, як найбільш ефективного) для інтенсифікації кавітаційної обробки. Продуктивність кавітаційної обробки становить 5 м³ /год при питомих енергозатратах 0,8 кВт/м³ В залежності від стоків, для регулювання тиску системи в апараті вмонтовано регулюючі вентилі і манометри.

Рисунок 4.2 - Принципова технологічна схема комплексної кавітаційної технології очищення води:

1 - решітка, 2 - фільтр, 3 - піскова площадка; 4 - відстійник, 5 - адсорбер, 6 - ємність для води, 7 - теплообмінник, 8 - вібраційний електромагнітний кавітатор, 9 - десорбер, 10 - сепаратор, 11 - компресор, 12 - ємність для очищеної води.

Воду після віброкавітаційного очищення подають в десорбер 9, де відбувається розділення очищеної води від поглинутих газів. Рециркуляцію газу проводять компресором 11, де газ попередньо відділяють від інших домішок у сепараторі 10. Рідкий потік повертається назад у верхню частину десорбера 9. А газовий потік частково компресором 11 скидається в атмосферу, а частково змішуючись із необхідним поданим ззовні газом, для проходження процесу направляється на стадію очищення стічних вод від органічних та біологічних забруднень у віброрезонансний кавітатор 8. Очищену воду подають у ємність 12 очищеної води для подальшого її цільового використання. [36]

Ключовим моментом очищення стічних вод у запропонованій схемі є кавітаційна система, яка складається з віброкавітаційного пристрою. Специфічною особливістю його є органічне поєднання високої інтенсивності формованого кавітаційного поля із значною продуктивністю обробки.

Вібраційний електромагнітний пристрій для збурення кавітації являє собою апарат у якому завдяки розвинутій конічній формі дек-збурювачів кавітації при їх взаємних коливних переміщеннях назустріч одна одній у оброблюваній рідині утворюються ділянки підвищеного тиску-розрідження (залежно від напряму переміщень дек), що пропорційні площі їх бокової конічної поверхні. Миттєві зміни тиску оброблюваної рідини сприяють пониженню міцності рідини, наростанню інтенсивності формованого в робочій камері кавітаційного поля, що скорочує тривалість та підвищує продуктивність кавітаційної обробки в цілому.

Вібраційний електромагнітний пристрій для збурення кавітації містить заповнений оброблюваною рідиною нерухомий корпус із прикріпленою до нього за допомогою еластичних гофр коливною камерою, яка встановлена із можливістю здійснення коливних рухів відносно нерухомого корпуса, приєднаний до корпуса пружними елементами електромагнітний віброзбудник із коаксіально розміщеними статором з обмотками та якорем, до якого приєднано коливну камеру. До якоря та статора із можливістю здійснення протифазних коливань прикріплені пронизані отворами для перетікання оброблюваної рідини деки-збурювачі кавітації, що розташовані співвісно потоку оброблюваної рідини.

У запропонованому пристрої в потоці оброблюваної рідини переміщаються не пласкі розтинаючі рідинний потік деки із отворами, а співвісні потоку збурювачі кавітації конічної форми. Площа бокових конічних із конусностями 2: 1 поверхонь дек-збурювачів кавітації у 1,41 рази перевищує площу пласких поверхонь дек. При протифазних переміщеннях конічних поверхонь дек-збурювачів кавітації назустріч одна одній у розміщеній між ними оброблюваній рідині утворюється додатковий тиск, який сприяє підвищенню швидкості перетікання рідини крізь наявні на конічних поверхнях отвори. Величина цього тиску та підвищення швидкості, згідно закону Д. Бернулі, пропорційні площі конічних поверхонь дек-збурювачів кавітації. На більшій, порівняно із пласкими, конічній поверхні дек збільшується і кількість отворів для перетікання рідини, кожен із яких постає джерелом збурення кавітаційних порожнин. У результаті пропорційно збільшенню тиску рідини та кількості отворів-джерел збурення кавітації підвищуються інтенсивність формованого тут кавітаційного поля та продуктивність обробки рідин.

Рекомендована величина конусності дек 2: 1 є оптимальною із тих міркувань, що її зменшення понижує кількість отворів на боковій поверхні дек, які є джерелами збурення кавітації. Збільшення конусності понад вказану величину зменшує кут нахилу твірної конуса до напряму потоку оброблюваної рідини, що супроводжується пониженням тиску, а відповідно, і швидкості перетікання рідини крізь отвори. Розміщення конічних дек-збурювачів кавітації на віддалі між ними, що рівна розмаху їх коливних відносних переміщень, гарантує їх від співударяння під час роботи, забезпечуючи при цьому максимальні значення тисків у рідині.

Вібраційний електромагнітний пристрій для збурення кавітації зображений на рис.4.3 До його складу входять завантажувальна 6, робоча 9 та відвідна 14 камери, що з'єднані між собою із можливістю відносних переміщень через гнучкі гофри 8 та 12. На робочій камері 9 закріплено набраний із листового заліза кільцевий якір 10, а камера та якір через циліндричні пружні стержні 5 з'єднані із закріпленими на трубах завантажувальної 6 та відвідної 14 камер реактивних масах 11. Співвісно якореві 10 через циліндричні пружні стержні 2 до реактивних мас 11 прикріплено корпус 4 статора, у якому рівномірно по колу розташовані котушки електромагнітів 15 із обмотками 3. Обмотки шістьох рівномірно розташованих по колу електромагнітів з'єднано таким чином, що вони утворюють три зміщених між собою на 120⁰ двотактних віброзбудники. Співвісно розташовані статор із катушками 15 і обмотками 3 та якір 10 з робочою камерою 9 утворюють кільцевий електромагнітний віброзбудник, який у поєднанні із прикріпленими до реактивної маси пружними стержнями 2 та 5 формують тримасну резонансну коливну систему. Перша з коливних мас - робоча камера 9 із прикріпленим до неї якорем 10, друга - статор із котушками 15 та обмотками 3, третя - реактивна маса із масивними трубами завантажувальної 6 та відвідної 14 камер.

Рисунок 4.3 - Принципова схема вібраційного електромагнітного пристрою для збурення кавітації:

1 - захисний кожух; 2, 5 - пружні стержні; 3 - обмотка; 4 - корпус статора; 6, 9, 14 - завантажувальна, робоча, відвідна камери; 7, 13 - конічні деки; 8, 12 - гнучкі гофри; 10 - якір; 11 - реактивні маси; 15 - електромагніти.

До якоря та статора жорстко прикріплені конічні деки 7 та 13 - збурювачі кавітації із рівномірно розташованими по всій їх площі отворами для протікання оброблюваної рідини. Пари приєднаних до якоря та статора дек-збурювачів кавітації виконано конічної форми із однонаправленими вершинами конусів та конусностями D: H=2: 1, де D - діаметр основи конічної поверхні, Н - висота конуса. Віддаль L між конічними поверхнями дек-збурювачів кавітації рівна розмаху їх коливних відносних переміщень, тобтоо L=2 A, де А - амплітуда коливань дек-збурювачів кавітації. Діаметри виконаних на бокових конічних поверхнях дек 7 та 13 отворів для перетікання оброблюваної рідини рівні амплітуді їх коливань, а віддаль між сусідніми отворами - потрійному значенню амплітуди. Пари прикріплених до якоря та статора дек розміщені симетрично на вході та виході робочої камери 9. Щоб уникнути потрапляння сторонніх предметів до коливних систем електромагнітний віброзбудник обладнано захисним кожухом 1.

Робота вібраційного електромагнітного пристрою для збурення кавітації в рідинах здійснюється наступним чином. По трубі завантажувальної камери 6 в робочу камеру 9 під незначним тиском або самотоком подають оброблювану рідину.

Одночасно на обмотки 3 котушок 15 електромагнітів послідовно за або проти годинникової стрілки подають напругу. Електромагніти у цій же послідовності почергово притягують до себе якір 10 із наповненою оброблюваною рідиною робочою камерою 9, прогинаючи при цьому назустріч одні одним пружні циліндричні стержні 2 та 5. Прогин та пружність циліндричних стержнів 2 та 5 розраховано таким чином, що вони унеможливлюють співударяння якоря та статора між собою. Почергове протягування якоря до поряд розташованих котушок 10 статора трансформується у направлені кругові протифазні коливання двох пружно встановлених коливних мас, а саме якоря 10 із робочою камерою 9 та статора 4. Ці коливання відбуваються із певними розрахунковими амплітудами та частотою, рівною частоті подачі напруги на котушки кільцевого електромагнітного рівною частоті подачі напруги на котушки кільцевого електромагнітного віброзбудника, як правило 50 Гц.

Разом із коливними масами плоскопаралельні кругові протифазні переміщення в робочій камері 9 здійснюють і прикріплені до них конічні деки 7 і 13 з отворами, пересікаючи потік неперервно поступаючи в цю камеру оброблюваної рідини. При рекомендованій амплітуді коливань дек 1,5-2 мм і частоті 50 Гц швидкість, з якою оброблювана рідина перетікає крізь отвори у коливних деках, достатня для збурення в рідині імпульсів ударних хвиль, вплив яких на завжди наявні в рідині зародки кавітацій супроводжується миттєвим зародженням, розширенням та подальшим сплескуванням кавітаційних бульбашок. Рівномірним розташуванням отворів на бокових поверхнях конічних дек 7 та 13 забезпечується рівномірність інтенсивності кавітаційного поля по всій площі поперечного перерізу робочої камери 9, тобто рівномірність обробки рідини. Завдяки симетричному розташуванню дек - збурювачів кавітації протікаюча через робочу камеру 9 рідина двічі піддається кавітаційній обробці. Після проходження в робочій камері подвійної кавітаційної обробки рідина через відвідну камеру 14 подається для подальшого цільового використання.

Основними перевагами вібраційного електромагнітного пристрою для збурення кавітації в рідинах, порівняно із відомими кавітаційними апаратами, є висока продуктивність, придатність для обробки значних обсягів рідин в неперервному їх потоці у поєднанні із забезпеченням рівномірності обробки рідин, простота реалізації та висока надійність обладнання, можливість регулювання інтенсивності та ефективності обладнання, можливість регулювання інтенсивності та ефективності хімічних реакцій в робочій зоні кавітатора, яка забезпечується подачею в зону оброблення газів. Барботування в зону обробки газу разом зі збільшенням частоти відриву каверн підвищує енергетичний потенціал кавітаційного поля і дозволяє більш раціонально використовувати ударно хвильову активність бульбашок при кавітаційному обробленні рідких середовищ. Реалізація запропонованого екологічно нешкідливого фізичного методу дасть змогу підвищити ефективність очищення широкого спектра стічних вод. [37]