УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ОБРАБОТКА ХОЗЯЙСТВЕННО-БЫТОВЫХ СТОКОВ ИННОВАЦИОННЫЙ ПРОРЫВ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПОСЕЛКОВЫХ ЖИЛЫХ ОБРАЗОВАНИЙ

ULTRASONIC TREATMENT OF DOMESTIC WASTEWATER AS AN INNOVATIVE BREAKTHROUGH IN THE LIFE SUPPORT OF RURAL RESIDENTIAL SETTLEMENTS
Сидоров Е.П.
Цитировать:
Сидоров Е.П. УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ОБРАБОТКА ХОЗЯЙСТВЕННО-БЫТОВЫХ СТОКОВ ИННОВАЦИОННЫЙ ПРОРЫВ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПОСЕЛКОВЫХ ЖИЛЫХ ОБРАЗОВАНИЙ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2026. 5(146). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/22719 (дата обращения: 28.05.2026).
Прочитать статью:
DOI - 10.32743/UniTech.2026.146.5.22719
Статья поступила в редакцию: 26.04.2026
Принята к публикации: 03.05.2026
Опубликована: 28.05.2026

 

УДК 628.316.1

АННОТАЦИЯ

В статье представлены результаты изучения Учеными Росстата России состояние систем сооружений канализации хозяйственно-бытовых стоков на территории Поселковых жилых образованиях муниципалитетов в Российской Федерации. Отмечается, что они недостаточно, для нормальной жизнедеятельности, обеспечены канализационными системами. Для кардинального решения этой проблемы предлагается синергетический подход к формированию технологических и аппаратурных концепций сооружений очистки стоков (СОС) в части соединения Ультразвуковой обработки, Оксидации и ионизации ионизаторами на пластинах серебра и меди. А также наряду с стационарными СОС применять локальные, передвижные СОС в местах сбора фекально-хозяйственных стоков в отдельные емкости.

ABSTRACT

The article presents the results of a study conducted by scientists of the Russian Federal State Statistics Service (Rosstat) on the condition of domestic wastewater sewage systems in rural residential settlements of municipalities within the Russian Federation. It is noted that these settlements are insufficiently equipped with sewerage systems to ensure normal living conditions.

To fundamentally address this problem, a synergistic approach is proposed for the development of technological and equipment-based concepts of wastewater treatment facilities (WWTFs). This approach combines ultrasonic treatment, oxidation, and ionization using ionizers with silver and copper plates. In addition, along with stationary WWTFs, it is proposed to use local and mobile wastewater treatment facilities at sites where domestic and fecal wastewater is collected into separate storage tanks.

 

Ключевые слова: поселковые образования, данные Росстата, нормальная жизнедеятельность, СОС, Ультразвуковая обработка, Оксидация, ионизация.

 Keywords: rural settlements; Rosstat data; normal living conditions; wastewater treatment facilities; ultrasonic treatment; oxidation; ionization.

 

1.Введение

Согласно данным анализа, проведенного Росстатом России, около 22,6% населения России не имеет доступа к централизованной канализации. Большинство таких семей пользуются выгребными ямами.

В сельских и поселковых образованиях проживает около 40% населения России. Централизованная канализация отсутствует у 66,5% россиян, проживающих в этих жилых образованиях. В том числе, 48,1% семей проживающих в сельской местности пользуются выгребными ямами, а 18,4% не имеют канализации вообще. Среди многодетных семей, с тремя и более детей 40,9% не подключены к канализации, 29,7% пользуются выгребными ямами, а 11,2 % вообще не имеют канализации. Таким образом, отсутствие канализации нарушает требования Федерального закона №52-ФЗ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения», который обязывает безопасные условия для здоровья и среды обитания. Отсутствие централизованной канализации- комплексная проблема, затрагивающая здоровье, быт, экологию и экономику.

На основании проведенного Росстатом России анализа состояния очистки хозяйственно-бытовых стоков жилых поселковых образований следует, что в настоящее время необходимо обратить особое внимание на проектирование и строительство сооружений очистки стоков средней производительности, объемом от 250 до 1000 м3/сутки.  Однако, условия территориального размещения поселковых образований отличаются, в большинстве случаев, недостаточным энергетическим обеспечением и ограниченными возможностями сброса очищенных сточных вод в близлежащие водоемы, которые, в основном, представляют из себя небольшие речки и ручьи. Также необходимо принимать во внимание высокую биологическую загрязненность сточных вод, обусловленную не высокой степенью благоустройства водных сливных устройств и гигиенического оборудования жилых объектов. Поэтому конструкции сооружений очистки хозяйственно бытовых стоков (СОС) построенных в 1960-1970 годах находятся в нерабочем состоянии из-за износа оборудования, критического увеличения объемов стоков и отсутствия регулярного обслуживания. Большая часть канализационных сооружений с тех пор практически не модернизировалось. Ежегодно около 3% сооружений признают аварийными, но обновляется порядка 1%.  Одновременно. следует отметить, что все СОС используют процесс биологической очистки, который сопровождается выращиванием разного вида бактерий, их размножения и культивированием новых биологических образований. Это заставляет, в дальнейшем, повторное их очищение от, поглотившихся ими вредных химических элементов или специальных мест культивации. Наряду с этим, в результате жизнедеятельности бактерий, проявляются их собственные опасные химические выделения в виде окислительных соединений. Биологические процессы СОС проходят чрезвычайно медленно, а повышение скорости эффективности жизнедеятельности бактерий возможно только при их интенсивном размножении, что еще в большей степени, повышает уровень     негативных опасностей. Многие очистные сооружения не справляются с объемами поступающих стоков, что приводит их недостаточной очистки перед сбросом в водоемы. Устаревшие технологии биологической очистки не обеспечивают должного уровня удаления загрязняющих веществ, что угрожает экосистемам и здоровью населения. Поэтому сточные воды часто попадают в почву и водоемы, загрязняя источники питьевой воды. Это создает условия для распространения инфекций, передающихся фекально-оральным путем: холера, брюшной тиф, дизентерия, гепатит А, сальмонеллез, лямблиоз и др. Особенно страдают дети, пожилые люди и беременные женщины и люди с ослабленным иммунитетом – у них выше риск тяжелого течения инфекций и осложнений. Выгребные ямы и открытые стоки создают неприятный запах, привлекают насекомых и грызунов- переносчиков инфекций.

1.2. Задачи и цели исследования

В настоящее время приходит понимание того. что необходимо разрабатывать совершенно новую технологическую концепцию комплексной очистки стоков на основе понимания внутренних возможностей воды.

Одной из таких технологий, которая открывает возможности приведения загрязненной воды к «первородному» состоянию, является изменение структуры водных соединений методом кавитации путем ультразвуковой обработки и ионизации электрохимическим методом на электродных пластинах серебра и меди, а также очистки сточных вод силой энергии воды, извлеченной из ее тела безвзрывным способом на внутримолекулярном и внутриатомном энергетическом уровне путем имплозионного винтового спирального вращения потока очищаемой воды [2]. А также, с целью внедрения перспективных методов, обеспечить технологии очисткой хозяйственно бытовых стоков синергетическим эффектом современного оборудования, которое сегодня представлено наукой.

2. Материалы и методы, методология исследования

С целью обеспечения синергетическим эффектом сооружение очистки хозяйственно бытовых стоков, работающих на принципе ультразвуковой обработке воды, применяют Оксидаторы. Совмещение Оксидаторов с современными молекулярными технологиями дает моментальный, усиленный во много раз, позитивный эффект очищения, осветления и обеззараживания водных растворов, называемый синергетическим эффектом. Технология совмещения Активного кислорода (оксидации) с Ультразвуковой обработкой воды подразумевает совмещение двух видов оборудования в рабочем реакторе, в одном водном объеме, а именно: ультразвуковых диспергаторов и оксидаторов. Процесс обработки ультразвуком и активным кислородом выглядит следующим образом: атомарный кислород, выделяемый Оксидатором, окисляет внешние стенки клеток (бактерий, иловых составляющих, цианобактерий и тому подобных загрязнений) [5]. При этих условиях ультразвук с большей легкостью уничтожает уже слегка поврежденные клетки и не дает им регенерировать. Далее активный кислород доокисляет омертвевшую ткань погибших микроорганизмов и патогенов.

3. Результаты и обсуждение

Ультразвук – упругие звуковые колебания высокой частоты., возбудитель ультразвуковой кавитации, пульсирующих и захлопывающихся пузырьков, которые не могут раствориться в воде и при определенных энергетических условиях порождают в воде мощные импульсы давления - разрушительные ударные волны. Экспериментально доказано, что кавитация способна инициировать ядерные реакции и способствовать деструкции материи [4]. Таким образом, вследствие концентрирования энергии в очень малых объемах материи ультразвук может вызывать разрыв химических связей макромолекул, а также может происходить разрушение клеток. Это еще одно свойство ультразвука при очистке водных растворов на микроуровне уплотнения энергии-массы.

 С целью перспективы внедрения в систему очистки хозяйственно-бытовых стоков Поселковых жилых образований сооружений, работающих на принципе ультразвуковой обработки стоков (кавитации) рассмотрим два эскизных проекта:

  1. Стационарное СОС производительностью 1000 м3/сутки путем объединения (синергетического эффекта) ультразвуковой обработки и оксидации в одном реакторе, предварительной обработке в Флэш-реакторе и ионизации серебром и медью.
  2. Передвижное СОС производительностью 250 м3/сутки с предварительной обработкой стоков во Флэш-реакторе озоновоздушной.

 

Рисунок 1. Эскиз СОС 1000 м3/сутки

 

Рисунок 2. Эскиз

 

Рисунок 3. Ультразвуковой диспергатор

 

Стоки из КНС поступаю в емкость предварительной подготовки стоков (непосредственно в флэш-реактор), в котором перед процессом очистки выполняется усреднение и, при необходимости, в зимнее, холодное время, их подогрев до паспортной температуры процесса очистки в проточном подогревателе. С целью создания турбулентности стоки проходят инициатор вихревого вращения. В состоянии турбулентности вода, вводимая с высокой скоростью, способствует химическим реакциям и, путем оседания, отделению не нужных веществ. Во флэш-реакторе происходят процессы, связанные с перемешиванием газов и химических веществ в потоке сточной воды. Здесь происходит быстрый перенос кислорода или озона из побочного потока, подготовленного эжектором, в основной поток через высокоскоростные форсунки. Они выбрасывают пузырьки газа в основной поток с постоянной скоростью, что обеспечивает оптимальное смешивание при всех условиях поступающего потока сточной воды. В исследованиях, проведенных в Университете Альберты, было установлено, что флэш-реактор производит эффективную дисперсию побочного потока с основным потоком за 1 секунду. Реактор изготавливается из нержавеющей стали. В конструкции реактора имеется двухэлементный статический смеситель конструкции фирмы Маццай, расположенный перед форсункой. В системе флэш-реактора эффективность массового обмена превышает 95%. Применение флэш-реактора позволяет значительно уменьшить объемы пост обработки сточных вод, что очень важно в ограниченных пространствах городских или поселковых районов. При применении флэш-реакторов, сразу на первом этапе, удаляется «дурной» запах сточной воды. Обработанные во флэш-реакторе стоки сливаются самотеком в приемную емкость, где попадают в струю насоса аэратора, который внедряет мелкозернистые частицы со дна емкости в поднимающийся поток, обработанных в реакторе, стоков.

Система АСАКС (Автоматизированная система автономного контроля стоков) датчиками плотности обрабатываемых стоков по высоте их нахождения в емкости определяет их плотность и дает команду на систему управления работой флэш-реактора, с целью приведения показателей в установленную норму, путем усиления аэрации. В случае аварийной ситуации (не контролируемому АСАКС режиму наполнения осадка опасной для процесса плотности стоков) они (в автоматическом режиме) отсасываются мацераторной помпой или обратно во флэш-реактор или в специальную емкость.

Обработанная во флэш-реакторе и насыщенная кислородом воздуха сточная вода насосом - аэратором поднимается к переливному штуцеру и перетекает через переливные воронки в реакционную емкость. Одновременно, из нижней воронки флэш-реактора засасывается насосами сточная вода в два, питающих ультразвуковые реакторы, трубопровода.

Этот поток, предварительно осветленной, сточной воды, поточным методом, проходит обработку в устройстве с ультразвуковыми реакторами. Обработанная кавитацией сточная вода из нижней части реакционной емкости путем устройства, изготовленного по принципу работы Лаваля, через статический смеситель (конструкция Маццай) нагнетается в водную камеру многоступенчатого эжекторного модуля. Одновременно, в воздушную часть модуля поступает, под давлением, воздушный поток из суперусилителя потока воздуха. В дальнейшем, вода и воздух попадают в эжектор, из которого эта смесь попадает в форсунку и под большим давлением «выбрызгивается» в водный объем реакционной емкости. Эжекторы работают на основе принципа движения жидкости и газа и предназначен для растворения в воде кислорода воздуха или озона. Поток воды направляется в трубку меньшего сечения (Трубку Вентури). Скорость значительно увеличивается, что сопровождается падением давления. В результате внутри эжектора образуется вакуум, который и является движущей силой. Газ всасывается через боковой всасывающий патрубок эжектора и смешивается с основным потоком воды. Так как давление на выходе эжектора должно быть на 30% меньше чем на входе в схеме используется буферный насос конструкции Лаваля. В данном случае работа эжекторного модуля позволяет путем аэрации сточной воды выполнить удаление железа, марганца, сероводорода, а также отдувку нежелательных газов (диоксида углерода, метана, радона).

С целью нагнетания воздушного потока, состоящего из окружающего воздуха, в смесительный эжекторный модуль в технологической схеме приготовления воздушно водяной смеси применяется усилитель потока воздуха фирмы ‘EXAIR’. Используя эффект Коанды, основанный на принципе флюидики, воздушные усилители являются простыми и недорогими в системах циркуляции и подачи воздушных смесей. В нашем случае, используя небольшое количество сжатого воздуха, в качестве источника питания, воздушные усилители втягивают большие объемы окружающего воздуха, чтобы произвести большие объемы газовой смеси в виде высокоскоростных выпускных потоков через фиксированный воздушный зазор. Воздушные усилители могут создавать выходные потоки, в 25 раз превышающие их расход.

Основная задача очистки или осветления хозяйственно бытовых стоков заключается в приведении структуры молекул и водяных кластеров к первородному состоянию. Соответственно, необходим процесс разрушения молекулярного соединения составляющих его «нежелательных» химических элементов путем извлечения их из молекулярного соединения воды. Это возможно путем окисления их, например, кислородом, с созданием гидратов полезных химических элементов. А также дезинтеграция вредных биологических элементов. В представленной установке все эти задачи достигаются созданием кавитационных процессов ультразвуковыми приборами УЗО. В этом процессе основную роль играет процесс Сонопорации.

Сонопорация- образование пор в молекулах и кластерах воды под влиянием ударной волны кавитации, инициированной действием ультразвука. Для этого в схеме процесса очистки сточной воды встроен ультразвуковой акустический реактор. Ключевым событием этого процесса является образование заполненных водяным паром молекул кавитационных полостей, которые подвергается сильному диабатическому сжатию. Под действием повышенного давления полость схлопывается, а пар конденсируется на границе раздела фаз. После схлопывания полости в окружающей воде распространяется сферическая ударная волна. Процесс возникновения кавитационных пузырьков является цепной реакцией. Поэтому, например, попадая в водный поток, кавитационные пузырьки подчиняясь модели ударной волны, перемещаются и циклически создают новые коллапсирующие пузырьки на этапе сжатия впереди идущего. Ученые доказали, что излучателем ударной волны является плазма с плотностью – 10 гхсм-3 и температурой до 10 кэВ. Одновременно, при деформации пузырьков в акустическом поле генерируется электрическое поле, которое способствует перераспределению электронной плотности и образованию мгновенных микродиполей. Соответственно, наводится критическая степень поляризации и гетеролитический разрыв связей с образованием разноименных ионов. Вызываемое ультразвуком образование пор молекулах является эффективным методом доставки электрически заряженных молекул, которые можно рассматривать как совокупность очень быстро меняющихся по величине заряда микродиполей. Для кавитационной обработки воды обычно применяют диапазон: 20кГц – 100 кГц. Типичным значением для кавитации дезинфекции является интенсивность ультразвука 0,5-5 Вт/см2.. Давление в кавитационных пузырьках, в момент схлопывания, достигает 1000 атм., это обеспечивает механическое разрушение всех биологических сущностей (в том числе всех микроорганизмов). Температура в зоне кавитации кратковременно достигает  5000 К, что приводит к пиролизу органических молекул. Кавитация оказывает многогранное воздействие на химические реакции, создавая в жидкости экстремальные локальные условия и инициируя специфические физико-химические процессы, которые возможны в обычных условиях только при применении катализаторов. В тоже время, теоретически доказано, что на последней стадии сжатия пузырька в окрестности его стенки формируется зона с высоким значением напряженности электрического поля.   Одновременно, вокруг коллапсирующего пузырька образуется зона высокого давления с большим градиентом. В экспериментах по ударно-волновому сжатию показано, что почти все молекулы (около 1011 молекул) на последней стадии коллапса длительностью равной времени ориентационной релаксации распределяются в водном объеме в соответствии с создавшимся градиентом плотности сохраняют выделенное направление, то есть образуется «облако» ориентированных молекул. Это физическое явление определяет цепную реакцию их образования.  Из сказанного можно сделать вывод, что применение ультразвукового акустического реактора позволяет решить задачи по сонопорации и доставки диполями электрического кванта энергии, для данного способа ионизации связей, в водяную молекулу соединений сточной воды. В результате разрыва связей в молекуле воды происходит разрушение кластера, в котором в состоянии гидратного соединения находятся «вредные» химические элементы. Одновременно высвобождаются атомы этих элементов, которые находятся в межатомном пространства размеров 65 нанометров в не связанном состоянии. Таким физико-химическим методом разрушаются молекулы загрязняющих стоки химические элементы.

В процессе кавитации происходят следующие физико-химические эффекты: пиролиз воды: Н2О -Н.+ОН., образуются высокоактивные радикалы, инициирующие окислительно-восстановительные реакции, разрушение агломератов и эмульгирование несмешиваемых фаз. Кавитацией удается удалить/разрушить органические загрязнители: фенолы, формальдегид, пестициды и гербициды, фармацевтические препараты (антибиотики, гормоны), красители, трифенилметановые), а также удается удалить или разрушить неорганические соединения: ионы тяжелых металлов, цианиды, роданиды (при введении озона), аммиака/ионы аммиака (частично через окисление).

Для сточных хозяйственно бытовых вод ультразвуковые воздействия лежат в диапазоне 0,3 – 4 Вт/см2 , при чем, 0,3-1Вт/см2 – инициация кавитации;        1-2 Вт/см2 – деструкция частиц и окисление примесей; болше 2Вт/см2 – обеззараживание (совместно с другими методами, ультрафиолет и ионы серебра и меди). Необходимо учитывать, что минимальная интенсивность, при которой в воде возникает кавитация является 20 кГц при 0,3-1 Вт/см2. Порог для эффективного бактерицидного действия кавитации является более  числового значения равного 2Вт/см2 при частоте 20-50 кГц. В проточных системах эти значения составляют -400 Вт/л (эквивалентно 4 Вт/см2 для снижения концентрации фекальных колиформ на три порядка. Основной эффект обеззараживания является – разрушение клеточных стенок бактерий и вирусов за счет ударных волн и радикалов ОН при схлопывании кавитационных пузырьков.

Одновременно в процессе кавитации происходит деструкция взвешенных частиц, коагуляция и окисление растворенных примесей (Fe2+. Mn2+):

- 50-310 Вт/л (0.5-3.1 Вт/см2) в течении 5-10 секунд для уменьшения количества частиц более 50 мкм на 60%; и выпадения его в осадок.1-2 Вт/см2 при 20-40 кГц – это предельные значения для интенсификации окисления двухвалентного железа до трехвалентного и выпадения его в осадок.

В технологической схеме СОС предусмотрена мацераторная помпа для удаления со дна реакционной емкости оседающих частиц трехвалентного железа в автоматическом режиме управления процессов АСАКС.

На практике часто используют, на стадии обеззараживания, совмещение ультразвуковой обработки с ультрафиолетом. В нашей схеме предусмотрено совмещение УЗ и ионизация серебром и медью, так как УФ требует больших затрат в эксплуатации.

Одновременно, исследования ученых показывают, что ультразвуковая обработка в режиме кавитации интенсифицирует процесс умягчения воды и снижение карбонатной жесткости. Это связано с образованием центров кристаллизации и выпадения солей кальция и магния.

Исследования показали, что в зависимости от частоты колебаний ультразвук изменяет pH воды. При частоте 22 кГц наблюдается повышение, а при 1 Мгц  значительное уменьшение.

Осветленная и очищенная от биологических элементов сточная вода перекачивается декантером в камеру окончательной обработки и окончательной дезинфекции от биологических возбудителей инфекционных заболеваний ионами серебра и меди ионизаторами. Установка ионизации состоит из электродных камер с медными и серебряными пластинами и блока управления. Суть метода заключается в следующе: при протекании воды на пластины подается электрический ток и возникает процесс электролиза. Вода насыщается ионами серебра и меди, которые имеют положительный заряд и вступают в электростатические соединения на отрицательно заряженных участках клеток микроорганизмов, чем достигается бактериостатический эффект (микроорганизмы не могут делиться), поэтому происходит их гибель. В паре Ag/Cu серебро отвечает за уничтожение бактерий и вирусов, медь оказывает дополнительное окислительное воздействие на не уничтоженные биологические элементы.

Концентрации ионов серебра должно поддерживаться в пределах от 0.3 до 0.5 мг\л, меди 0.5-1.0 мг\л. Обработка методом ионизации осуществляет, окончательно, получение натуральной воды, без запаха, отсутствие аллергических реакций, работа системы не зависит от качества поступающей на обработку воды и уровня pH.

Очищенная и прошедшая дезинфекцию сточная вода через инжектор и EDUCTORS поступает в камеру чистой воды, где подвергается перемешиванию и наполнению кислородом воздуха, поступающим из атмосферы путем инжекции двумя насосами-аэраторами. В дальнейшем стоки

 Сливают в бассейн, где они подвергаются постоянной ультразвуковой обработке аппаратом «УЗО-накопитель» фирмы изготовителя

ULTRAZVU.COM.

Рассмотрим эскизный проект конструкции передвижного СОС.

 

Рисунок 4. Эскизный проект конструкции передвижного СОС

 

Рисунок 5. Эскиз СОС 250 м3/сутки

 

Хозяйственно-бытовые стоки, очищенные, с помощью песколовок и других устройств, от крупных взвешенных веществ. загрязнений и песка, из КНС поступают, под напором, на предварительную обработку протоком во в флэш-реактор, это устройство для быстрой первичной обработки сточных вод  После обработки во флэш реакторе сточная вода подвергается завихрению в специальном устройстве и поступает в верхнюю часть реакционной емкости.

Ультразвук позволяет получать высокодисперсные, однородные и стабильные системы с частицами размером от микрометровых до нано метровых [6]. Процесс основан на использовании ультразвуковых колебаний, которые создают в жидкости интенсивные локальные воздействия. Приводящие к разрушению структуры частиц и формированию коллоидных растворов, которые можно вывести из растворов. Ультразвуковые волны с частотой выше 20 кГц создают в воде резкие чередования сжатия и расширения. Это приводит к образованию и схлопыванию мелких полостей (пузырьков) – к процессу, называемому Кавитацией. Схлопывание кавитационных пузырьков сопровождается высвобождением энергии в виде ударных волн и высокоскоростных кумулятивных микро- струй. Эти микро-струи создают мощные локальные напряжения, которые разрушают химические соединения на элементарные частицы, тем самым приводя структуру сточной воды к «первородному» состоянию. (Происходит процесс очистки). Такие действия становятся возможными так как формируется устойчивая дисперсная система с, необходимыми для их обработки, структурно-размерными характеристиками Ключевыми механизмами сооружений очистки водяных стоков ультразвуковыми реакторами является:

  1. Кавитация -основной механизм, приводящий к разрушению химических соединений до элементарных частиц, которые в дальнейшем могут соединяться в молекулу воды. Это происходит за счет того, что при локальном снижении давления ниже критического уровня в воде образуются парогазовые полости+ которые потом резко схлопываются, высвобождаю энергию на взаимодействия частиц.
  2. Ударные волны и кумулятивные струи-возникают на поверхности частиц и распространяются по трещинам и границам химических соединений, способствуя их разрушению.
  3. Микро-течения -циклическое образование и схлопывание пузырьков создает потоки воды, которые способствуют перемешиванию распределению частиц по группам удаления их из раствора

В процессе проведения пуско-наладочных работ следует учитывать следующие факторы влияющие на эффективность очистки стоков ультразвуковой обработкой [5].

  1. С целью эффективности процесса очистки, в части образования максимального количества кавитационных пузырьков, температура обрабатываемых стоков должна должна быть в пределах 40 – 60 гр. С.
  2. Частота и интенсивность ультразвукового воздействия должны соответствовать значениям не менее 5-7 Вт/см2 , но не превышать 25 – 30 Вт/см2, так как дальнейшее повышение интенсивности может снизить эффективность из-за затруднений с выходом акустической энергии.
  3. Необходимо создать высокую турбулентность дисперсных потоков воды в реакционном объеме, чтобы происходило интенсивное перемешивание с целью разделения воздействия мелких частиц при «обкалывании» крупных.

Следует отметить, что у ультразвукового диспергирования есть естественный предел по уменьшению размеров частиц. При достижении нано-уровня энергия кавитационных воздействий начинает расходоваться, преимущественно, на перемешивание и нагрев воды, а не на дальнейшее разрушение частиц. Кроме того, возрастает вероятность последующей агломерации из-за высокой поверхностной энергии частиц.

В объеме реакционной камеры, путем воздействия на стоки, поступающие из флэш-реактора, четырьмя ультразвуковыми реакторами и модуля, состоящего из четырех эжекторов, наводится их турбулентное состояние. Это состояние водяных стоков обеспечивает образование дисперсных коллоидных частиц, в структуре которых возможно воспроизвести интенсивные локальные воздействие приводящие к разрушению водных растворов, загрязненных нежелательными химическими элементами на квантовом уровне уплотнения энергии-массы.

Осветленная и очищенная от биологических элементов сточная вода перекачивается декантером через трубопровод, проточным способом, для окончательной обработки и окончательной дезинфекции от биологических возбудителей инфекционных заболеваний ионизаторами воздействие ионами серебра и меди.

4. Заключение/ выводы.

Основная задача очистки или осветления хозяйственно бытовых стоков заключается в приведении структуры молекул и водяных кластеров к первородному состоянию. Соответственно, необходим процесс разрушения молекулярного соединения составляющих его «нежелательных» химических элементов путем извлечения их из молекулярного соединения воды. Это возможно путем окисления их, например, кислородом, с созданием гидратов полезных химических элементов. А также дезинтеграция вредных биологических элементов. Ультразвук – самый эффективный метод образования дисперсных коллоидных частиц в водных растворах, к которым относятся хозяйственно бытовые стоки. Поэтому применение ультразвуковых диспергаторов для очистки стоков от загрязняющих химических и биологических элементов является перспективным в решении задачи совершенствования систем сооружений канализации хозяйственно-бытовых стоков Поселковых жилых образований.

 

Список литературы:

  1. Е. П Сидоров «Инновации в оборудовании установок очистки хозяйственно-бытовых стоков Поселковых образований «UNIVERSUM». Технические науки № 9. 2023 г.
  2. Е.П. Сидоров «Физические возможности и особенности консрукции установки очистки стоков воды методом струйной имплощзии» Научный форум. Инновационная наука. Москва. 2021
  3. Е. П. Cидоров «Возможности торсионного полевого воздействия в вихревых системах возвращения сточной воды к первородному качеству» European Conference on Innovations in Technical and Natural Sciences. Austria. Viena. 2017
  4. М.А Промтов «Гипотезы деструкции веществ при кавитациоином воздействии». ИТЛАБ.http://www.tstu.ru/
  5. Э.Ш Гаязова «Окислительные методы в очистке сточных вод от трудноокисляемых органических соединений». disserCat. 2013 г
  6. Дмитрий Левкин «Основы теории распространения ультразвуковых волн». Engineering-solutions.

References:

  1. Sidorov E.P. [Innovations in Equipment for Wastewater Treatment Installations of Local Entities "UNIVERSUM"]. Technical Sciences. No. 9, 2023. (In Russ.)
  2. Sidorov E.P. Physical Capabilities and Features of the Design of the Wastewater Treatment Installation Using Jet Impulsion Method [Physical Capabilities and Design Features of a Wastewater Treatment Installation by Jet Impulsion Method]. Scientific Forum. Innovative Science. Moscow, 2021. (In Russ.).
  3. Sidorov E.P. Possibilities of Torsional Field Impact in Vortex Systems for Returning Wastewater to its Primordial Quality [Possibilities of Torsional Field Influence in Vortex Systems for Returning Wastewater to its Original Quality]. . European Conference on Innovations in Technical and Natural Sciences. Austria. Vienna, 2017. (In Russ.).
  4. Promtov M.A. Hypotheses of Destruction of Substances Under Cavitation Impact [Hypotheses of Destruction of Substances under Cavitation Impact]. ITLAB. URL: http://www.tstu.ru/ (In Russ.).
  5. Gayazova E.Sh. Oxidative Methods in the Treatment of Wastewater from Difficult to Oxidize Organic Compounds [Oxidative Methods for Treating Wastewater from Hard-to-Oxidize Organic Compounds]. disser Cat, 2013. (In Russ.).
  6. Levkin D. Fundamentals of the Theory of Ultrasound Wave Propagation [Fundamentals of Ultrasonic Wave Propagation Theory]. Engineering Solutions. (In Russ.).

 

Рисунки №1 и №2 «Эскиз СОС 1000 м3/сутки» и «Эскиз СОС 250 м3/сутки», разработаны и представлены автором статьи, Е.П. Сидоровым.

 

Примечание. Представленные в статье эскизные проекты СОС 1000 и СОС 250 разработаны на основании теоретического анализа возможностей выбранного оборудования, как опытно промышленные образцы, которые следует исследовать на практике с целью выработки конструкторской и технологической документации конструкций, отвечающих обеспечению запланированной производительности СОС.

Информация об авторах

заместитель директора по научно-технической работе НПО «Агростройсервис», РФ, г Дзержинск

Deputy Director of Scientific and Technical Work, SPA “Agrostroyservice”, Russia, Dzerzhinsk

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-54434 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Звездина Марина Юрьевна.
Top