Kawitacja
Obszar zastosowania - oczyszczanie wody

Oczyszczanie wody

Kawitacja jest pionierskim rozwiązaniem w zakresie uzdatniania wody - dzięki wysokiemu poziomowi przyjazności dla środowiska i kompatybilności z innymi procesami. Może poprawić skuteczność redukcji zanieczyszczeń nawet o 70% - bez żadnych dodatków chemicznych.

Oczyszczanie wody za pomocą kawitacji opiera się na procesach fizykochemicznych zachodzących podczas zapadania się pęcherzyków kawitacyjnych. Lokalnie generowane są ekstremalnie wysokie ciśnienia i temperatury, co skutkuje efektami degradacji termicznej i utleniania. Siły ścinające, fale uderzeniowe i reaktywne rodniki generowane podczas kawitacji mają działanie dezynfekujące.

Zintegrowany z systemami uzdatniania wody, moduł liniowy RAPTECH CaviFlow® oferuje innowacyjne i skuteczne rozwiązanie plug & play do zrównoważonego oczyszczania wody:

Oksydacyjna degradacja zanieczyszczeń organicznych i oczyszczanie osadów ściekowych
Niszczenie struktur komórkowych bakterii, wirusów i glonów
Destabilizacja zemulgowanych olejów, mikroplastików lub cząstek koloidalnych
Obróbka wstępna wspomagana kawitacją zwiększa wydajność dalszych procesów
Zwiększona wydajność napowietrzania

Typowymi obszarami zastosowania kawitacyjnego oczyszczania wody są komunalne oczyszczalnie ścieków, ścieki przemysłowe, sterylizacja wody procesowej i dezynfekcja basenów. W przemyśle naftowym i gazowym kawitacja jest wykorzystywana do usuwania oleju lub oczyszczania ścieków rafineryjnych.

Zalety oczyszczania wody za pomocą modułu CaviFlow® inline

Efektywność kosztowa

Skuteczna degradacja zanieczyszczeń

Bez dodatków chemicznych

Większa wydajność niż w przypadku konwencjonalnych procesów

+70%

Poprawa

Degradacja zanieczyszczeń poprzez kawitację

+30%

Większa wydajność w porównaniu

do metod konwencjonalnych

Obszary zastosowania

Oczyszczalnie ścieków
Oczyszczalnie ścieków
Procesy przemysłowe i ścieki
Procesy techniczne i ścieki
Procesy handlowe i ścieki
Rolnicza woda technologiczna
Woda użytkowa i technologiczna
Woda chłodząca i kotłowa
Oczyszczanie osadów
Recykling wody
Dezynfekcja
Uzdatnianie wody pitnej
Uzdatnianie wody surowej
Miejskie zakłady wodociągowe
Baseny kąpielowe

Moduły CaviFlow

Integracja w stacjach uzdatniania wody

Kawitacja w module CaviFlow® inline bardzo efektywnie wykorzystuje efekty fizyczne, wymaga niewielkiej infrastruktury, działa szybko i może być zintegrowana w sposób oszczędzający miejsce - co czyni ją szczególnie kompaktowym i energooszczędnym rozwiązaniem w uzdatnianiu wody.

Kompaktowe reaktory dzięki wysokiej szybkości reakcji

Ekstremalne warunki podczas zapadania się pęcherzyków kawitacyjnych prowadzą do bardzo szybkich reakcji. Zanieczyszczenia są atakowane w ułamkach sekund. Pozwala to na kompaktowe konstrukcje reaktorów z krótkimi czasami przebywania - idealne do zastosowań mobilnych lub oszczędzających miejsce.

Wykorzystanie istniejącej energii przepływu

Szczególnie w przypadku kawitacji hydrodynamicznej (np. z dyszami Venturiego lub wirnikami kawitacyjnymi), energia przepływu systemu może być wykorzystywana lub dostarczana przez istniejące pompy. W porównaniu z innymi zaawansowanymi procesami utleniania (AOP), specyficzne zapotrzebowanie na energię jest niskie.

Skalowalność i modułowość

Systemy kawitacyjne są modułowe i można je łatwo skalować do zastosowań na dużą skalę. Prosta integracja z istniejącymi systemami rurociągów minimalizuje wymagania przestrzenne.

Moduły CaviFlow

Integracja w stacjach uzdatniania wody

Ekstremalne warunki fizyczne

Moduł CaviFlow® inline jest szczególnie skuteczny w rozkładaniu zanieczyszczeń podczas oczyszczania wody, ponieważ zapadanie się pęcherzyków kawitacyjnych generuje temperatury do 5000 °C, ciśnienie kilkuset barów, fale uderzeniowe i silne mikroturbulencje. Te ekstremalne warunki fizyczne wyzwalają wysoce reaktywne procesy - bezpośrednio w wodzie.

Tworzenie wysoce reaktywnych form (rodników)

Rozkład termiczny wody (H₂O) i tlenu podczas zapadania się kawitacyjnego wytwarza również rodniki chemiczne, takie jak rodniki hydroksylowe (OH), nadtlenek wodoru (H₂O₂), aniony ponadtlenkowe (O₂) i ozon (O₃). Rodniki te są niezwykle reaktywne i natychmiast atakują zanieczyszczenia - rozszczepiają wiązania C-H, C=C i inne wiązania organiczne na mniejsze, często nieszkodliwe cząsteczki.

Jednoczesne ataki fizyczne i chemiczne

Oprócz chemicznych ataków rodników, ultraszybkie mieszanie z siłami ścinającymi i mikrodyszami, które niszczą ściany komórkowe mikroorganizmów, oraz fale uderzeniowe, które rozbijają cząsteczki, emulsje lub biofilmy, również mają wpływ. Takie połączenie zapewnia, że zanieczyszczenia są nie tylko degradowane chemicznie, ale także fizycznie destabilizowane lub desorbowane.

Moduły CaviFlow

Integracja w stacjach uzdatniania wody

Kawitacja z modułem CaviFlow® inline poprawia wydajność napowietrzania w uzdatnianiu wody. Ze względu na wysoką dynamikę w polu kawitacji, kontakt między powietrzem (lub czystym tlenem) a wodą jest znacznie zintensyfikowany. W porównaniu z istniejącymi systemami napowietrzania, zapotrzebowanie na energię można zmniejszyć przy zachowaniu tej samej wydajności - jest to główna zaleta, szczególnie w przypadku energochłonnych procesów.

Zwiększona szybkość transferu tlenu przez mikropęcherzyki gazu

W wyniku zapadania się pęcherzyków kawitacyjnych powstają pęcherzyki wtórne, które są znacznie mniejsze niż konwencjonalnie wtryskiwane pęcherzyki powietrza. Mają one większą powierzchnię właściwą, unoszą się wolniej, tj. pozostają dłużej i skuteczniej rozpuszczają się w wodzie. Prowadzi to do znacznie lepszego dopływu tlenu w porównaniu z systemami napowietrzania z grubymi pęcherzykami.

Intensywne mieszanie na poziomie mikro

Kawitacja generuje silne mikroturbulencje i siły ścinające, które sprzyjają równomiernej dystrybucji tlenu w całym reaktorze. Mikroorganizmy w osadzie czynnym są w ten sposób lepiej zaopatrywane i wymagają proporcjonalnie mniej tlenu do uzyskania tego samego efektu degradacji. To dodatkowo optymalizuje zużycie tlenu.

Redukcja całkowitego zapotrzebowania na energię

Wraz ze wzrostem poboru tlenu na jednostkę energii, wymagana moc dmuchawy (np. dla sprężonego powietrza) może zostać zmniejszona lub istniejące systemy wentylacyjne mogą być obsługiwane bardziej efektywnie. W wielu zastosowaniach zapotrzebowanie na energię (kWh/kg O₂) znacznie spada.

Moduły CaviFlow

Integracja w stacjach uzdatniania wody

Kawitacja z modułem CaviFlow® inline działa bez żadnych dodatków chemicznych. Generuje środki utleniające bezpośrednio w wodzie, np. rodniki hydroksylowe, bez konieczności dozowania zewnętrznych środków chemicznych, takich jak ozon, chlor lub nadtlenek wodoru. Nie ma również potrzeby stosowania zbiorników magazynowych, stacji dozowania i infrastruktury bezpieczeństwa, co pozwala zaoszczędzić miejsce i energię. Tylko w szczególnych przypadkach - np. w przypadku substancji, które są bardzo trudne do degradacji lub w celu optymalizacji procesu - przydatna może być ukierunkowana kombinacja z niewielkimi ilościami odczynników. W rezultacie cały proces pozostaje oszczędny, przyjazny dla środowiska i ekonomiczny.

Brak efektu odbicia lub problematycznych produktów degradacji

W przeciwieństwie do niektórych procesów chemicznych (np. chlorowania), kawitacja nie wytwarza trudnych do kontrolowania produktów ubocznych. W wyniku reakcji powstają zazwyczaj nieszkodliwe produkty końcowe, takie jak CO₂, H₂O lub mniejsze, biodegradowalne cząsteczki.

Moduły CaviFlow

Integracja w stacjach uzdatniania wody

Kawitacja za pomocą modułu CaviFlow® inline zwiększa wydajność biologicznych lub fizyko-chemicznych etapów oczyszczania, co oznacza, że na przykład napowietrzanie lub filtracja na dalszym etapie wymagają mniej energii. Dozowanie dodatków można również ograniczyć lub całkowicie go uniknąć. Ponadto kawitacja może być obsługiwana jako proces ciągły. Umożliwia to stałą i kontrolowaną redukcję zanieczyszczeń - nawet przy zmiennych stężeniach wsadu.

Plug & Play z CaviFlow

Technologię kawitacji RAPTECH można łatwo wdrożyć jako część wtórnego oczyszczania w systemach uzdatniania wody za pomocą opracowanych przez nas modułów CaviFlow® - i to bez wysokich kosztów inwestycyjnych. Moduły CaviFlow® nadają się do integracji w dowolnej sekcji między napowietrzaniem a dezynfekcją.

CaviFlow® | Natychmiastowe użycie

Moduły CaviFlow® inline są łatwe w czyszczeniu i można je szybko wdrożyć w istniejących oczyszczalniach ścieków. Wyposażone w przyłącze kołnierzowe lub gwintowane, mogą być używane natychmiast. Moduły pozostają skuteczne nawet w przypadku ścieków zawierających zanieczyszczenia i rozpuszczalniki organiczne. Dzieje się tak, ponieważ nie ma w nich żadnych ruchomych części.