Аннотация

Цель: провести анализ преимуществ кавитационного обеззараживания сточной воды различного происхождения, в т. ч. и сточных вод животноводства. 

Обсуждение. Проблема очистки и утилизации животноводческих стоков в России стоит достаточно остро, как и поиск альтернативного источника воды для полива сельскохозяйственных культур, одним из путей решения данных проблем является применение сточных вод в орошении. Однако такое решение, в свою очередь, имеет свои сложности, связанные с санитарно-гигиеническими требованиями, нужны большие капитальные вложения для подготовки стоков к орошению, общепринятые системы очистки крупногабаритны и сложны. Это вызывает особый интерес к изучению обеззараживания воды путем кавитационной обработки. Проведенный анализ показал, что кавитационный метод зарекомендовал себя как безреагентное, экономически и энергетически выгодное обеззараживание воды, которое применяется во многих сферах деятельности. 

Выводы: кавитационный способ очистки и обеззараживания различных видов сточной воды однозначно имеет преимущества перед существующими методами. Однако требует дальнейшего более глубокого и подробного изучения процесса обеззараживания сточных вод животноводства с возможностью получения очищенной и обеззараженной жидкости, которая богата органическими веществами, имеет удобрительную ценность при поливе сельскохозяйственных культур.

doi: 10.31774/2658-7890-2021-3-2-61-74

Для цитирования

Комарова Е. В., Слабунова А. В., Харитонов С. Е. Применение эффекта кавитации при очистке сточных вод животноводства // Экология и водное хозяйство [Электронный ресурс]. 2021. Т. 3, № 2. С. 61–74. URL: http:www.rosniipm-sm1.ru/article?n=110 (дата обращения: 17.06.2021). DOI: 10.31774/2658-7890-2021-3-2-61-74.

Список литературы

1. Кавитационная обработка воды. Свойства воды и эффективность обработки / Ю. М. Аверина, Н. А. Моисеева, Д. А. Шувалов, Н. П. Нырков, А. Ю. Курбатов // Успехи в химии и химической технологии. 2018. Т. 32, № 14. С. 17–19.

2. Криволуцкий А. С., Кулагин В. А. Изменение окислительно-восстановитель-ного потенциала воды в результате кавитационной обработки // Вестник КрасГАУ. 2007. № 2. С. 139–146. 

3. Кулагин В. А., Кулагина Т. А., Шеленкова В. В. Феноменологическая модель гидродинамического кавитационного воздействия на водные системы // Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies. 2019. 12(7). С. 818–829. 

4. Интенсификация процессов биологической очистки сточной воды предприятий пищевого комплекса на основе эффектов гидродинамической кавитации / О. Г. Дубровская, В. А. Кулагин, Т. А. Курилина, А. И. Матюшенко // Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies. 2018. 11(5). С. 584–590.

5. Математическое моделирование кавитационных процессов при кондиционировании промышленных сточных вод / О. Г. Дубровская, В. А. Кулагин, Е. С. Сапожникова, Ф.-Ч. Ли, Ц. Ли, Ч.-И. Чжэн // Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies. 2018. № 3. С. 369–376.

6. Дубровская О. Г., Кулагин В. А. Безреагентная очистка промышленных сточных вод, содержащих тяжелые металлы на основе технологии гидродинамической кавитации // Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies. 2019. 12(4). С. 460–467.

7. Особенности влияния эффектов кавитации на физико-химические свойства воды и стоков / В. А. Кулагин, Е. С. Сапожникова, О. П. Стебелева, Л. В. Кашкина,

Ч.-И. Чжэн, Ц. Ли, Ф.-Ч. Ли // Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies. 2017. № 5. С. 605–614.

8. Дубровская О. Г., Кулагин В. А., Сапожникова Е. С. Современные компоновки технологических схем очистки сточных вод с использованием кавитационной технологии // Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies. 2018. № 2. С. 217–223.

9. Кавитационные технологии в пищевой промышленности / Д. А. Ярмаркин, Л. С. Прохасько, А. Н. Мазаев, Б. К. Асенова, О. В. Зинина, Р. В. Залилов // Молодой ученый. 2014. № 8(67). С. 312–315.

10. Расчет параметров кавитационного устройства для жидких пищевых сред / Л. С. Прохасько, Р. В. Залилов, О. В. Зинина, Б. К. Асенова // АПК России. 2016. № 1. С. 96–104.

11. Пат. 2527851 Российская Федерация, МПК C 05 F 3/00. Кавитационный способ обеззараживания жидкого навоза и помета и технологическая линия для безотходного приготовления органоминеральных удобрений / Петраков А. Д., Радченков С. М.; патентообладатели Петраков А. Д., Радченков С. М. № 2013109863/13; заявл. 05.03.13; опубл. 10.09.14, Бюл. № 25. 13 с.

12. Безотходная технология обеззараживания и переработки навозов и стоков [Электронный ресурс]. URL: https:kavut.ru/безотходная-технология-обеззаражива/ (дата обращения: 10.03.2021).

13. Пат. 2735961 Российская Федерация, МПК C 05 F 3/00, B 82 B 3/00, B 82 Y 40/00. Кавитационный способ обеззараживания жидких органических отходов и приготовления органоминеральных удобрений / Костенко М. Ю., Наумов К. С., Бышов Н. В., Борычев С. Н., Рембалович Г. К., Полищук С. Д., Безносюк Р. В., Чурилов Д. Г., Тумаков С. Н.; патентообладатель Ряз. гос. агротехнол. ун-т им. П. А. Костычева. № 2019138106; заявл. 25.11.19; опубл. 11.11.20, Бюл. № 32. 6 с.

14. Климов В. Я. Критика кавитационной очистки сточных вод различной природы [Электронный ресурс]. URL: https:cliff72.1c-umi.ru/realizovano/kritika_kavita-cionnoj_ochistki_stochnyh_vod_razlichnoj_prirody/ (дата обращения: 10.03.2021). 

15. Gogate P. R. Application of cavitational reactors for water disinfection: current status and path forward // Journal of Environmental Management. 2007, Dec. Vol. 85, iss. 4. P. 801–815. https:doi.org/10.1016/j.jenvman.2007.07.001.

16. Jyoti K. K., Pandit A. B. Hybrid cavitation methods for water disinfection: simultaneous use of chemicals with cavitation // Ultrasonics Sonochemistry. 2003. Vol. 10, iss. 4–5. 

P. 255–264. https:doi.org/10.1016/S1350-4177(03)00095-6.

17. Ковальчук А. Н., Ковальчук Н. М., Кузин В. А. Развитие эффекта пастеризации при обеззараживании навоза методом кавитации // Эпоха науки. 2015. № 4. С. 40.

18. Обеззараживание [Электронный ресурс]. URL: https:dewa.tech/applications/

obezzarajivanie/ (дата обращения: 10.03.2021).

19. Петрякова О. Д., Гудач М. В. Оценка преимуществ кавитационного обеззараживания и разработка кавитационного устройства нового типа // Вестник Волжского университета им. В. Н. Татищева. 2011. № 12. С. 163–168.

20. Bagal M. V., Gogate P. R. Wastewater treatment using hybrid treatment schemes based on cavitation and Fenton chemistry: A review // Ultrasonics Sonochemistry. 2014. Vol. 21, iss. 1. P. 1–14. https:doi.org/10.1016/j.ultsonch.2013.07.009.

21. Balasundaram B., Harrison S. T. L. Study of physical and biological factors involved in the disruption of E. coli by hydrodynamic cavitation // Biotechnology Progress Journal [Electronic resource]. 2008. URL: https:aiche.onlinelibrary.wiley.com/doi/

10.1021/bp0502173 (date of access: 10.03.2021). https:doi.org/10.1021/bp0502173.

22. Balasundaram B., Harrison S. T. L. Disruption of Brewers' yeast by hydrodynamic cavitation: Process variables and their influence on selective release // Biotechnology and Bioengineering. 2006. Vol. 94(2). P. 303–311. https:doi.org/10.1021/bp0502173.

23. Balasundaram B., Pandit A. B. Selective release of invertase by hydrodynamic cavitation // Biochemical Engineering Journal. 2001. Vol. 8. P. 251–256. https:doi.org/

10.1016/S1369-703X(01)00114-0.

24. Shear-induced hydrodynamic cavitation as a tool for pharmaceutical micropollutants removal from urban wastewater / M. Zupanc, T. Kosjek, M. Petkovšek, M. Dular, B. Kompare, B. Širok, M. Stražar, E. Heath // Ultrasonics Sonochemistry. 2014. Vol. 21. P. 1213–1221. https:doi.org/10.1016/j.ultsonch.2013.10.025.

25. Removal of pharmaceuticals from wastewater by biological processes, hydrodynamic cavitation and UV treatment / M. Zupanc, T. Kosjek, M. Petkovšek, M. Dular, B. Kompare, B. Širok, Ž. Blažeka, E. Heath // Ultrasonics Sonochemistry. 2013. № 20. P. 1104–1112. https:doi.org/10.1016/j.ultsonch.2012.12.003.

26. Eutrophic water purification efficiency using a combination of hydrodynamic cavitation and ozonation on a pilot scale / W.-X. Li, Ch.-D. Tang, Zh.-L. Wu, W.-M. Wang, Y.-F. Zhang, Y. Zhao, G. Cravotto // Environmental Science and Pollution Research. 2015. Vol. 22. P. 6298–6307. https:doi.org/10.1007/s11356-014-3889-1.

27. Hydrodynamic cavitation in combination with the ozone, hydrogen peroxide and the UV-based advanced oxidation processes for the removal of natural organic matter from drinking water / M. Čehovin, A. Medic, J. Scheideler, J. Mielcke, A. Ried, B. Kompare, A. Žgajnar Gotvajn // Ultrasonics Sonochemistry. 2017. Vol. 37. P. 394–404. https:doi.org/10.1016/j.ultsonch.2017.01.036.