Очистка и обеззараживание воды ультразвуком

 

Удаление из воды вредных и опасных примесей производится в настоящее время с использованием разных технологий. Изучим подробнее, что такое очистка и обеззараживание воды ультразвуком. В данной статье мы рассмотрим не только особенности данного способа, но и проверим иные альтернативные решения подобного действия. Сравнительный анализ поможет сделать правильные выводы при проектировании специализированного оборудования.

 

Что такое ультразвук и как его используют для выполнения отдельных функций?

 

Ультразвуковые волны – это колебания высокой частоты. Чаще всего используется порог 20 кГц. Этот уровень определяется границей слышимости человеческого уха. Очистка и обеззараживание воды ультразвуком работает при кавитации, возникновении в объеме большого количества образованных газом пузырьков. При их быстром росте и последующем разрушении в жидкой среде возникают резкое локальное увеличение давления и температуры. Именно эти воздействия используются для получения необходимых результатов.

Они разрушают оболочки микроорганизмов, твердые примеси, осевшие в виде слоев на поверхностях труб, иных деталей и узлов. Дополнительные полезные функции выполняют образующиеся при кавитации активные радикалы. Эти соединения ускоряют процессы окисления. При создании излучателя соответствующего типа следует учитывать, что не следует чрезмерно увеличивать частоту. Кавитация происходит интенсивнее в диапазоне от 18 000 до 50 000 Гц. Чтобы обеззараживание жидкости было эффективным необходимо обеспечить высокую плотность поля, от 1,5 до 2 Вт на 1 см. куб. объема. Также потребуется высокая мощность для разрушения слоев механических загрязнений.

 

Обеззараживание воды ультразвуком: сравнение с другими технологиями

 

Уничтожение микроорганизмов ультразвуком в воде довольно долго производится с использованием хлора. Такой метод эффективен, не сопряжен с излишними затратами на реагенты, отличается пролонгированным действием. Только в последние годы появились доказательства опасности хлорных соединений. Их избыточная концентрация вредна для человеческого организма. Она же способна ухудшить работоспособность различных технических устройств. В частности, производители установок обратного осмоса обязательно указывают предельно допустимые концентрации данного вещества с целью предотвратить повреждение полупроницаемых мембран.

Озонирование также небезопасно. Сам газ, используемый в данной технологии, токсичен. Обеззараживание воды ультразвуком использовать надо с повышенной осторожностью, что ограничивает сферу применения. Принудительная или естественная аэрация также обладают существенными недостатками. Такие технологии сложно применять в быту. Длительное кипячение воды, дистилляция – данные методики сопровождаются повышенными затратами энергии и времени.

Именно поэтому, из-за наличия существенных недостатков имеющихся технологий, появились новые исследования в данной области и как итог – альтернативные решения. Наиболее приемлемой, с учетом всех важных параметров, является ультрафиолетовое обеззараживание воды. Сравним ее далее с ультразвуковым излучением.

Для создания излучения в нужном диапазоне спектра используются специальные лампы. Чтобы получить необходимый обеззараживающий эффект (на опытном образце с определенной концентрацией биологических примесей), десять литров жидкости необходимо облучать в течение часа. При этом затрачено было около 0,5 Вт электроэнергии. Такой же результат был получен с использованием примерно 800 Вт и ультразвукового излучателя. Чрезмерные затраты – это первый основной недостаток метода. Следует отметить, что экспериментально было подтверждено увеличение количества микроорганизмов при низких значениях времени обработки, интенсивности излучения. В таких случаях наблюдалось обратное, позитивное влияние на их жизнедеятельность.

Иногда правильное использование методики обеззараживания воды ультразвуком способно обеспечить наличие так называемого синергетического эффекта, то есть существенное совместное улучшение полезных параметров. Если произвести ультразвуковую обработку перед облучением ультрафиолетом, то можно будет разрушить крупные механические частицы. В последующем губительное воздействие облучением на микроорганизмы (размещенные перед этим внутри подобных фракций) будет сильнее. Но подобные включения гораздо проще и дешевле задержать магистральными фильтрами.

Ультрафиолетовые лампы обладают одним существенным недостатком. Их эффективность снижается существенно при закреплении на внешней поверхности непрозрачных загрязнений. Такие образования возникают, например, если в исходной жидкости присутствуют соединения кальция и магния, определяющие уровень жесткости воды. При нагреве они преобразуются в накипь.

Разрушение ее, а также удаление ржавчины и других слоев производится иногда с использованием ультразвукового оборудования. Методика эта не нова и она отработана довольно хорошо. Но ее применение сопряжено со следующими трудностями:

• Отсутствие точной локализации. Чтобы уничтожение вредных отложений происходило быстро, приходится увеличивать мощность излучения. Оно воздействует подобным разрушительным образом на сварные соединения, пайку, окрасочные, защитные и декоративные слои;
• Невозможность точного контроля. Так ка большинство подобных операций производится в закрытых для визуального доступа областях, то проверять ход рабочих процессов будет невозможно. Соответственно, нельзя оптимизировать длительность, интенсивность обработки, иные параметры.

Для очистки поверхностей ультрафиолетовых ламп в быту используются простейшие механические методики, а в коммерческих и промышленных установках – специальные  химические реагенты. Предварительная обработка ультразвуком может ускорить эти процессы, но затраты на ее произведение будут слишком велики. Если же изучить разнообразные реальные проблемы, то надо помнить о том, что иногда приходится удалять такие виды загрязнений, которые не разрушаются ультразвуком.

Очистка и обеззараживание воды ультразвуком ограничена также нормами отечественных действующих стандартов безопасности. При эксплуатации установок, использующих излучение в соответствующем частотном диапазоне, регламентируется мощность, расстояние до рабочего места, иные параметры. Общим требованием является необходимость исключения контакта человека с поверхностью, по которой может передаваться ультразвук.

 

Технологии ультразвуковой очистки воды с небольшими и минимальными ограничениями

 

Из приведенных выше сведений можно понять, что очистка и обеззараживание воды ультразвуком сопровождаются повышенными затратами, множеством ограничений. Но есть методики, которые позволяют получить необходимый результат с меньшими трудностями.

Если предполагается подготовка воды для питья, то здесь можно использовать специализированные фильтры или же электрохимическую очистку воды. Простейшие устройства ультразвуковой очистки воды, в виде кувшинов, можно перемещать в нужные пользователям места. Они не присоединяются к водопроводу и другим инженерным сетям.

Когда необходима стационарная обработка большого количества жидкости ежедневно, а степень загрязнения велика, то нет ничего лучше, чем современная установка очистки воды ультразвуком. В таком оборудовании используются мембраны с мелкими порами. Они не пропустят химические соединения и биологические примеси, превышающие размерами молекулу воды. Чтобы предотвратить последующее вторичное заражение подобную систему дополнительно можно укомплектовать блоком с встроенной УФ-лампой. Кстати, в этом варианте, будет обеспечено предварительное обеззараживание питьевой воды, поэтому не потребуется периодическая очистка корпуса прибора.

Также следует изучить возможности профессиональной серии магнитных преобразователей, таких как «АкваЩит Pro». Их потребляемая мощность невелика, составляет около 20-ти Ватт в час. Но ее достаточно для изменения электрических потенциалов на оболочках микроорганизмов, сто впоследствии приводит к их уничтожению. Пригодятся и основные функции приборов: изменение структуры и формы соединений кальция и магния, делающие невозможным последующее образование накипи.