Метою дисертаційної роботи с розробленим заходів підвищення екологічної безпеки промислових виробництв шляхом створення основ кавітаційної технології очищення стічних вод від органічних і біологічних забруднень та устаткування для її реалізації. Для досягнення поставленої мети необхідно було виконати наступні завдання: - здійснити аналіз сучасного стану та виокремиш основні джерела екологічної небезпеки довкіллю від діяльності широко розповсюджених підприємств переробки сільськогосподарської продукції та харчової промисловості; - дослідити ефективність впливу кавітаційної обробки па динаміку процесу інактивації мікроорганізмів (МО) поверхневих водойм на прикладі бактерій роду Sarcina, Bacillus, Diplococcus, Pseudomonas; - дослідити вплив барботування газів різної природи у кавітаційну зону обробки па показники якості очищення стічних вод із органічними та біологічними забрудненнями (на прикладі стоків молокозаводу та пивзаводу); - встановити оптимальні технологічні параметри кавітаційної обробки стічних вод в атмосфері найбільш ефективного газу; - створити математичні моделі процесів окислення органічних домішок та знезараження МО в кавітаційному полі; - розробити технологію кавітаційного очищення природних та стічних вод від органічних та біологічних забруднень, провести її випробування з мстою подальшого промислового використання. Об'єкт досліджень - пронес очищения стічних та поверхневих вод від органічних та біологічних забруднень. Предмет досліджень - кавітаційне окиснсиня органічних речовин та знезараження мікроорганізмів стічних та природних вод в атмосфері різних газів. ЗМІСТ ВСТУП 7 РОЗДІЛ 1. ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ 13 1.1.Сучасна екологічна оцінка стану гідросфери 13 1.1.1.Екологічні проблеми антропогенного впливу па стан водойм в Україні 14 1.1.2.Аналіз стану забруднення водних об'єктів стічними водами промислових підприємств 18 1.2.Порівняльна характеристика методів водоочищення 22 1.3.Прогресивні методи очищення поверхневих та стічних вод 29 1.4.Теоретичні основи застосування кавітації в рідинних середовищах 35 1.4.1.Природа і властивості кавітації в рідинах 36 1.4.2.Механізм і фізико-хімічна дія кавітації 38 1.5.Застосування кавітації для очищення води з різними видами забруднень... 41 1.5.1.Характеристика ефектів впливу кавітації на біологічні об'єкти 41 1.5.2.Деструкція хімічних забруднень в умовах кавітації 45 1.6.Особливості кавітаційного очищення води в атмосфері газів 48 1.7.Цілі та завдання досліджень 5 1 РОЗДІЛ 2. ОБЄ'КТИ, МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ОПРАЦЮВАННЯ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДАНИХ... 53 2.1.Характеристика об'єктів досліджень 53 2.2.Опис експериментальної ультразвукової установки 55 2.3.Опис експериментальної віброкавітаційної установки 58 2.4.Методики проведення аналізів і оброблення результатів досліджень 60 2.4.1 .Визначення хімічного споживання кисню 60 2.4.2.Визначення ступеня окислення органічних речовий 62 2.4.3.Визначення загальної кількості мікроорганізмів 62 2.4.4.Визначення ступеня відмирання мікроорганізмів 63 2.4.5.Визначення ефективної константи швидкості процесу очищення... 64 Висновки до розділу 2 65 РОЗДІЛ 3. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИНУ ПРИРОДИ ГАЗІВ НА ПРОЦЕС ОЧИЩЕННЯ ПРИРОДНИХ ВОДОЙМ В КАВІТАЦІЙНИХ УМОВАХ 66 3.1.Встановлення закономірностей впливу природи газів па модельні розчини в ультразвуковому полі 66 3.1.1.Дослідження впливу природи газів па процес інактивації бактерій різного роду в кавітаційних умовах 66 3.1.2.Встановлення закономірностей впливу азоту і повітря па знезараження бактерій різного роду 77 3.2.Дослідження ефективності застосування кавітації для очищення забруднених водоймищ 85 3.2.1.Досліджспя впливу природи газу на кавітаційне очищення води із озера с Завидовичі 86 3.2.2.Визначення впливу природи різних газів на очищення води із озера с.Глинна-Наварія в умовах кавітації- 90 Висновки до розділу 3 94 РОЗДІЛ 4. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ПРИРОДИ ГАЗІВ НА КАВІТАЦІЙНЕ ОЧИЩЕННЯ ПРОМИСЛОВИХ СТОКІВ 95 4.1.Очищення стоків пивоварного виробництва в кавітаційних умовах в атмосфері різних газів 95 4.2.Дослідження впливу ультразвуку на процес очищення стічних вод молочної промисловості в присутності газів різної природи 102 4.2.1.Ідентифікація хімічних і біологічних забруднень в стоках молокозаводу 103 4.2.2.Досліджспня впливу природи різних газів на очищення стоків молокозаводу в ультразвуковому полі 105 Висновки до розділу 4 111 РОЗДІЛ 5. КІНЕТИЧНІ ЗАКОНОМІРНОСТІ ВПЛИВУ ФІЗИЧНИХ ЧИННИКІВ НА ПРОЦЕС ОЧИЩЕННЯ СТОКІВ В УМОВАХ КАВІТАЦІЇ 112 5.1.Математичне моделювання процесу кавітаційного очищення стічних вод пивзаводу 1 12 5.1.1.Математичне моделювання процесу кавітаційного окиспенпя органічних речовин стічних вод пивзаводу 1 13 5.1.2.Математичне моделювання процесу кавітаційного знезараження стічних вод пивзаводу 116 5.2.Визначення оптимальних параметрів процесу очищення стоків пивоварної промисловості 1 18 5.2.1.Визначення закономірностей впливу температури па очищення стоків пивоварні 119 5.2.2.Дослідження впливу тиску на очищення стічних вод пивоварні.... 122 5.3.0птимізація процесу очищення стоків молочної промисловості в ультразвуковому полі 125 5.3.1.Дослідження впливу температури па очищения стоків молокозаводу 127 5.3.2.Визначення закономірностей впливу тиску па очищення стічних вод молокозаводу 130 Висновки до розділу 5 132 РОЗДІЛ 6. ТЕХНОЛОГІЧНІ АСПЕКТИ ЗАСТОСУВАННЯ ВІБРОКАВІТАЦІЇ В ПРОЦЕСАХ ВОДООЧИЩЕННЯ 134 6.1.Класифікація та порівняльна характеристика кавітаційних пристроїв для оброблення рідких середовищ 134 6.2.Дослідження впливу віброкавітації па процес очищення природних та стічних вод 138 6.2.1.Дослідження ефективності виливу віброрезопансної кавітації на очищення поверхневих вод 139 6.2.2.Інтенсифікація процесу очищення стічних вод методом віброрезонансної кавітаційної обробки 141 6.3.Опис технологічної схеми та конструкції апарата для віброкавітаційиого очищення природних та стічних вод 146 6.4.Економічне обґрунтування ефективності технології віброкавітаційиого очищення 155 6.4.1/Гехніко-економічні розрахунки ефективності технології віброкавітаційного очищення 155 6.4.2.Еколого-економічна оцінка ефективності віброкавітаційиого методу очищення 157 Висновки до розділу 6 161 ВИСНОВКИ 163 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 165 ДОДАТКИ 195 Додаток А 196 Додаток Б 197 Додаток В 199