Hydrodynamic Cavitation for E coli InactivationDesign and Validation of a Venturi Reactor for Water Disinfection

Water quality refers to the physical, chemical, biological, and microbiological characteristics that determine its suitability for a specific purpose, such as human consumption

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f7c4247f1dd8ee77f2247408a5b1aa68/index-html.html
background image

 

 

 

DEPARTMENT OF CIVIL AND ENVIRONMENTAL ENGINEERING 

 

FACULTY OF ENGINEERING 

Master's Thesis 

January 2026 

 

Hydrodynamic Cavitation for E. coli Inactivation: 
Design and Validation of a Venturi Reactor for 
Water Disinfection 

María José Galindo, Juan Guillermo Saldarriaga

 

and Jaime Plazas-Tuttle

 

Department of Civil and Environmental Engineering, Universidad de los Andes, Bogotá, Colombia 
Water Distribution and Sewerage Systems Research Center (CIACUA) 
 
E-mails: m.galindoh@uniandes.edu.co, 

jsaldarr@uniandes.edu.co

, jplazas@uniandes.edu.co 

Abstract 

This  research  presents  the  development  and  experimental  evaluation  of  a  laboratory-scale 
Venturi  reactor  designed  to  induce  hydrodynamic  cavitation  for  water  disinfection.  The 
geometric design of a single Venturi tube was validated through computational fluid dynamics 
simulations using ANSYS Fluent, which confirmed a significant pressure drop and localized 
velocity  increase  at  the  throat,  enabling  cavitation  inception.  Microbiological  experiments 
using Escherichia coli under recirculation conditions showed partial bacterial inactivation, with 
reductions of up to 0.5 log units at low operating pressure. The results demonstrate that stable 
hydrodynamic  cavitation  generated  by  a  single  Venturi  can  contribute  to  microbial  decay 
without the use of chemical disinfectants. However, the observed inactivation levels indicate 
that further hydraulic optimization is required to enhance disinfection efficiency. 

Keywords: Hydrodynamic cavitation, Venturi tube, water disinfection, Escherichia coli, CFD simulation. 

 

 

1.  Introduction 

Water quality refers to the physical, chemical, biological, and microbiological characteristics that determine its suitability 

for a specific purpose, such as human consumption. It is a key factor for  human health and well-being. However, in recent 
decades, global concern has grown regarding diseases linked to the consumption of contaminated water (Guzmán et al., 2016). 
Among these, acute diarrheal diseases (ADDs) are one of the top public health concerns, as they affect a substantial portion of 
the global population and are considered the second leading cause of death among children under five years old (MinSalud & 
MinVivienda, 2022). According to the World Health Organization, diarrhea kills approximately 443,832 children under the age 
of five and an additional 50,851 children between the ages of five and nine each year (WHO, 2024). 

A substantial portion of these illnesses are caused by microbiological pathogens present in contaminated water, particularly 

Escherichia  coli  (E.  coli).  This  bacterium  is  commonly  found  in  the  intestinal  tract  of warm-blooded  animals  and  humans, 
where it is normally harmless. However, some strains can act as opportunistic pathogens, producing gastrointestinal infections 
and other clinical complications (Rodríguez-Angeles, 2002). E. coli is also widely used as an indicator of fecal contamination 
in the assessment of drinking water quality. 

In  Colombia,  although  epidemiological  data  on  ADDs  is  limited,  E.  coli  has  been  identified  as  a  major  contributor  to 

childhood  morbidity.  According  to  the  2022  National  Report  on  Water  Quality  for  Human  Consumption,  20%  of  samples 
collected in rural areas contained up to 10,000 colony forming units (CFU) of E. coli per 100 mL. Based on the World Health 
Organization (WHO) risk classification for drinking water quality, which categorizes E. coli concentrations above 100 CFU/100 
mL as high to very high health risk, this level is considered elevated risk (MinSalud & MinVivienda, 2022).

 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f7c4247f1dd8ee77f2247408a5b1aa68/index-html.html
background image

Hydrodynamic Cavitation for E. coli Inactivation: Design and Validation of a Venturi Reactor for Water Disinfection 
 

 

M. Galindo,

 

J. Saldarriaga and J. Plazas-Tuttle  

 

These findings reveal a critical need to strengthen water treatment systems in Colombia. While many developing countries 

rely on centralized water treatment plants, these often face structural and operational challenges, such as insufficient distribution 
infrastructure and system failures (Yadav et al., 2021). As a result, there is a growing need in exploring decentralized and low-
cost disinfection technologies, particularly rural or underserved communities

Safe  drinking  water  must  meet  strict  microbiological  criteria  and  contain  acceptable  levels  of  organic  matter  and  other 

compounds. Chlorination is currently the most widely used water disinfection method in Colombia, due to its effectiveness and 
affordability. Nevertheless, residual chlorine may react with natural organic matter present in the water, forming disinfection 
by-products (DBPs) such as trihalomethanes (THMs) and chloroform, which are associated with carcinogenic risks and alter 
the taste and odor of the water (Yadav et al., 2021). These limitations have led researchers to investigate alternative technologies 
that can ensure safe drinking water without the use of chemicals (Sun et al., 2020; Jain et al., 2019; Badve et al., 2015). 

A chemical free and understudied alternative disinfection technology is cavitation. This is a physical phenomenon in which 

vapor-filled  cavities  or  bubbles  are  formed  in  a  liquid  when  local  pressure  drops  below  the  liquid's  vapor  pressure.  These 
cavities then collapse violently when they move into a region of higher pressure, releasing significant energy in the form of 
shockwaves, localized elevated temperatures (several thousand Kelvin), and high-speed microjets exceeding 100 m/s (Kosel et 
al., 2017; Zupanc et al., 2019). 

There are several types of cavitation, each generated by different mechanisms. Acoustic cavitation (AC) is induced by high-

frequency  ultrasonic  waves  (Chen  et  al.,  2011).  Hydrodynamic  cavitation  (HC)  occurs  when  a  liquid  passes  through  a 
constriction that lowers static pressure and converts it to velocity (Wilcox, 2006). Optic cavitation (OC) is produced by pulsed 
laser  beams  in  liquid  media  (Tomita  &  Shima,  1990),  and  particle-induced  cavitation  (PC)  results  from  the  interaction  of 
energetic particles, such as protons, with liquids, as seen in bubble chambers (Shah et al., 1999). Among them, HC stands out 
for  its  scalability,  low  energy  requirement,  and  engineering  simplicity,  making  it  suitable  for  real-world  water  treatment 
applications (Yadav et al., 2021). A typical HC system consists of a tank containing untreated water, a pump that propels the 
liquid through a constriction device, and a recirculation loop to process the water multiple times. Common constriction devices 
include  orifices,  vortex  generators,  and  Venturi  tubes.  The  Venturi  tube  is  commonly  used  due  to  its  ability  to  generate 
controlled and sustained cavitation (Sun et al., 2020). 

The  Venturi  tube  features  a  converging  section,  a  narrow  throat,  and  a  diverging  section,  enabling  a  controlled  drop  in 

pressure followed by gradual recovery. If the geometry is properly proportioned, it allows for stable and reproducible cavitation 
(Yadav et al., 2021). Studies have shown that Venturi reactors outperform other designs in maintaining  cavitation intensity 
under operational conditions (Tao et al., 2016; Čehovin et al., 2017). These reactors can be made from a variety of materials 
including glass, ceramic, polymers, silicon, or steel. Material choice depends on operational conditions, fluid properties, cost, 
and ease of manufacture (Bautista, 2022). 

The microbial inactivation mechanism of HC is based on both physical and chemical processes. During bubble collapse, 

effects  such  as  shear  forces,  shockwaves,  transient  pressure  spikes,  high-speed  microjets,  and  thermal  gradients  damage 
microbial  cell  walls.  In  addition,  oxidative  radicals  such  as  OH  and  H  are  formed,  which  contribute  to  further  cellular 
breakdown  (Zupanc  et  al.,  2019).  E.  coli,  with  its  complex  multilayered  Gram-negative  outer  membrane  composed  of 
lipopolysaccharides, proteins, and peptidoglycan, is particularly vulnerable to these aggressive conditions. Literature  reports 
on inactivation efficiencies ranging from 0.6 to >6 log, depending on flow conditions and reactor design (Jain et al., 2019; Jyoti 
& Pandit, 2004). 

This research focuses on the design and validation of a Venturi-based reactor capable of inducing hydrodynamic cavitation 

for the partial inactivation of E. coli in a low-pressure, continuous-flow system. Specifically, the first objective is to design and 
model  a  single  Venturi  reactor  using  computational  fluid  dynamics  to  ensure  suitable  hydraulic  conditions  for  cavitation 
inception, and the second objective is to experimentally assess its disinfection efficacy through microbiological testing under 
recirculation  conditions.  The  system  was  designed  using  computational  simulations  and  experimentally  validated  through 
microbiological  testing  to  evaluate  E.  coli  concentrations  before  and  after  the  reactor.  As  a  sustainable  and  chemical-free 
alternative to chlorination, this technology offers a promising solution to improve microbial water quality, especially in contexts 
with limited infrastructure. 

2.  Materials and methods 

 

The  present research  was  conducted  in  two  main phases.  The  first  involved  the  design of  the  Venturi  reactor  through 

computational modeling, aiming to optimize its geometry and operating conditions to induce HC. The second phase consisted 
of the experimental validation of the designed system through disinfection tests using  a E. coli strain. This section describes 
the methods used in each stage, including modeling criteria, simulations performed, prototype construction, microbiological 
procedures, and the operating conditions evaluated.

 

2.1  Venturi Device Modeling 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f7c4247f1dd8ee77f2247408a5b1aa68/index-html.html
background image

Hydrodynamic Cavitation for E. coli Inactivation: Design and Validation of a Venturi Reactor for Water Disinfection 
 

 

M. Galindo,

 

J. Saldarriaga and J. Plazas-Tuttle  

 

2.1.1  Cavitation Model 

ANSYS Fluent a computational fluid dynamics (CFD) software  was used for the computational modeling of the Venturi 

reactor. It enables the simulation of flow behavior under complex hydraulic conditions. It also performs finite element analysis 
(FEA),  allowing  the  simulation  of  fluid  behavior  under  various  conditions.  This  tool  was  employed  to  analyze  pressure 
distribution,  fluid  acceleration,  and  critical  parameters  associated  with  the  formation  of  hydrodynamic  cavitation,  and  to 
optimize the design of the proposed device. 

 
ANSYS Fluent, by default, uses a model based on the Rayleigh–Plesset equations. The numerical method is based on the 

following mass transfer rate equations from liquid to vapor, where the gas phase consists of spherical air bubbles (Li et al., 
2020).

 

The mass conservation equation is expressed as: 

𝛿

𝛿𝑥

𝑖

(𝜌𝑢

𝑖

) = 0 

(1) 

 

 

Where  ρ and u

i

 represent fluid density and the average velocity vector, respectively. The Reynolds-averaged momentum 

conservation equation is: 

𝛿

𝛿𝑥

𝑗

(𝜌𝑢

𝑖

𝑢

𝑗

) = −

𝛿𝜌

𝛿𝑥

𝑖

+

𝛿𝜌

𝛿𝑥

𝑗

𝛿𝑢

𝛿𝑥

𝑗

+ 𝑅

𝑖𝑗

(2) 

 

 

Where  µ  refers  to  the  kinematic  viscosity  and  Rij  is  the  Reynolds  stress  tensor.  The  gas  phase  is  tracked  by  solving  a 

continuity equation for the liquid-phase volume fraction: 

𝛻(𝛼

𝑙

𝑢

𝑙

) =

1

𝜌

𝑙

 (𝑚

𝑣𝑙

− 𝑚

𝑙𝑣

(3) 

 

 

Where m

lv 

is the mass transfer rate from liquid (l) to vapor (v), and m

vl

 is the reverse. u

l 

is the average velocity of the liquid 

phase. The liquid fraction is calculated based in the next equation: 

𝛼

𝑙

+ 𝛼

𝑣

= 1 

(4) 

 

The Schnerr and Sauer model (Schnerr et al., 2001) treats bubble flow as a homogeneous mixture of vapor and liquid. 

It uses Rayleigh’s relation to describe bubble growth and collapse: 

𝑅

𝐵

=

𝑑𝑅

𝐵

𝑑𝑡

= √

𝑝

𝑣

− 𝑝

𝜌

𝑙

2
3

 

(5) 

 

 

Where 

𝑅

𝐵

 is the bubble radius,

 𝑝

𝑣

 is vapor saturation pressure, and 

𝑝

 is the local pressure. The vapor volume fraction is 

defined as: 

 

𝛼

𝑣

=

𝑛

𝐵

4
3

𝜋𝑅

𝐵

3

𝑛

𝐵

4
3

𝜋𝑅

𝐵

3

+ 1

 

(6) 

 

 
Where 

𝑛

𝐵

 is the density of bubbles per unit volume of liquid. The vapor transport equation is expressed as: 

𝛻(𝛼

𝑣

𝜌

𝑣

𝑢

𝑣

) = 𝑅 

(7) 

 

With the net phase change rate R defined by:  
If 

𝑝

𝑣

 ≥

 𝑝

, evaporation (cavitation) occurs: 

𝑅

𝑒

=

𝜌

𝑣

𝜌

𝑙

𝜌

𝛼

𝑣

(1 − 𝛼

𝑣

)

3

𝑅

𝐵

𝑝

𝑣

− 𝑝

𝜌

𝑙

2
3

 

(8) 

 

 

If 

𝑝

 ≥ 

𝑝

𝑣

 condensation occurs: 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f7c4247f1dd8ee77f2247408a5b1aa68/index-html.html
background image

Hydrodynamic Cavitation for E. coli Inactivation: Design and Validation of a Venturi Reactor for Water Disinfection 
 

 

M. Galindo,

 

J. Saldarriaga and J. Plazas-Tuttle  

 

𝑅

𝑐

=

𝜌

𝑣

𝜌

𝑙

𝜌

𝛼

𝑣

(1 − 𝛼

𝑣

)

3

𝑅

𝐵

𝑝

− 𝑝

𝑣

𝜌

𝑙

2
3

 

(9) 

 

 
 

Where 

𝜌 is the density of the fluid  mixture. The vapor volume is dependent on the nucleation site  density 𝑛

𝐵

,  which  is 

assumed to be constant. The originally recommended value for 

𝑛

𝐵

  is 10⁻³/m³ (Kumar et al., 2020). 

2.1.2  Turbulence Model 

ANSYS Fluent uses the k-ω turbulence model. According to Li et al. (2020), this approach shows high agreement with 

experimental data on phase distribution in liquid–gas flows. The model solves transport equations for turbulent kinetic energy 
(

𝑘) and specific dissipation rate (𝜔) (Bautista, 2022): 

𝜕

𝜕𝑥

(𝜌𝑘𝑢

𝑖

) =

𝜕

𝜕𝑥

𝑗

(𝛤

𝑘

𝜕𝑘

𝜕𝑥

𝑗

) + 𝐺

𝑘

− 𝑌

𝑘

+ 𝑆

𝑘

 

(10) 

 

𝜕

𝜕𝑥

𝑖

(𝜌𝜔𝑢

𝑖

) =

𝜕

𝜕𝑥

𝑗

(𝛤

𝜔

𝜕𝜔

𝜕𝑥

𝑗

) + 𝐺

𝑊

− 𝑌

𝜔

+ 𝑆

𝜔

 

(11) 

 

The term is the production of turbulence due to mean velocity gradients. 

𝑌 represents dissipation of 𝑘 and 𝜔 due to turbulence. 

𝛤

𝑘

= 𝜇 +

𝜇

𝑡

𝜎

𝑘

 

(12) 

 

𝛤

𝜔

= 𝜇 +

𝜇

𝑡

𝜎

𝜔

 

(13) 

 

𝛤 refers to the effective diffusivity of both parameters.

 

𝜎 Are the turbulent Prandtl numbers. 

𝜇

𝑡

 Is the turbulent viscosity. 

2.1.3  Physical Model of the Venturi Device 

As previously discussed, microbial disinfection through HC depends on factors such as shockwaves, micro-jet velocity, and 

bubble  collapse  conditions.  All  these  phenomena  are  influenced  by  parameters  like  inlet  pressure,  the  geometry  of  the 
constriction area, and the available flow area 

Orifice and Venturi configurations are the preferred constriction geometries for generating extreme  cavitation conditions. 

These systems differ in that cavities formed by orifices are transient, while those generated in Venturi devices tend to be more 
stable (Carpenter et al., 2016). 

It has been reported that the Venturi design overcomes several obstacles in cavitation generation compared to other devices 

(Tao et al., 2016). However, its performance depends on the shape of the throat, which may be circular, elliptical, or rectangular, 
as well as the design of the diverging section (Kuldeep & Saharan, 2016). The divergent section prevents premature collapse 
of cavities and contributes to pressure recovery. The minimum pressure is reached at the throat, where bubbles begin to form. 
The size of these bubbles depends on the throat opening area (Zhao et al., 2019). Therefore, proper selection of this area is 
crucial to achieve optimal conditions for cavitation capable of generating pressure changes that allow rupture of the microbial 
cell wall, as is the case with Gram-negative bacteria (Burzio et al., 2019). 

In Venturi systems, when the throat is narrower relative to its length, more aggressive cavitation conditions are generated, 

which favor the rupture of microbial cell structures. However, excessively increasing the size or length of the throat may cause 
undesirable pressure losses, thereby reducing system efficiency. Therefore, it is essential to find a balance in the design. Certain 
geometric  proportions  have  been  shown  to  maintain  intense  cavitation  without  compromising  flow  pressure  (Yadav  et  al., 
2021). In this context, a moderate opening angle in the divergent section has been identified as ideal for keeping bubbles active 
long enough before collapsing, thus maximizing the system’s microbicidal effect. Kuldeep & Saharan (2016) reported that a 
divergent angle between 5.5° and 6.5° provides the best results for maximizing microorganism removal. 

In designing a Venturi device, both the converging and diverging sections must adhere to geometric criteria that ensure an 

efficient  flow  transition  and  promote  cavitation  generation.  According  to  Lafuente  and  Cevallos  (2018),  the  angles  of  the 
converging section should be between 10° and 30°, as this range allows the flow to accelerate progressively without generating 
excessive  turbulence  that  could  compromise  system  stability.  This  controlled  acceleration  is  key  to  reaching  the  minimum 
pressure  in  the  throat.  Similarly,  Ayela  et  al.  (2017)  proposed  a  specific  converging  angle  of  23.5°  as  part  of  an  effective 
configuration  for  microreactors,  which  falls  within  the  recommended  range  by  Lafuente  and  empirically  validates  its 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f7c4247f1dd8ee77f2247408a5b1aa68/index-html.html
background image

Hydrodynamic Cavitation for E. coli Inactivation: Design and Validation of a Venturi Reactor for Water Disinfection 
 

 

M. Galindo,

 

J. Saldarriaga and J. Plazas-Tuttle  

 

applicability. Therefore, adopting a converging angle of approximately 23.5° is not only theoretically supported but has also 
proven functional in real HC applications. 

Considering  the  characteristics  of  the  VP-135V-6TW  pump,  particularly  the  type  of  connection  for  both  suction  and 

discharge (1 1/2" NPT). A Venturi tube was designed to match these dimensions. Based on the previously established geometric 
criteria, specifically a converging angle between 10° and 30°, and a diverging angle between 5.5° and 6.5°, a transition was 
defined from the 1 1/2-inch inlet diameter (≈38.1 mm) to a 1/2-inch throat (≈12.7 mm) to achieve optimal conditions for HC. 
Moreover, due to constraints associated with the tube manufacturing process, it was necessary to limit the total length of the 
Venturi to 25 cm. This length was proportionally distributed among the converging, throat, and diverging sections, respecting 
the recommended angles to ensure an efficient and stable pressure gradient that would allow controlled cavitation generation. 
Figure 1 shows the design created in Autodesk Fusion 3D: 

 

 

Figure 1.  Screenshots from de Autodesk Software A) Venturi device design with dimensions in cm. B) Side view C) Top internal view. 

Based on the specifications of the VP-135V-6TW pump, particularly its average flow rate of 50 GPM and 1 1/2” NPT suction 

and discharge connections. A working flow rate of 30 GPM (0.00189 m³/s) was selected for the design of the cavitation system. 
This value was chosen as a representative operating point, allowing operation within the pump’s performance range without 
overloading it, thus facilitating experimental control and hydraulic analysis. 

Considering that the vapor pressure of water at the average temperature in Bogotá (19 °C) is 2,198.35 Pa, hydraulic analysis 

was carried out using Bernoulli’s equation, focusing on velocity variation between two sections of the Venturi tube: the inlet 
(diameter of 1.5” = 0.0381 m) and the throat (diameter of 0.5” = 0.0127 m). It was assumed that height differences between 
sections were negligible and that there were no fittings causing minor losses, so the equation was reorganized as follows: 

 

p

1

ρg

+

v

1

2

2g

+ z

1

=

p

2

ρg

+

v

2

2

2g

+ z

2

+ h

f

+ h

m

 

 

(14) 

 

v

1

2

− v

2

2

2g

= (

p

2

− p

1

ρg

) + (z

2

− z

1

) + h

f

 

 

(15) 

 

𝑄

1

= 𝑄

2

 

 

(16) 

 

𝐴

1

𝑣

1

= 𝐴

2

𝑣

2

 

 

(17) 

 

𝐴 =

𝜋 ∗ 𝑑

2

4

 

 

(18) 

 

 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f7c4247f1dd8ee77f2247408a5b1aa68/index-html.html
background image

Hydrodynamic Cavitation for E. coli Inactivation: Design and Validation of a Venturi Reactor for Water Disinfection 
 

 

M. Galindo,

 

J. Saldarriaga and J. Plazas-Tuttle  

 

 

𝐴

1

=

𝜋 ∗ 0.0381

2

4

= 0.00114 𝑚

2

 

 

(19) 

 

 

 

 

 

𝐴

2

=

𝜋 ∗ 0.0127

2

4

= 0.000127 𝑚

2

 

 

(20) 

 

 

𝑣

1

=

𝑄
𝐴

=

0.00189
0.00114

= 1.66𝑚/𝑠 

 

(21) 

 

 

𝑣

2

=

𝑄
𝐴

=

0.00189
0.00012

= 14.88 𝑚/𝑠 

 

(22) 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Using these values in Bernoulli’s equation, the inlet pressure of the Venturi tube was calculated as 𝑃

1

= 111,051.67 Pa. 

With  this  pressure  and  velocity,  the  cavitation  number  was  calculated,  a  fundamental  parameter  to  determine  whether 

conditions are adequate for HC formation: 

𝜎 =

𝑃

1

− 𝑃

𝑣

0.5𝜌𝑣

𝑜

2

 

 

(23) 

 

Where 

𝑃

1

is the reference pressure, 

𝑃

𝑣

 is the vapor pressure, and 

𝑣

𝑜

is the velocity at the constriction. Theoretically, the liquid 

begins to form vapor when σ is less than 1. 
 

𝜎 =

111051.67 − 2198.35285 

0.5 ∗ 998.49 ∗ (14.88)

2

= 0.99 

 

(24) 

 

This value, close to 1, indicates that the fluid is in critical condition for cavitation formation, favoring bubble generation and 

subsequent collapse, which is effective for microbial disinfection processes. The pressure differential generated falls within the 
measurable range of the selected sensor (0 to 2300 PSI), allowing precise monitoring of the phenomenon. 

 

2.1.4  Device Fabrication 

 
Based on the functional design of the Venturi tube, whose primary objective is to control mass flow through the efficient 

conversion  between  pressure  and  velocity,  the  choice  of  material  is  a  key  factor.  Traditionally,  polymethyl  methacrylate 
(PMMA), also known as acrylic or Perspex, has been used due to its high light transmission, which allows for visual observation 
of cavitation dynamics. However, considering that both PMMA and PLA are plastic polymers, and that optical observation was 
not essential in this case, PLA was selected as the manufacturing material. This choice was based on its availability, ease of 3D 
printing, and mechanical properties suitable for the system's operating conditions. Furthermore, the Venturi design was adjusted 
to  follow  geometric  recommendations  that  ensure  proper  pressure  drop  and  recovery  to  promote  cavitation  (Lafuente  & 
Cevallos, 2018). 

For the fabrication of the model, it was decided to use 3D printing with transparent PLA filament and the highest possible 

infill  percentage.  In  the  context  of  fused  deposition  modeling  (FDM)  3D  printing,  infill  refers  to  the  density  of  material 
deposited inside the printed part, expressed as a percentage. A higher infill percentage implies a more solid internal structure, 
which significantly enhances the mechanical strength and rigidity of the final piece. 

 
In this case, since the device would be subjected to  high internal pressures, structural integrity was prioritized over total 

transparency. Therefore, an infill close to 100% was chosen. This ensured a robust and functional body capable of withstanding 
flow conditions without compromising performance. 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f7c4247f1dd8ee77f2247408a5b1aa68/index-html.html
background image

Hydrodynamic Cavitation for E. coli Inactivation: Design and Validation of a Venturi Reactor for Water Disinfection 
 

 

M. Galindo,

 

J. Saldarriaga and J. Plazas-Tuttle  

 

2.1.5   CFD Model 

 

The geometry of the Venturi tube was designed in Autodesk Fusion 360. The meshing process was then carried out using 

ANSYS  Fluent. The purpose of the mesh is to divide the geometry into multiple elements where the flow equations of the 
model are applied. To ensure better element quality in the mesh structure, the high smoothing option was selected. This helps 
avoid truncation errors in the solution of  differential equations. The implemented mesh consists of 65,601 cells and 68,992 
nodes. The average linear cell size in the mesh is approximately 0.24 mm. 

 

Figure 2. Screenshots from ANSYS Fluent: Mesh for flow variable computation  

 

To perform the numerical simulation of the flow, the solution methods were configured according to recommendations 

like those proposed by Li et al. (2020), who emphasize the importance of using precise schemes in cavitation studies. The PISO 
method was used for pressure-velocity coupling, as it provides greater stability in flows with abrupt transitions. In addition, 
geometric (skewness) and neighbor corrections were applied to improve accuracy in zones with irregular mesh (ANSYS Inc., 
n.d.). The flow equations were solved using second-order schemes for the main variables, such as velocity, turbulent kinetic 
energy,  and  specific  dissipation  rate,  which  improves  numerical  fidelity.  The  PRESTO!  scheme  was  selected  for  pressure 
interpolation, which is suitable for flows with significant pressure changes, as occurs during cavitation (ANSYS Inc., n.d.). 

 

The  simulation  was  initialized  with  zero  velocities  in  all  directions  and  moderate  initial  turbulence  conditions,  with  a 

turbulent kinetic energy of 0.0103 m²/s² and a specific dissipation rate of 1028 s⁻¹. A boundary condition at the inlet of the 
system was set corresponding to a velocity of 1.66 m/s, previously calculated based on the design flow rate and the inlet area 
of the Venturi tube. For the temporal advancement of the simulation, a fixed time step was selected using the user-specified 
method. A total of 600-time steps were defined with a time step size of 0.0001 seconds, and a maximum of 5 iterations per time 
step, to ensure the stability and accuracy of the transient model. This configuration allowed for detailed observation of the flow 
of development. 

2.2

 

Cultivation and Quantification of Bacteria  

 

Before implementing the disinfection tests in the Venturi device, preliminary plating and microbial counting trials were 

conducted to validate the microbial quantification methodology. These trials were essential to ensure the reliability of the results 
obtained during the experimental disinfection phase. 

 

In an initial stage, cultures were carried out on PDA (Potato Dextrose Agar) solid medium inoculated with yeasts. This 

medium is widely used for culturing fungi and yeasts due to its high nutrient content derived from potato extract and dextrose, 
which promotes rapid and visible colony growth (Maji, 2023). Yeasts were chosen as the initial biological model because of 
their similarity in colony-forming unit (CFU) development compared to bacteria such as E. coli. Approximately four trials were 
conducted,  performing  serial  dilutions  to  achieve  concentration  ranges  that  allowed  coherent  and  verifiable  colony  counts 
within the statistically acceptable interval of 30–300 CFU per plate. 

 

Once  the  plating  and  dilution  procedure  was  standardized  using  yeasts,  cultures  were  carried  out  using  E.coli  as  the 

indicator of microorganism due to its common use in disinfection and microbiological control studies. In every test the E. Coli 
strain used was O157:H7. The medium employed was EMB (Eosin Methylene Blue Agar) which enables the selective growth 
of Gram-negative bacteria and distinguishes E. coli by its characteristic green metallic sheen in colonies, because of lactose 
fermentation.  More  extensive  dilutions  were  performed  to  ensure  that  bacterial  concentrations  on  the  plates  fell  within  an 
appropriate range for counting. 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f7c4247f1dd8ee77f2247408a5b1aa68/index-html.html
background image

Hydrodynamic Cavitation for E. coli Inactivation: Design and Validation of a Venturi Reactor for Water Disinfection 
 

 

M. Galindo,

 

J. Saldarriaga and J. Plazas-Tuttle  

 

 

E. coli quantification was carried out using the plate count method, with EMB selective medium and surface streaking. 

This  consisted  of  performing  1:10  serial  dilutions  and  spreading  0.1  mL  of  each  dilution  on  a  plate;  the  plates  were  then 
incubated until the colonies were visible and could be counted (Sánchez et al., 2017). The materials were first prepared: 12 
sterile Petri dishes, including a margin for errors; sterile spreaders, blue pipette tips compatible with automatic micropipettes, 
sterile Eppendorf tubes, and beakers with deionized water were also prepared. 

 

The  EMB  culture  medium  was  prepared  in  a  500  mL  Erlenmeyer  flask,  dissolving  37.5  g/L  as  indicated  by  the 

manufacturer. Since approximately 25 mL per plate was required, 300 mL were prepared to ensure a sufficient volume. The 
medium was then sterilized in an autoclave at 121 °C for 40 minutes. Once sterilized, the work surface was disinfected with 
70% ethanol, and all work was done under aseptic conditions near an open flame. While still liquid, the medium was carefully 
poured into the Petri dishes. After solidifying, the plates were refrigerated for several hours until use. 

 

To  prepare  the  inoculum,  decimal  serial  dilutions  were  made  in  Eppendorf  tubes.  In  the  first  tube,  900  µL  of  sterile 

deionized water and 100 µL of the E. coli stock culture were added, yielding a 10⁻¹ dilution. From there, further dilutions up to 
10⁻⁶ were carried out, using 900 µL of sterile water and transferring 100 µL from the previous tube to the next, replacing the 
pipette tip at each step to avoid cross-contamination. Based on preliminary trials, the 10⁻⁴, 10⁻⁵, and 10⁻⁶ dilutions were selected 
for plating due to their suitable colony density. Each dilution was plated in duplicate or triplicate on EMB agar using a sterile 
spreader, distributing 100 µL of sample per plate. The plates were then incubated at 37 °C for 24 hours. Afterwards, colony 
counting was performed using a digital colony counter. 

Bacterial concentration was calculated using the following formula: 

𝐶𝐹𝑈

100µ𝑙

=

𝐴𝑣𝑒𝑟𝑎𝑔𝑒 𝑛𝑢𝑚𝑏𝑒𝑟 𝑜𝑓 𝑐𝑜𝑙𝑜𝑛𝑖𝑒𝑠

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑝𝑙𝑎𝑡𝑒𝑑 (𝑚𝐿)

∗ 𝐷𝑖𝑙𝑢𝑡𝑖𝑜𝑛 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 

 

(25) 

 

 

This methodology made it possible to accurately estimate the initial microbial load of the water inoculated with  E. coli 

before  cavitation  treatment.  After  several  adjustments  to  the  methodology,  including  improvements  in  dilution  technique, 
incubation time control, and sterility conditions, consistent and reliable culture results were obtained for E. coli.

  

2.3

 

Cultivation and Quantification of Bacteria in disinfection experiments 

 

After  validating  the  microbiological  quantification  methodology,  disinfection  experiments  were  conducted  using  the 

Venturi cavitation system under experimental conditions. The experiments were performed using tap water collected from the 
municipal supply and subsequently inoculated with Escherichia coli following the  culture and counting protocol established 
during the preliminary phase

 

 

To  evaluate  the  temporal  evolution  of  bacterial  concentration,  samples  were  collected  at  0,  30,  and  60  minutes  of 

continuous operation. These times were selected considering the hydraulic behavior of the system. The experimental tank had 
a total volume of 600 L and operated at a flow rate of 1.3 L/s, which resulted in a complete hydraulic recirculation approximately 
every 7.7 minutes. Consequently, the samples collected at 30 and 60 minutes corresponded to approximately four and eight 
complete recirculations of the tank volume through the Venturi device, respectively. 

 

Microbiological  analysis  was  performed  using  standardized  serial  dilutions,  allowing  the  evolution  of  bacterial 

concentration over time to be assessed and confirming the cumulative effect of hydrodynamic cavitation when operating with 
a single Venturi. Once a consistent decrease in bacterial concentration was observed, the experimental protocol was extended 
to include a longer operation period and untreated control samples. In this second stage, samples were collected at 0, 30, 60, 
and  120  minutes.  An  untreated  control  (blank)  was  prepared  from  the  same  initial  inoculated  water  and  maintained  under 
identical conditions but without passing through the Venturi system. Aliquots from the control sample were taken at the same 
time  intervals  and  immediately  stored  under  refrigeration  to  preserve  the  microbial  state  until  analysis.  In  parallel,  treated 
samples were collected downstream of the Venturi device at the corresponding times and handled following the same storage 
procedure. This approach allowed the effect of hydrodynamic cavitation to be isolated from natural microbial decay. 

The  experimental  procedure  using  a  single  Venturi  device  was  repeated  three  times  to  ensure  reproducibility.  In  selected 
experimental runs, additional physicochemical parameters were monitored to complement the microbiological analysis. Water 
temperature and dissolved oxygen were measured in situ using multiparameter probes. 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f7c4247f1dd8ee77f2247408a5b1aa68/index-html.html
background image

Hydrodynamic Cavitation for E. coli Inactivation: Design and Validation of a Venturi Reactor for Water Disinfection 
 

 

M. Galindo,

 

J. Saldarriaga and J. Plazas-Tuttle  

 

2.4  Experimental Setup 

 

The experimental setup is designed as a closed recirculation system to induce HC, and it was based on the configuration 

designed by Bautista (2022). It consists of a 600-liter tank that stores the water to be treated, a centrifugal pump model VP-
135V-6TW  with  an  average  flow  rate  of  30  GPM  (equivalent  to  0.00189  m³/s),  and  a  Venturi  device  fabricated  using  3D 
printing with PLA material, which creates the necessary conditions for vapor cavity collapse in the low-pressure region. 

 

The hydraulic network of the system is composed of 1½-inch PVC piping connecting all components, including a check 

valve  to  ensure  unidirectional  fluid  flow.  The  system  also  includes  several  strategically  placed  valves  to  control  internal 
pressures, allow sample collection upstream and downstream of the Venturi reactor, enable tank drainage in case of maintenance 
or emergency, and facilitate safe operations under different testing configurations. Additionally, a bypass has been incorporated 
to divert flow in the event of overpressure or unexpected blockages, minimizing the risk of damage to the system, especially to 
the  pump  or  the  Venturi  device.  Inside  the  storage  tank,  a  protection  system  is  included  to  prevent  dry  operation  or  direct 
damage to the pump due to turbulence or undesired cavitation. 

 

To  monitor  operating  conditions  and  evaluate  the  reproducibility  of  the  tests,  the  setup  includes  flow  meters  and  a 

differential pressure gauge, which will make it possible to correlate the disinfection results with the hydrodynamic variables of 
the process. Once the basic operation of the system with a single Venturi was experimentally validated, the effect of a different 
hydraulic configuration was be evaluated by implementing the arrangement with two Venturi devices in series.  It is expected 
that the series configuration will increase the intensity of the  cavitation disinfection treatment thus optimizing the system’s 
performance for larger-scale applications 

 

Figure 3. A) Experimental setup diagram. B) Experimental setup in the laboratory. C) Differential pressure sensors. 

3.  Results and discussion 

3.1

 

CFD Modeling 

 

To validate the hydrodynamic behavior of the Venturi device designed to promote cavitation for disinfection purposes, a 

CFD analysis was carried out using ANSYS software. Fundamental results were obtained in terms of pressure distribution and 
flow velocity along the conduit, which allow evaluating the feasibility of the design to induce cavitation. 

 

 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f7c4247f1dd8ee77f2247408a5b1aa68/index-html.html
background image

Hydrodynamic Cavitation for E. coli Inactivation: Design and Validation of a Venturi Reactor for Water Disinfection 
 

 

M. Galindo,

 

J. Saldarriaga and J. Plazas-Tuttle  

 

10 

 

Figure 4. Pressure changes results with distance in the Venturi 

 

Figure 4 shows the pressure contour of the flow inside the Venturi tube. At the inlet zone, the fluid starts with a high 

positive pressure, close to 53,152 Pa, represented in dark red color. As the fluid approaches the throat of the device, a drastic 
pressure drop is evident, reaching extreme negative values of about -92,499 Pa, indicated deep blue. These values correspond 
to  relative  pressure  (gauge  pressure),  referenced  to  atmospheric  pressure,  which  means  that  negative  values  indicate  sub-
atmospheric conditions. 

 

This distribution suggests that the system conditions generate an absolute pressure well below atmospheric, which strongly 

favors cavitation. The presence of a wide pressure gradient confirms that the critical zone of the phenomenon occurs precisely 
in the center of the throat, where the lowest pressure is concentrated. In the divergent section, although a slight recovery  is 
observed, the pressure remains in a negative range, indicating that the flow’s kinetic energy continues to dominate over static 
pressure. This behavior confirms that the geometric design of the tube, together with the operating conditions, allows reaching 
a hydrodynamic environment highly prone to cavitation, a key condition for the disinfection processes that are intended to be 
induced in the system. 

 

Figure 5. Velocity change results with distance in the Venturi 

 

Complementarily, Figure 5 shows the velocity contour of the flow. At the inlet, the fluid presents moderate velocities (~1 

to 5 m/s), represented by colors ranging from dark blue to green. As the flow narrows toward the throat, the velocity increases 
significantly, reaching a maximum value close to 14 m/s, which is represented by an intense red coloration. This increase is  a 
direct consequence of the reduction in the cross-sectional area, according to the continuity equation and the principle of mass 
conservation. Subsequently, in the divergent section, the velocity begins to decrease progressively as the cross-sectional area 
increases, recovering part of the pressure previously lost. This velocity profile is consistent with the design and demonstrates a 
correct implementation of the principles governing compressible or incompressible flows in convergent-divergent geometries. 

 

The correlation between both variables pressure and velocity is key to evaluating the cavitation potential of the system. 

The  substantial  increase  in  velocity  at  the  throat  is  accompanied  by  a  sharp  pressure  drop,  which  creates  a  hydrodynamic 
environment  conducive  to  cavitation.  This  phenomenon  is  essential  for  disinfection  processes  via  HC,  as  the  implosion  of 
bubbles  produces  zones  of  elevated  temperature  and  localized  pressure,  capable  of  inactivating  microorganisms  through 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f7c4247f1dd8ee77f2247408a5b1aa68/index-html.html
background image

Hydrodynamic Cavitation for E. coli Inactivation: Design and Validation of a Venturi Reactor for Water Disinfection 
 

 

M. Galindo,

 

J. Saldarriaga and J. Plazas-Tuttle  

 

11 

physical  and  chemical  mechanisms.  The  simulation  demonstrates  that  the  tube’s  geometric  design  meets  the  functional 
requirements to generate these conditions, confirming its feasibility as a cavitation reactor. 

 

Figure 6. Water volume fraction 

Figure 6 presents the contour of the water volume fraction along the Venturi tube. This parameter is key to identifying 

cavitation formation, as a fraction lower than 1 indicates the presence of vapor or a biphasic mixture in the flow. It is observed 
that in the inlet region and up to the proximity of the throat, the volume fraction is close to 0.97–1.00, indicating that the flow 
remains mostly in the liquid phase (red color). However, upon reaching the zone of minimum pressure and maximum velocity, 
a narrow and extended region appears, with colors from orange to blue, where the fraction drops sharply, reaching values close 
to 0.000, indicating intense cavitation formation. 

This cavitating channel extends along the divergent section, suggesting persistence of the vapor bubbles even after exiting 

the  throat.  The  tube  geometry  and  the  critical  pressure  drop  previously  observed  support  this  formation,  as  the  simulated 
conditions allow pressures below the liquid vapor pressure to be reached. The off-centered and upward-tailed cavitation zone 
can be explained by asymmetric pressure recovery in the divergent section and by buoyancy effects associated with the large 
density difference between liquid and vapor phases, which promote preferential vapor persistence along the upper region of the 
flow. Figure 6 visually confirms that the device generates a sustained cavitation zone, in line with the evaluated hydrodynamic 
principles. This behavior is desirable in disinfection applications through cavitation since the persistence of bubbles and their 
subsequent collapse contribute significantly to microbial inactivation through localized thermal and mechanical effects. 

3.2

 

Microbiological quantification 

 

Figure 7. Yeast plating results 10^-1, 10^-2, and 10^-3 

In the microbial quantification tests, a wide range of counts was obtained for both yeasts and E. coli, with the results 

expressed  in  colony-forming units  per  100  µL  (CFU/100  µL).  In  the  case of  yeasts,  dilutions  10¹,  10²,  and  10³  showed  the 
following results: 

 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f7c4247f1dd8ee77f2247408a5b1aa68/index-html.html
background image

Hydrodynamic Cavitation for E. coli Inactivation: Design and Validation of a Venturi Reactor for Water Disinfection 
 

 

M. Galindo,

 

J. Saldarriaga and J. Plazas-Tuttle  

 

12 

Table 1. Yeast quantification results

 

Dilution 

Plate 1 

Plate 2 

Average 

CFU/100µL 

10 

299 

284 

291.5 

29150 

100 

20 

24 

22 

22000 

1000 

10000 

 

In the second repetition, 275, 108.5, and 21.5 colonies were obtained for the same  dilutions, with results equivalent to 

27,500;  10,850;  and  21,500 CFU/100  µL.  These  values  show  acceptable  experimental  consistency  between  repetitions  and 
validate the dilution method used, with counts within the optimal quantification range (20 to 300 colonies) in most cases. 

 

Figure 8. Plating results of E. coli dilution A) 10^-4. B) 10^-5. C) 10^-6. 

For E. coli, the cultures showed a higher bacterial concentration. In the first series, dilutions 10⁵, 10⁶, and 10⁷ showed 

averages of 312, 39.3, and 6 colonies, corresponding to 31,200,000; 3,933,333; and 600,000 CFU/100 µL, respectively. Finally, 
a series of more concentrated dilutions (10⁴, 10⁵, and 10⁶) showed the following results: 

Table 2. E. coli preliminary quantification results

 

Dilution 

Plate 1 

Plate 2 

Average 

CFU/100µL 

10000 

207 

225 

216 

21600000 

100000 

91 

69 

80 

80000000 

1000000 

13 

18 

15.5 

1.55E+08 

 

 

In all cases, the standard plating volume of 100 µL was respected, and the results are consistent with the expected logarithmic 
progression in serial dilutions. It is noteworthy that E. coli data reflect a significantly higher bacterial load than yeasts, which 
was especially evident in the first dilutions where counts exceeded 300 colonies per plate,  outside the ideal range, but were 
adequately  corrected  through  subsequent  dilutions.  The  applied  methodology  allowed  a  reliable  estimation  of  microbial 
concentration, with good reproducibility between repetitions and no evidence of contamination on the evaluated plates. 

3.3

 

Microbiological tests using the Venturi Reactor 

3.3.1

 

Summary of experimental tests 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f7c4247f1dd8ee77f2247408a5b1aa68/index-html.html
background image

Hydrodynamic Cavitation for E. coli Inactivation: Design and Validation of a Venturi Reactor for Water Disinfection 
 

 

M. Galindo,

 

J. Saldarriaga and J. Plazas-Tuttle  

 

13 

 

Experimental tests were conducted to evaluate the performance of hydrodynamic cavitation generated by a Venturi reactor 

for the reduction of Escherichia coli concentrations in water. Prior to the microbiological assays, cavitation occurrence within 
the Venturi device was experimentally verified under the selected hydraulic conditions. 

 
The  experimental  program  was  organized  into  independent  test  blocks  to  assess  the  effect  of  exposure  time  on  bacterial 

inactivation under continuous recirculation. Bacterial concentrations were measured at 0, 30, 60, and 120 minutes and compared 
with  blank  tests  to  distinguish  the  contribution  of  hydrodynamic  cavitation  from  natural  bacterial  decay.  Microbial 
concentrations were quantified using plate count methods and expressed as CFU/mL, selecting the most reliable dilution for 
each test. Dissolved oxygen and temperature were monitored in selected experiments to support the interpretation of cavitation-
related effects. This section presents a consolidated overview of the experimental tests performed, which are further analyzed 
in the following sections. 

 

Table 3. Summary of experimental blocks, Venturi configuration, and operational conditions. 

Test 

Venturi arrangement 

Dilution used 

Notes 

One Venturi reactor 

10

−3

 

Baseline single Venturi 
test 

One Venturi reactor 

10

−3

 

Replicate test 

One Venturi reactor 

10

−3

 

Included OD and 
temperature 

 

3.3.2

 

Performance of a Single Venturi Configuration 

 

The  experimental  results  obtained  for  the  single  Venturi  configuration  showed  a  consistent  decrease  in  bacterial 

concentration over time for both blank and treated samples. Figure 9 presents the temporal evolution of E. coli concentration 
for  the  untreated  control  (blank)  and  for  the  samples  treated  using  the  Venturi  reactor.  In  all  tests,  time-dependent  decay 
processes were observed, which can be attributed not only to the natural decay of the bacterium but also to the potential lingering 
presence  of  residual  chlorine  in  tap  water.  However,  the  application  of  the  Venturi  reactor  consistently  resulted  in  lower 
bacterial concentrations compared to the corresponding blank throughout the experimental period. 

 

 

Figure 9. Concentration of E.Coli vs Time with a single Venturi. 

 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f7c4247f1dd8ee77f2247408a5b1aa68/index-html.html
background image

Hydrodynamic Cavitation for E. coli Inactivation: Design and Validation of a Venturi Reactor for Water Disinfection 
 

 

M. Galindo,

 

J. Saldarriaga and J. Plazas-Tuttle  

 

14 

In Test 1, both the blank and treated samples exhibited a gradual decrease in bacterial concentration over time. Nevertheless, 

samples collected downstream of the Venturi reactor showed a consistently steeper decline. This  behavior suggests that the 
Venturi  reactor  enhances  bacterial  inactivation  beyond  natural  decay  mechanisms.  The  increasing  separation  between  the 
curves over time indicates a cumulative stress effect associated with the cavitation process. The maximum reduction observed 
in this test was 50.89% (0.3 log reduction) when comparing initial and final concentrations, reflecting the combined influence 
of natural decay and hydrodynamic cavitation. 

Test 2 showed a marked initial reduction in bacterial concentration during the first 30 minutes for both the blank and treated 

samples. This abrupt decrease suggests the presence of an early-stage inactivation mechanism, which may be associated with 
mixing  conditions  or  initial  exposure  to  residual  disinfectants.  Following  this  initial  drop,  both  curves  exhibited  partial 
stabilization,  with  a  slight  increase  in  E.  coli  concentration  over  time.  Despite  this  behavior,  the  Venturi-treated  samples 
maintained consistently lower concentrations throughout the two-hour test period. This indicates that, while the Venturi reactor 
does  not  fully  suppress  short-term  fluctuations  or  regrowth,  it  effectively  limits  their  magnitude.  The  maximum  reduction 
achieved  in  this  test  was  60.42%  (0.4  log  reduction),  reinforcing  the  reproducibility  of  the  cavitation-assisted  effect  across 
different experimental runs. 
Test 3 presented the most pronounced difference between the blank and Venturi-treated samples. While both conditions showed 
an  initial  reduction  in  bacterial  concentration,  the  blank  exhibited  a  clear  increase  in  CFU/mL  at  longer  times,  indicating 
bacterial  regrowth  or  experimental  variability.  In  contrast,  the  Venturi-treated  samples  maintained  substantially  lower 
concentrations and a more stable temporal profile. The ability of the Venturi reactor to mitigate regrowth observed in the blank 
suggests  that  cavitation-induced  effects  may  cause  damage  that  compromises  bacterial  recovery.  This  stabilizing  effect  is 
particularly relevant from an engineering perspective, as it indicates that the reactor not only reduces bacterial concentration 
but also limits rebound phenomena commonly observed in disinfection processes. 

 

Table 4. Total bacterial reduction over time considering hydrodynamic cavitation with a single Venturi reactor. 

Time(min) 

Blank concentration (CFU/mL) 

Concentration after the reactor (CFU/mL) 

Total 

reduction 

(%) 

Log 

reduction 

Test No. 

 

 

5.63E+05 

9.43E+05 

6.70E+05 

5.63E+05 

9.43E+05 

6.70E+05 

30 

5.93E+05 

5.37E+05 

4.50E+05 

5.10E+05 

3.73E+05 

3.70E+05 

14-30% 

0.06-0.15 

60 

4.93E+05 

5.97E+05 

4.57E+05 

3.87E+05 

4.33E+05 

1.60E+05 

21-64% 

0.1-0.45 

120 

4.23E+05 

5.43E+05 

6.20E+05 

2.77E+05 

3.73E+05 

2.10E+05 

31-66% 

0.16-0.47 

 
When  compared  to  the  blank  tests,  the  treated  samples  exhibited  a  faster  decay  rate,  however  the  removal  efficiencies 

attributable to the reactor are dependent on the experimental test and the sampling time, indicating partial inactivation rather 
than complete disinfection. These results confirm that hydrodynamic cavitation acts as an intensification mechanism capable 
of accelerating microbial decay processes due to bacterial stress rather than functioning as a standalone disinfection method. 

 

3.3.3

 

Exploratory Results (Outside the Scope of This Thesis): Evaluation of a Sequential Venturi Configuration  

 

Table 5.Total bacterial reduction over time considering hydrodynamic cavitation with a double Venturi configuration.

 

Time(min) 

Blank concentration (CFU/mL) 

Concentration after the reactors (CFU/mL) 

Total 

reduction 

(%) 

Log 

reduction 

Test No. 

 

 

1.70E+07 

1.65E+07 

1.23E+06 

1.70E+07 

1.65E+07 

1.23E+06 

30 

2.07E+07 

1.22E+07 

1.13E+06 

2.21E+07 

6.77E+06 

9.67E+05 

-6.59-

44% 

-0.02-0.25 

60 

1.80E+07 

1.47E+07 

1.30E+06 

1.19E+07 

6.13E+06 

2.97E+06 

-128-58% 

-0.35-0.37 

120 

2.27E+07 

1.38E+07 

9.67E+05 

1.28E+07 

7.70E+06 

1.17E+06 

-20-44% 

-0.08-0.25 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f7c4247f1dd8ee77f2247408a5b1aa68/index-html.html
background image

Hydrodynamic Cavitation for E. coli Inactivation: Design and Validation of a Venturi Reactor for Water Disinfection 
 

 

M. Galindo,

 

J. Saldarriaga and J. Plazas-Tuttle  

 

15 

Table 5 summarizes the temporal evolution of E. coli concentration for the untreated control (blank) and for samples treated 

using  a  sequential  Venturi  configuration  during  Tests  4,  5,  and  6.  These  experiments  were  conducted  as  exploratory  trials 
outside  the  primary  scope  of  this  thesis,  with  the  objective  of  preliminarily  assessing  whether  a  sequential  arrangement  of 
Venturi reactors could enhance cavitation-assisted disinfection. 

 
Overall, the results presented in the table indicate that bacterial reduction trends under the sequential Venturi configuration 

were variable and strongly dependent on operational conditions. In Tests 4 and 5, reductions in bacterial concentration were 
observed at intermediate exposure times, suggesting that cavitation-related effects were present, particularly during the early 
stages  of  operation.  However,  these  reductions  were  not  consistently  sustained  over  longer  periods,  and  the  total  removal 
efficiencies remained comparable to or lower than those obtained using a single Venturi reactor. Test 6 exhibited a distinct 
response, characterized by greater temporal variability in bacterial concentration. In this case, treated samples showed limited 
or inconsistent net reduction relative to the blank at certain time points. This behavior suggests that, under the specific hydraulic 
conditions of the sequential configuration, cavitation intensity may have been insufficient or unevenly distributed, allowing 
partial bacterial recovery or masking cavitation-induced effects. Importantly, this response does not invalidate the presence of 
cavitation  phenomena  but  rather  highlights  the  sensitivity  of  bacterial  inactivation  to  the  hydraulic  environment  in  which 
cavitation is generated. 

 

When considered collectively, the data from Tests 4, 5, and 6 indicate that the sequential installation of Venturi reactors without 
intermediate spacing did not produce a reliable cumulative disinfection effect. The lack of consistent improvement is likely 
associated with limited pressure recovery between devices, which may have constrained the ability of the downstream Venturi 
reactor to reach the critical pressure drop required for effective cavitation. These exploratory findings emphasize the importance 
of  reactor  configuration  and  hydraulic  design  in  cavitation-based  disinfection  systems.  While  the  concept  of  sequential 
cavitation remains of interest, a detailed evaluation and optimization of multi-Venturi arrangements were beyond the scope of 
this thesis. Consequently, the results presented here should be interpreted as preliminary observations intended to inform future 
research rather than as definitive performance metrics.  

 

3.3.4

 

Effect of Dissolved Oxygen and Temperature 

 

Table 6.Dissolved Oxygen and Temperature Behavior during Cavitation Experiments. 

Time/ Test No. 

OD (mg/L) 

T° 

OD (mg/L) 

T° 

OD (mg/L) 

T° 

OD (mg/L) 

T° 

5.87 

20.2 

2.27 

20.2 

3.5 

20.3 

3.34 

20.2 

30 

3.79 

21.1 

3.02 

21.4 

3.68 

21.6 

4.32 

21.6 

60 

4.25 

21.3 

3.47 

22.8 

3.6 

23.2 

4.67 

24 

120 

3.46 

23.4 

3.15 

27.6 

3.38 

26.9 

3.86 

26.5 

 

During the experiments, dissolved oxygen (DO) and temperature were monitored to evaluate additional effects associated 

with  the  operation  of  the  Venturi  reactor  and  the  hydraulic  system.  In  all  tests,  temperature  increased  with  time.  After  120 
minutes, temperature rises of approximately 3–7 °C, with the highest values recorded in Tests 4, 5, and 6, reaching temperatures 
close  to  27  °C.  This  increase is  attributed  not only  to  turbulence,  pressure  losses,  and  cavitation  bubble  collapse  inside  the 
Venturi,  but  also  to  the  continuous  operation  of  the  recirculation  pump,  which  adds  mechanical  energy  to  the  system  and 
contributes to heat generation. 

Despite this increase, all measured temperatures remained within a moderate range and well below levels required to cause 

thermal  inactivation  of  microorganisms.  Therefore,  temperature  did  not  play  a  direct  role  in  bacterial  removal,  but  it  does 
confirm sustained energy input and continuous hydraulic stress during the experiments. 

Dissolved oxygen showed variable behavior over time. In several tests, DO decreased during the first 30 minutes, likely due 

to the change of phase of oxygen due to cavitation, intense turbulence, and oxygen consumption by microorganisms. In other 
cases, DO remained stable or slightly increased. Between 30 and 60 minutes, partial recovery of DO was observed in some 
tests, which can be explained by enhanced gas–liquid mass transfer promoted by turbulence and a reduction in microbial activity 
as bacterial concentrations decreased. At longer reaction times (120 minutes), DO values tended to stabilize or slightly decrease 
again, indicating a balance between oxygen transfer and microbial consumption. Overall, no direct correlation was observed 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f7c4247f1dd8ee77f2247408a5b1aa68/index-html.html
background image

Hydrodynamic Cavitation for E. coli Inactivation: Design and Validation of a Venturi Reactor for Water Disinfection 
 

 

M. Galindo,

 

J. Saldarriaga and J. Plazas-Tuttle  

 

16 

between dissolved oxygen or temperature and bacterial removal efficiency. The observed microbial inactivation is therefore 
mainly attributed to HC effects generated inside the Venturi reactor, rather than to changes in bulk temperature or dissolved 
oxygen. 

3.4

 

Study Limitations 

 

Although the Venturi prototype showed promising results, several limitations of this study must be considered. The reduction 

in E. coli concentration cannot be attributed exclusively to the hydrodynamic cavitation generated by the Venturi reactor, as 
part of the observed decrease may be associated with the natural decay of bacteria in the recirculating tank over time and with 
the general experimental conditions. Microbiological analyses also involve inherent sources of uncertainty. Errors related to 
dilution preparation, sample handling, plating, incubation, and manual colony counting may affect the accuracy of the results, 
particularly at high bacterial concentrations or under conditions where colony quantification becomes challenging. 

 
The  experimental  evaluation  was  conducted  using  a  single  Venturi  reactor  under  controlled  laboratory  conditions. 

Exploratory tests performed with alternative reactor arrangements were not included in the main performance assessment, as 
their detailed hydraulic optimization was beyond the  scope of this thesis. Consequently, conclusions drawn in this work are 
limited to the single Venturi configuration evaluated. Additionally, the Venturi tube was manufactured using 3D-printed PLA 
material. While this material is appropriate for rapid laboratory prototyping, it exhibited limited mechanical resistance under 
prolonged operation involving cavitation. After multiple experimental runs, the prototype failed, indicating that PLA is not 
suitable for long-term or high-stress operation in cavitation-based systems. 

 
Finally,  all  experiments  were  conducted  at  laboratory  scale.  Therefore,  extrapolation  of  the  observed  disinfection 

performance to full-scale or real-world applications should be approached with caution, as hydraulic conditions, operational 
stability, and material durability may differ significantly at larger scales. 

 

3.5

 

Comparison with previous studies 

 

To  contextualize  the  performance  of  the  designed  Venturi  reactor,  a  comparative  table  was  constructed  including 

representative studies that explore the use of hydrodynamic cavitation (HC) for microbial disinfection. The selected studies 
encompass  a  range  of  reactor  types,  including  Venturi  tubes,  vortex  diodes,  and  orifice-based  systems,  and  target  different 
microorganisms, primarily E. coli and Staphylococcus aureus. Table 7 summarizes key operational parameters such as reactor 
configuration,  operating  pressure,  exposure  time,  and  reported  microbial  reduction,  together  with  qualitative  observations 
relevant to system performance. This comparison highlights the diversity of HC-based disinfection approaches and provides a 
reference framework for evaluating the technical feasibility and performance trends of the present study. 

 

Table 7. Comparison with previous studies 

 

Study 

Reactor 

type 

Target 

organism 

Operating 

pressure 

(bar) 

Exposure time 

Reported 

reduction 

Key observations 

Jain et al., 

2019 

Vortex 
diode / 
Orifice 

E. coli, S. 

aureus 

0.5–2 (vortex) 

/ 2–10 

(orifice) 

Up to 60 

minutes 

~99% (2 log) 

for E. coli 

High efficiency with vortex 

design; significantly lower 

pressure compared to orifice. 

Burzio et al., 

2019 

Orifice (4 × 

2.5 mm) 

E. coli 

7.5 

120–360 

minutes 

~ (99.99%) (4 

log) 

Recirculation system with thermal 

control. Reproducible results at 

lab scale. 

Badve et al., 

2015 

Venturi  

Natural 

marine 

water 

~15 minutes 

~39–99% (0.6-

2 log) 

Highly effective without 

pretreatment, even in complex 

water matrices. 

Yadav et al., 

2021 

Vortex 
diode / 
Orifice 

E. coli, S. 

aureus 

0.5 (vortex) / 

10 (orifice) 

60 minutes 

E. coli 70–

99% (0.8-2 

log), S. aureus 

60% (0.8 log) 

Direct comparison between 

devices. Consistent results. 

Tao et al., 

2016 

Venturi 

E. coli 

0.5–5 

45–120 minutes 

~ (99%) (2 

log) 

Geometry effect of the Venturi 

evaluated. 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f7c4247f1dd8ee77f2247408a5b1aa68/index-html.html
background image

Hydrodynamic Cavitation for E. coli Inactivation: Design and Validation of a Venturi Reactor for Water Disinfection 
 

 

M. Galindo,

 

J. Saldarriaga and J. Plazas-Tuttle  

 

17 

Galindo et 

al., 2025 
(present 

study) 

Venturi 

(3D-printed 

PLA) 

E. coli 

~1 

120 minutes 

14-66% (0.06-

0.5 log) 

Reactor designed via CFD 

simulation; microbiological 

validation under lab conditions. 

 
 Table 7 shows that previous studies have reported high disinfection efficiencies when HC systems operate under optimized 

conditions, typically involving higher inlet pressures, extended exposure times, and reactor geometries specifically designed to 
intensify cavitation. In several cases, reported microbial reductions exceed 90% (2–4 log), particularly in vortex-based devices 
or orifice reactors operating at pressures well above those evaluated in this work. In contrast, the present study focused on 
assessing  the  feasibility  of  microbial  inactivation  using  a  single  Venturi  reactor  operating  at  relatively  low  pressure 
(approximately 1 bar). The reactor geometry was designed through CFD simulations and fabricated using 3D-printed PLA, 
prioritizing simplicity, low energy demand, and laboratory-scale validation. Under these conditions, partial E. coli inactivation 
was observed, with reductions ranging from 14% to 66% (0.06–0.5 log reduction) over a 120-minute recirculation period. 

 
Although these disinfection efficiencies are lower than those reported for high-pressure or highly optimized HC systems, 

they are consistent with trends observed in other Venturi-based studies operating at comparable or moderate pressures, where 
partial  microbial  inactivation  has  also  been  documented.  Importantly,  the  results  demonstrate  that  measurable  cavitation-
assisted disinfection can be achieved even under low-pressure conditions, supporting the potential of Venturi-based HC as a 
complementary  or  preliminary  treatment  approach  rather  than  a  standalone  replacement  for  conventional  disinfection 
technologies. 

4.  Conclusions 

The  results  obtained  in  this  research  allow  concluding  that  the  proposed  Venturi  device  is  capable  of  generating 

hydrodynamic cavitation under the evaluated operating conditions. CFD modeling demonstrated a significant pressure drop at 
the throat of the Venturi tube, reaching a minimum value of approximately −92,499 Pa, together with a simultaneous increase 
in  fluid  velocity,  with  peak  values  close  to  14  m/s.  These  results  are  consistent  with  the  principles  of  mass  and  energy 
conservation  described  by  the  continuity  equation  and  Bernoulli’s  equation,  considering  a  flow  rate  of  0.00189  m³/s  and  a 
progressive reduction in cross sectional area between the inlet and the throat. Furthermore, the analysis of the water volume 
fraction revealed the formation of an extended biphasic mixture region downstream of the throat, confirming the occurrence of 
cavitation  and  validating  the  use  of  the  reactor  for  experimental  disinfection  studies  without  the  need  for  complex  or 
multielement configurations. 

The experimental trials conducted with Escherichia coli demonstrated that the designed single Venturi reactor generates 

hydrodynamic cavitation capable of inducing measurable variations in microbial concentration during recirculation through the 
system. Although complete inactivation was not achieved, the results indicate that cavitation contributes to bacterial stress and 
partial inactivation, with reductions of up to approximately 60 percent when considering the combined effects of hydrodynamic 
cavitation, natural bacterial decay, and the possible presence of residual chlorine in tap water. The variability observed between 
experimental runs highlights the sensitivity of the process to operating conditions and reinforces the importance of hydraulic 
stability and controlled operation. 

Operational  observations  further  emphasized  the  influence  of  system  configuration  and  material  selection  on  reactor 

performance. The use of a single Venturi configuration enabled stable operation and a clear identification of cavitation related 
hydraulic effects. However, limitations associated with the mechanical resistance of the three dimensional printed PLA material 
were identified under prolonged cavitating conditions, leading to structural failure of the prototype. This finding indicates that, 
while PLA is suitable for laboratory scale prototyping and proof of concept studies, alternative materials should be considered 
for extended operation or higher cavitation intensities. 

Exploratory tests conducted with alternative reactor arrangements provided additional insight  into the role of hydraulic 

configuration; however, these evaluations were outside the primary scope of this thesis. The results reinforced the observation 
that  cavitation  performance  is  highly  dependent  on  pressure  recovery,  flow  distribution,  and  overall  system  robustness, 
underscoring the need for careful hydraulic design in future studies.  The microbiological methodology implemented in this 
work proved to be consistent and reproducible. Standardized procedures for bacterial cultivation, serial dilution,  and colony 
quantification  enabled  reliable  tracking  of  Escherichia  coli  concentrations  throughout  the  experimental  campaigns. 
Nevertheless, inherent uncertainties associated with laboratory scale microbiological testing, such as manual handling, plating 
variability, colony counting, and natural bacterial decay in control samples, must be acknowledged. These factors may affect 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f7c4247f1dd8ee77f2247408a5b1aa68/index-html.html
background image

Hydrodynamic Cavitation for E. coli Inactivation: Design and Validation of a Venturi Reactor for Water Disinfection 
 

 

M. Galindo,

 

J. Saldarriaga and J. Plazas-Tuttle  

 

18 

the precise attribution of bacterial reduction exclusively to cavitation and should be considered when interpreting disinfection 
efficiency. 

Overall, the findings of this study indicate that hydrodynamic cavitation generated using a Venturi based reactor represents 

a  promising  complementary  approach  for  water  disinfection.  The  experimental  evidence  demonstrates  that  the  system 
contributes to a measurable reduction in Escherichia coli concentrations under low pressure conditions, supporting its potential 
use as a pretreatment or auxiliary process alongside conventional disinfection methods such as chlorination. This approach is 
particularly relevant in regions with limited water treatment infrastructure and high prevalence of waterborne diseases, where 
simple, low cost, and robust technologies are critically needed. While further studies at larger scales and under real operating 
conditions are required, the results obtained at laboratory scale support the feasibility of Venturi based hydrodynamic cavitation 
as an accessible and sustainable tool for improving drinking water safety in vulnerable communities. 

Future  work  should  focus  on  improving  reactor  durability  and  hydraulic  performance  through  material  selection  and 

geometric  optimization.  Additional  studies  evaluating  different  water  qualities,  microorganisms,  and  operational  conditions 
would allow a more comprehensive understanding of cavitation assisted disinfection mechanisms. Scaling the system to pilot 
level  operation  and  assessing  its  integration  with  conventional  treatment  processes  would  further  support  the  practical 
application of this technology. 

References 

[1]  Ayela,  F.,  Cherief,  W.,  Colombet,  D.,  Ledoux,  G.,  Martini,  M.,  Mossaz,  S.,  Podbevsek,  D.,  Qiu,  X.,  &  Tillement,  O.  (2017). 

Hydrodynamic Cavitation through “Labs on a Chip”: From Fundamentals to Applications. Oil & Gas Science And Technology – Revue 
D’IFP Energies Nouvelles, 72(4), 19. 

https://doi.org/10.2516/ogst/2017010

 

[2]  ANSYS  Inc.  (n.d.).  ANSYS  FLUENT  12.0/12.1  pressure-velocity  coupling.  Recuperado  el  12  de  junio  de  2025,  de 

https://www.afs.enea.it/project/neptunius/docs/fluent/html/th/node373.htm

 

[3]  Badve, M. P., Bhagat, M. N., & Pandit, A. B. (2015). Microbial disinfection of seawater using hydrodynamic cavitation. Separation 

And Purification Technology, 151, 31-38. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2015.07.020 

[4]  Bautista,  J.  C.  (2022).  Inactivación  de  virus  y  degradación  de  compuestos  orgánicos  a  través  de  cavitación  hidrodinámica  en 

microrreactores. Universidad de los Andes. 

[5]  Brennen, Christopher. (2011). An Introduction to Cavitation Fundamentals. 
[6]  Burzio,  E.,  Bersani,  F.,  Caridi,  G.,  Vesipa,  R.,  Ridolfi,  L.,  & Manes,  C.  (2019).  Water disinfection  by orifice-induced hydrodynamic 

cavitation. Ultrasonics Sonochemistry, 60, 104740. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2019.104740 

[7]  Carpenter,  J.,  Badve,  M.,  Rajoriya,  S.,  George,  S.,  Saharan,  V.  K.,  &  Pandit,  A.  B.  (2016).  Hydrodynamic  cavitation:  an  emerging 

technology  for  the  intensification  of  various  chemical  and  physical  processes  in  a  chemical  process  industry.  Reviews  In  Chemical 
Engineering, 33(5). 

https://doi.org/10.1515/revce-2016-0032

 

[8]  Čehovin, M., Medic, A., Scheideler, J., Mielcke, J., Ried, A., Kompare, B., & Gotvajn, A. Ž. (2017). Hydrodynamic cavitation in 

combination with the ozone, hydrogen peroxide and the UV-based advanced oxidation processes for the removal of natural organic 
matter from drinking water. Ultrasonics Sonochemistry, 37, 394-404. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2017.01.036 

[9]  Chen,  D.,  Sharma,  S.  K.,  &  Mudhoo,  A.  (2011).  Handbook  on  Applications  of  Ultrasound.  En  CRC  Press  eBooks. 

https://doi.org/10.1201/b11012 

[10] 

Guzmán, Nava & Bevilacqua (2016). Vigilancia de la calidad del agua para consumo humano en Colombia: desafíos para la salud 

ambiental. Revista de la Escuela Nacional de Salud Pública, 34(2). https://doi.org/10.17533/udea.rfnsp.v34n2a06 

[11] 

Jain, P., Bhandari, V. M., Balapure, K., Jena, J., Ranade, V. V., & Killedar, D. J. (2019). Hydrodynamic cavitation using vortex 

diode: An efficient approach for elimination of pathogenic bacteria from water. Journal Of Environmental Management, 242, 210-219. 

https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2019.04.057

 

[12] 

Jyoti, K., & Pandit, A. (2004). Effect of cavitation on chemical disinfection efficiency. Water Research, 38(9), 2249-2258. 

https://doi.org/10.1016/j.watres.2004.02.012 

[13] 

Kosel, J., Gutiérrez-Aguirre, I., Rački, N., Dreo, T., Ravnikar, M., & Dular, M. (2017).  Efficient inactivation of MS-2 virus in 

water by hydrodynamic cavitation. Water Research, 124, 465-471. https://doi.org/10.1016/j.watres.2017.07.077 

[14] 

Kuldeep, N., & Saharan, V. K. (2016). Computational study of different venturi and orifice type hydrodynamic cavitating devices. 

Journal Of Hydrodynamics, 28(2), 293-305. https://doi.org/10.1016/s1001-6058(16)60631-5 

[15] 

Kumar,  A.,  Ghobadian,  A.,  &  Nouri,  J.  M.  (2020).  Assessment  of  Cavitation  Models  for  Compressible  Flows  Inside  a  Nozzle. 

Fluids, 5(3), 134. https://doi.org/10.3390/fluids5030134 

[16] 

Lafuente & Cevallos. (2018). Desinfección bacteriana de aguas residuales utilizando cavitación hidrodinámica a través de un tubo 

Venturi. Congreso de Ciencia y Tecnología ESPE, 13(1). https://doi.org/10.24133/cctespe.v13i1.808 

[17] 

Li, T., Liu, B., Zhou, J., Xi, W., Huai, X., & Zhang, H. (2020). A Comparative Study of Cavitation Characteristics of Nano-Fluid 

and Deionized Water in Micro-Channels. Micromachines, 11(3), 310. https://doi.org/10.3390/mi11030310 

[18] 

Maji, P., Ghosh, A., Banik, A., & Raj, A. (2023). Comparison between Sabouraud Dextrose Agar (SDA) and Potato Dextrose Agar 

(PDA) with Banana Peel (BP) for studying fungi in the air by settle-plate method. International Journal of Scientific Development and 
Research (IJSDR), 8(7). https://doi.org/10.13140/RG.2.2.28639.23201 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f7c4247f1dd8ee77f2247408a5b1aa68/index-html.html
background image

Hydrodynamic Cavitation for E. coli Inactivation: Design and Validation of a Venturi Reactor for Water Disinfection 
 

 

M. Galindo,

 

J. Saldarriaga and J. Plazas-Tuttle  

 

19 

[19] 

MinSalud  &  MinVivienda.  (2022).  Informe  Nacional  de  Calidad  del  agua  para  Consumo  humano.  Gobierno  de  Colombia. 

https://www.superservicios.gov.co/sites/default/files/inline-files/Informe-nacional-calidad-del-agua-para-consumo-humano-2022.pdf 

[20] 

Rodríguez-Angeles, G. (2002). Principales características y diagnóstico de los grupos patógenos de Escherichia coli. Instituto de 

Diagnóstico y Referencia Epidemiológicos. México, D.F., México, 44, 464-475. https://www.adiveter.com/ftp_public/E.coli.pdf 

[21] 

Sánchez,  P.  F.  E.,  R,  D.  N.,  Cruz,  O.  L.  R., Torres,  A.  H. M.,  &  Herrera,  M.  E.  V.  (2017). Simulación  y  Conteo  de  Unidades 

Formadoras  de  Colonias.  Revista  Electrónica  de  Computación,  Informática,  Biomédica  y  Electrónica,  6(1),  97-111. 
https://doaj.org/article/cc219aa0f5b44975abcd55581158dac8 

[22] 

Schnerr, G.H.; Sauer, J. Physical and numerical modelling of unsteady cavitation dynamics. In Proceedings of the 4th International 

Conference on Multiphase Flow, New Orleans, LA, USA, 27 May–1 June 2001; Volume 1 

[23] 

Shah, Y., Pandit, A., Moholkar, V. (1999). Cavitation Reaction Engineering. Springer US, New York. 

[24] 

Sun,  H.,  Qin,  J.,  Yi,  L.,  Ruan,  Y.,  Sun,  Y.,  Wang,  J.,  &  Fang,  D.  (2022).  Study  on  negative  pressure  assisted  hydrodynamic 

cavitation  (NPA-HC)  degradation  of  methylene  blue  in  dye  wastewater.  Process  Safety  And  Environmental  Protection,  181,  1-13. 
https://doi.org/10.1016/j.cherd.2022.03.003 

[25] 

Sun, X., Liu, J., Ji, L., Wang, G., Zhao, S., Yoon, J. Y., & Chen, S. (2020). A review on hydrodynamic cavitation disinfection: The 

current state of knowledge. The Science Of The Total Environment, 737, 139606. 

https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.139606

 

[26] 

Tao, Y., Cai, J., Huai, X., Liu, B., & Guo, Z. (2016). Application of Hydrodynamic Cavitation to Wastewater Treatment. 
Chemical Engineering & Technology, 39(8), 1363-1376. https://doi.org/10.1002/ceat.201500362 

[27] 

Tomita, Y., Shima, A. (1990). High-speed photographic observations of laser-induced cavitation bubbles in water. Acta Acustica 

United Acustica 71, 161–171 

[28] 

Volk, M., Molan, K., Šavli, D., Terlep, S., Levičnik-Höfferle, Š., Gašpirc, B., Lukač, M., Jezeršek, M., & Stopar, D. (2024). Biofilm 

removal from Difficult-to-Reach places via secondary cavitation within a constrained geometry mimicking a Periodontal/Peri-Implant 
pocket. Ultrasonics Sonochemistry, 104, 106832. 

https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2024.106832

 

[29] 

World Health Organization: WHO. (2024, March 7th). Diarrhoeal disease. https://www.who.int/news-room/fact-

sheets/detail/diarrhoeal-disease 

[30] 

Wilcox, D.C. (2006) Turbulence Modeling for CFD. 3rd Edition, DCW Industries, Canada, CA, USA. 

[31] 

Yadav,  M.,  Sharma,  J.,  Yadav,  R.  K.,  &  Gole,  V.  L.  (2021).  Microbial  disinfection  of  water  using  hydrodynamic  cavitational 

reactors. Journal Of Water Process Engineering, 41, 102097. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2021.102097 

[32] 

Zhao,  L.,  Sun,  L.,  Mo,  Z.,  Du,  M.,  Huang,  J.,  Bao,  J.,  Tang,  J.,  &  Xie,  G.  (2019).  Effects  of  the  divergent  angle  on  bubble 

transportation in a rectangular Venturi channel and its performance in producing fine bubbles. International Journal Of Multiphase Flow, 
114, 192-206. https://doi.org/10.1016/j.ijmultiphaseflow.2019.02.003 

[33] 

Zupanc,  M.,  Pandur,  Ž.,  Perdih,  T.  S.,  Stopar,  D.,  Petkovšek,  M.,  &  Dular,  M.  (2019).  Effects  of  cavitation  on  different 

microorganisms: The current understanding of the mechanisms taking place behind the phenomenon. A review and proposals for further 
research. Ultrasonics Sonochemistry, 57, 147-165. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2019.05.009 
 

 
 

 

¿Quiere saber más? Contáctenos

Declaro haber leído y aceptado la Política de Privacidad
contactenos