В последние годы в России продолжает ухудшаться ситуация с обеспечением водой. Так, в Государственном докладе «Вода питьевая» (1995 г.) отмечается, что в стране около половины населения потребляет недоброкачественную воду. Частота выявления неудовлетворительного качества воды по санитарно-химическим показателям по данным Первого заместителя министра здравоохранения РФ, главного государственного санитарного врача РФ Г.Г.Онищенко, стабильно держится на уровне 20-21,5% и проявляет тенденцию к увеличению.
Наибольшую опасность для здоровья населения представляет ухудшение микробиологических показателей качества воды. В истории многих стран имеются описания эпидемий холеры, тифа, сибирской язвы и др., вызванные потреблением недоброкачественной воды. Примерно в середине 18-го века медицинскими специалистами была выявлена возможность распространения многих болезней через воду, что имело важное значение для борьбы с эпидемиями. В настоящее время известно, что развивающиеся в воде бактерии и вирусы могут вызвать заболевания дизентерией, паратифом, бруцеллёзом, инфекционным гепатитом, полиомиелитом, конъюктивитом, туляремией и т.п.
В среднем по России из 100 проб воды, отобранных из водопроводов, 9 оказываются неудовлетворительными по микробиологическим показателям.
Неудовлетворительное состояние питьевого водоснабжения в целом по стране иллюстрируют, например, результаты паразитологического контроля качества воды в г. Санкт-Петербурге. Так, в 1 л воды р. Невы обнаруживается до 4 яиц гельминтов, до 33 цист кишечных простейших. К сожалению, и после очистки и обеззараживания на водопроводных станциях в среднем каждая 13-я проба водопроводной воды при паразитологическом контроле оказывается положительной, то есть опасной для потребителей.
Таким образом, даже в крупных городах, где вода перед подачей в водопроводную сеть непрерывно очищается и подвергается строгому контролю, не полностью исключается возможность заражения через неё различными болезнями. Особенно такая вероятность заражения возрастает для потребителей воды, расположенных на значительном расстоянии от водопроводной станции (по нашим наблюдениям — более 20 км), для которых появляется возможность вторичного бактериального загрязнения воды в процессе её транспортировки.
В связи с изложенным воду, поступающую в каждую квартиру, следует анализировать, на предмет бактериальной загрязнённости и при необходимости предусматривать её дополнительное обеззараживание.
Наибольшую остроту приобретает проблема обеззараживания воды в местных системах водоснабжения загородных домов, коттеджей, дач.
В этих условиях даже в случае забора артезианской воды из защищённых от загрязнений горизонтов необходимо решать вопрос о том, следует ли предусматривать её обеззараживание, привлекая для этой цели специалистов санитарно-эпидемиологических станций.
Наиболее распространённым случаем при выборе источников воды в местных системах является использование для целей водоснабжения грунтовых вод, залегающих на глубине до 20 м. Для таких систем обеззараживание воды является обязательным.
Следует особо отметить, что вопросам обеззараживания воды у нас в стране уделяется меньше внимания, чем вопросам очистки воды от химических примесей. Объясняется это тем, что большинство населения и некоторые специалисты считают, что корректировка микробиологических показателей качества воды до требуемых значений обеспечивается на различных установках и фильтрах, представленных в предыдущих публикациях журнала (зернистых с инертной и сорбционной загрузкой, патронных, мембранных), одновременно с удалением химических веществ.
На самом деле обеззараживание воды — это всегда самостоятельный процесс её обработки, целью которого является полное подавление жизнедеятельности микроорганизмов, выбранных медицинскими специалистами в качестве показательных (термотолерантных колиформных и общих колиформных бактерий, колифагов), а также снижение общего числа бактерий (до 50 бактерий в 1 мл).
Упомянутые ранее установки для очистки воды могут обеспечить некоторое снижение бактериального загрязнения, однако полностью решить задачу её обеззараживания они не в состоянии. «Научно-технический центр „Стройнаука-ВИТУ“» -
Какиеже существуют методы обеззараживания и установки?
Для обеззараживания воды разработаны и проверены опытом практического использования следующие методы:
хлорирование с использованием сжиженного хлора или его кислородсодержащих соединений;
озонирование;
обеззараживание воды ультрафиолетовым облучением.
В последнее время широкое применение стали находить электрохимические методы обеззараживания воды.
Для местных систем водоснабжения загородных домов и дач последний метод является наиболее приемлемым, способным конкурировать с методом ультрафиолетового обеззараживания воды, который при эксплуатации требует меньше внимания, однако стоимость установок ультрафиолетового облучения воды (бактерицидных установок) всегда превышает стоимость электрохимических (электролизных) установок.
Например для загородного дома стоимость установки электрохимического обеззараживания воды с расходом 1 м?/ч составит $100 — $300 в зависимости от типа установки, производительности и степени автоматизаци, а установка ультрафиолетового облучения на такую же производительность будет стоить $500 (возможность использования для обеззараживания кислородсодержащих соединений хлора, закупаемых в твёрдом виде, в этих сравнениях не рассматривается по причине больших затрат труда на организацию процесса, а использование сжиженного хлора и озона — по соображениям безопасности).
Электролизёр — это ёмкость с 2-мя электродами
Для реализации электрохимического метода обеззараживания у нас в стране и за рубежом разработаны различные конструкции электролизных установок, основными элементами которых являются описанные в электрохимии электролизёры, различающиеся по конструкции, назначению, по типу электрохимической системы, по токоподводу.
Наиболее простыми из них являются гипохлоритные (бездиафрагменные) электролизёры. Они выполнены в виде ёмкости с погруженными в неё 2-мя стержнями или пластинами из металла или графита. Их называют электродами (катодом и анодом) и подводят к ним от выпрямителя постоянный ток.
При выдерживании воды в таком электролизёре или при пропускании её через электролизёр в воде протекают процессы обеззараживания.
В первом случае электролизные установки являются установками периодического действия, а во втором — проточными.
При использовании проточных электролизёров появляется возможность сократить затраты труда на обслуживание установок, т. к. здесь значительно легче управлять процессом и проще его автоматизировать.
Эта причина по-видимому обуславливает преимущественное применение электролизёров проточного типа за рубежом.
Учитыая то обстоятельство, что конструкция электролизёра зависит от расхода обеззараживаемой воды и от химического состава примесей в ней, в настоящее время сложилась практика проектирования и изготовления электролизных установок применительно для каждого конкретного случая после изучения условий их применения. Изготовлением и монтажом электролизных установок со сдачей их «под ключ» в Санкт-Петербурге занимаются: ООО «Экотехнология», ЗАО НПФ «Юпитер», ИПФ «Озон», НПК «Эколог», ООО «Лаборатория агроэкологических проблем», СПб ГУП «Инженерный центр «Водоканал», ЗАО «Ингерлаб-СПб». Созданием установок занимаются также: НПП «ЭКОФЕС» (г. Новочеркасск), ЗАО»Научно-производственная фирма «Арсенал» (г. Элиста), Инженерно-производственная фирма «Сар» (г. Москва).
А теперь о живой и мёртвой воде
Кроме описанных ранее простых электролизёров к настоящему времени стали известны такие конструкции, в которых между электродами размещена тонкая пористая перегородка, разделяющая ёмкость с электродами на две камеры: камеру с «живой и мёртвой» водой. Так эти камеры назывались в средствах массовой информации 15 лет назад. Если полистать старые газеты, то можно найти не только частые упоминания о таких генераторах «живой и мёртвой воды», но и схемы с их подробным описанием.
В качестве электродов в таких электролизёрах предлагалось использовать нержавеющую сталь, а в качестве пористой перегородки — кусок брезента.
При применении таких электролизёров очень скоро выяснилось, что один из электродов — анод — способен растворяться в воде и загрязнять её ионами тяжёлых металлов, т. е. теми веществами об очистке от которых так много было написано в предыдущих статьях этого журнала.
В связи с выявившимся фактом изобретатели «живой и мёртвой» воды были вынуждены изучить разделы электрохимии и использовать достижения этой науки в области создания неразрушаемых анодов для своих генераторов «живой и мёртвой» воды. В настоящее время созданы электролизёры с анодами из титана, покрытого окисью рутения. Многолетние медицинские исследования и оценки качества воды или обеззараживающего раствора, получаемых в таких электролизёрах, показали полное отсутствие в них указанных ранее нежелательных продуктов электролиза.
При дальнейшем совершенствовании конструкций электролизёров кусок брезента заменили на специально разработанные для этой цели селективные перегородки — диафрагмы или мембраны. Диафрагмы изготавливают из пористой керамики или из окисноциркониевых материалов.
Производство фторопластовых сульфокатионитовых и карбоксильных мембран относится к области высоких технологий и освоено только США, Японией и Россией. По внешнему виду мембраны трудно отличить от полимерной плёнки. Отличаются они от неё только ценой — 1 м2 мембраны стоит около $1000.
Электролизёры с диафрагмами из пористой керамики или из окисно-циркониевых материалов изготавливает и поставляет Российско-британская компания «Эмеральд» (г. Москва), АО «Экомед» (г.Москва), Центр ЭХА (г. С.-Пб). Эти установки известны под названием «СТЕЛ», «СТЕЛ-МТ-1М», «Изумруд».
Приведенные установки предназначены для обеззараживания воды анолитом, отводимым из анодных камер электролизёра. Получаемый указанным образом дезинфенктант содержит примеси хлора и диоксида хлора.
Присутствие в анолите диоксида хлора обеспечивает снижение в обрабатываемой воде хлорорганических соединений.
Военным инженерно-техническим университетом (ВИТУ) совместно с НИИКХ и ХВ им. А В. Думанского АН Украины было предложено использовать мембранные электролизёры, аналогичные используемым в химической промышленности и содержащие сульфо-катионитовые мембраны или фторопластовые диафрагмы, для целей обеззараживания воды, для чего были выполнены научные исследования и разработаны научно-методические основы проектирования обеззараживающих установок с диафрагменными и мембранными электролизёрами.
Эти электролизёры также обеспечивают высокое качество обеззараживания, однако использование промышленных технологий позволяет в значительной степени расширить область их использования.
Электролизёры с сульфокатионитовыми мембранами или фторопластовыми диафрагмами изготавливают и поставляют с выполнением всех работ «под ключ» фирмы ООО «Экотехнология» (С.-Пб), НППФ «Стройнаука» (С.-Пб), фирма «Dinantec» (Швеция).
Во всех представленных конструкциях электролизёров аноды изготавливаются из материалов, стойких к агрессивному воздействию на них электролита: графита, стеклоуглерода, титана, покрытого окисью рутения или окисью кобальта.
А также о «святой воде»
Отдельно следует рассмотреть электролизёры с серебряным анодом, входящие в состав установок для серебрения воды. По конструкции эти электролизёры аналогичны приведенным ранее. Их отличительной особенностью является способность серебряных анодов растворяться в воде при пропускании через них постоянного тока и обеспечивать тем самым присутствие в ней ионов серебра, обладающих не только бактерицидным, но и консервирующим действием. Эти электролизёры выпускаются опытным производством Научно-исследовательского института коллоидной химии и химии воды Украины.
Принцип обеззараживания воды ионами серебра известен давно. Для сохранения качества воды после освящения её некоторое время выдерживают в серебряной посуде. В отличие от такого способа в установках для серебрения воды удаётся повысить концентрацию серебра в воде, а следовательно, и эффект обеззараживания.
Таким образом, вопросам обеззараживания воды в местных системах водоснабжения загородных домов, коттеджей, дач следует уделять больше внимания, т.к. только путём решения этих вопросов можно сделать воду безопасной для использования, не способной стать причиной инфекционных заболеваний.
Использование представленных технологий позволяет добиться надёжных результатов при выполнении задач обеззараживания воды.
В настоящее время имеется достаточное число фирм и типов установок для электрохимического обеззараживания воды на упомянутых объектах, однако опыт фирм и их установки часто оказываются невостребованными в местных системах водоснабжения этих объектов. По этой причине перечисленные фирмы чаще решают вопросы обеззараживания воды для крупных потребителей (населённых пунктов, бассейнов).
Решить проблемы обеззараживания мелких потребителей значительно легче. Необходимо лишь понимание важности и необходимости обеззараживания воды владельцами загородных домов, коттеджей, дач.