The effect of ultrasound on the treatment of domestic wastewater from organic and biological contamination

The effectiveness of the uses of ultrasonic cavitation for wastewater treatment has been investigated. The influence of the gases of different nature (nitrogen, oxygen, air, mixture of nitrogen and oxygen gases in the ratio of 1:1) on the destruction of organic and biological contaminants has been carried out. It is confirmed that ultrasound cavitation increases the purification effect of gases. It is established that the deepest purification from organic contaminants was achieved by the common action of air with ultrasound, the degree of water purification from organic compounds being 80% and from biological contaminants – by the common action of nitrogen with ultrasound – the degree of water purification from biological compounds being 99,5%. The effective rate constant was calculated

Utjecaj ultrazvučne kavitacije na razgradnju organskih tvari iz otpadnih voda farmaceutske industrije

The influence of ultrasound cavitation in the atmosphere of different gases, namely oxygen, air, and nitrogen, on the destruction of impurities of butanol and ethanol found in wastewater from the pharmaceutical plant “Galichpharm” was investigated. The effect of the corresponding gases (oxygen, nitrogen, and air) without ultrasound cavitation on the destruction of ethanol and butanol impurities in wastewater was comparatively investigated. The degree of oxidation of organic matter, effective rate constants, and approximation coefficients were calculated. It was found that the air supply is the least effective for both ethanol and butanol impurities. Degradation of ethanol by air contributed to the reduction in the organic matter content by 14.6 %, while oxidation of butanol was not observed. Ultrasound cavitation enhanced the effect of air and in common action with air the ethanol impurity content reduced by 32.58 %, and butanol impurity by 4.05 %. Nitrogen bubbling produced mediocre results for the destruction of ethanol and butanol impurities giving a decrease by 17.04 % and 0.67 %, respectively. The highest results were obtained with oxygen. Ethanol impurities decreased by 22.47 % and butanol impurities by 1.75 %. With the common action of oxygen and ultrasound, much higher results were obtained, 44.32 % for ethanol impurities and 7.43 % for butanol impurities. This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.Ispitan je utjecaj ultrazvučne kavitacije u atmosferi različitih plinova (kisika, zraka i dušika) na razgradnju onečišćujućih tvari butanola i etanola farmaceutskih otpadnih voda tvornice “Galichpharm”. Usporedno je ispitan i utjecaj kisika, dušika i zraka bez ultrazvučne kavitacije na uklanjanje onečišćujućih tvari etanola i butanola u otpadnim vodama. Izračunati su stupanj oksidacije organskih tvari, efektivne konstante brzine i koeficijenti aproksimacije. Otkriveno je da je dovod zraka najmanje učinkovit za onečišćujuće tvari etanola i butanola. Oksidacija etanola zrakom doprinosi smanjenju sadržaja organskih tvari za 14,6 %, dok oksidacija butanola nije promatrana. Ultrazvučna kavitacija pojačala je učinak zraka i u zajedničkom djelovanju sa zrakom sadržaj nečistoća etanola smanjen je za 32,58 %, a butanola za 4,05 %. Uvođenje mjehurića dušika kod razgradnje nečistoća etanola i butanola dalo je osrednje rezultate te je utjecalo na smanjenje od 17,04 % i 0,67 %. Najviši rezultati postignuti su kisikom. Nečistoće etanola smanjile su se za 22,47 %, a nečistoće butanola za 1,75 %. Uobičajenim djelovanjem kisika i ultrazvuka dobiveni su znatno viši rezultati – za nečistoće etanola 44,32 %, a za nečistoće butanola 7,43 %. Ovo djelo je dano na korištenje pod licencom Creative Commons Imenovanje 4.0 međunarodna

Дослідження ефективності кавітаційного очищення стічних вод жиркомбінату від органічних та біологічних забруднень в присутності різних газів

The use of cavitation technologies for the processes of cleaning wastewater from a fat-and-oil plant is one of the promising methods for enhancing water quality indicators. The supply of gases of different nature, such as nitrogen, oxygen, air, the mixture of nitrogen and oxygen in the ratio of 1:1, to the cavitation zone was proposed.The influence of the nature of bubbled gases both under the influence of the US and without it on the change in chemical oxygen demand and microbial number was studied. Effective constants of the rate of destruction of organic compounds and biological contaminants were calculated. It was found that the highest value of effective constant of the rate of water disinfection from MO (5.13∙10-4 s-1) was achieved at nitrogen bubbling. The highest value of water disinfection under cavitation conditions (99.9 %) was achieved in the atmosphere of nitrogen, and the highest value of degree of destruction of organic compounds of 64.3% was achieved at the simultaneous influence of the air and the US.It was determined that the process of destruction of organic contaminants and disinfection of wastewater of the fat-and-oil plant can be described by applying the kinetic equation of the first order. The relative series of influence of the nature of the studied gases on cavitation cleaning of water were established.It was shown that cleaning wastewater of the fat-and-oil plant during simultaneous bubbling of gases in the cavitation field during destruction of organic compounds is by 5–35.7 % and during water disinfection from MO by 1–90.5 % more effective than the influence of the US alone.The use of the proposed cavitation technology for cleaning wastewater of the fat-and-oil plant enables complete water disinfection from harmful MO and simultaneous destruction of organic substances. This makes it possible to eliminate the negative impact of harmful substances, contained in wastewater, for protection of the environment and the water basin of Ukraine.Использование кавитационных технологий для процессов очистки сточных вод жиркомбината является одним из перспективных методов для улучшения показателей качества воды. Была предложена подача в кавитационная зону газов различной природы, а именно: азота, кислорода, воздуха, смеси азота и кислорода в соотношении 1: 1.Исследовано влияние природы барботированых газов, как в условиях действия УЗ так и без него, на изменение химического потребления кислорода и микробного числа. Рассчитаны эффективные константы скорости разрушения органических соединений и биологических загрязнений. Установлено, что высшее значение эффективной константы скорости обеззараживания воды от МО (5,13∙10-4 с-1) было достигнуто при барботировании азота. Высшее значение степени обеззараживания воды в кавитационных условиях (99,9 %) было достигнуто в атмосфере азота, а степени разрушения органических соединений – 64,3 % при одновременном действии воздуха и УЗ.Определено, что процесс разрушения органических примесей и обеззараживания сточных вод жиркомбината можно описать, применив кинетическое уравнение первого порядка. Установлено относительные ряды влияния природы исследуемых газов на кавитационную очистку воды.Показано, что очистка сточных вод жиркомбината при одновременном барботирования газов в кавитационное поле при разрушении органических соединений на 5–35,7 %, при обеззараживании воды от МО на 1–90,5 эффективнее, чем действие самого УЗ.Использование предложенной кавитационной технологии для очистки сточных вод жиркомбината позволяет полностью обеззаразить воду от вредных МО и одновременного разрушения органических веществ. Это позволяет устранить негативное влияние вредных веществ, содержащихся в сточных водах для сохранения окружающей среды и водного бассейна УкраиныВикористання кавітаційних технологій для процесів очищення стічних вод жиркомбінату один із перспективних методів для покращення показників якості води. Було запропоновано подачу в кавітаційну зону газів різної природи, а саме: азоту, кисню, повітря, суміші азоту та кисню у співвідношенні 1:1.Досліджено вплив природи барботованих газів, як в умовах дії УЗ так і без нього, на зміну хімічного споживання кисню та мікробного числа. Розраховано ефективні константи швидкості руйнування органічних сполук та біологічних забруднень. Встановлено, що найвищого значення ефективної константи швидкості знезараження води від МО (5,13∙10–4 с–1) було досягнуто при барботуванні азоту. Найвищого значення ступеня знезараження води в кавітаційних умовах (99,9 %) було досягнуто в атмосфері азоту, а ступеня руйнування органічних сполук – 64,3 % при одночасній дії повітря та УЗ.Визначено, що процес руйнування органічних домішок та знезараження стічних вод жиркомбінату можна описати застосувавши кінетичне рівняння першого порядку. Встановлено відносні ряди впливу природи досліджуваних газів на кавітаційне очищення води. Показано, що очищення стічних вод жиркомбінату при одночасному барботуванні газів у кавітаційне поле при руйнуванні органічних сполук на 5–35,7 %, при знезараженні води від МО на 1–90,5 % ефективніше, ніж дія самого УЗ.Використання запропонованої кавітаційної технології для очищення стічних вод жиркомбінату дозволяє повністю знезаразити воду від шкідливих МО та одночасного руйнування органічних речовин. Це дозволяє усунути негативний вплив шкідливих речовин, які містяться у стічних водах для збереження навколишнього середовища та водного басейну Україн