Технические средства обеззараживания питьевой воды

 

Кокорин Владимир Васильевич

Чарыков Николай Андреевич

НОУ ВПО ИГУПИТ

E-mail: info@igupit.ru

 

Технические средства обеззараживания питьевой воды

 

Аннотация: В статье приводится обзор методов обеззараживания воды серебром и типы выпускаемых ионаторов. С учетом недостатков, которыми обладают выпускаемые изделия, рекомендуется совершенно новая конструкция ионатора, учитывающая опыт предыдущих разработок и устранения этих недостатков.

Ключевые слова: Ионатор, серебро, вода.

The Abstract: The article is devoted to a review of water disinfection techniques by means of silver as well as to the types of ionators produced. In view of some defects of the manufactured articles, a completely new design of the ionator is recommended, which takes into account former constructions and eliminates the abovementioned defects.

The Keywords: Ionator , silver, water.

 

***

 

Из года в год население городов и сельской местности на территории СНГ постоянно страдает из-за отсутствия гарантированного снабжения питьевой водой, зачастую люди пользуются водой из непроверенных источников децентрализованного водоснабжения (вода колодцев, родников, каптажей). Такое положение нередко приводит к вспышкам серьезных кишечных заболеваний. По данным, опубликованным в печати, темп роста количества кишечных заболеваний достигает 14% в год. Фильтров, которые задерживали бы все вредные примеси (химические вещества, радионуклиды, бактерии, плесень, грибки), не существует. Любой подобный агрегат рассчитан на нейтрализацию определенных вредных веществ. Отечественные фирмы, торгующие зарубежными фильтрами, ссылаются на то, что уже имеют результаты экспертизы, проведенной на родине товара. Но дело в том, что наши условия существенно отличаются от европейских. Как правило, импортные фильтры "чистят чистое", и они не в состоянии очистить нашу сверхзагрязненную воду. Мало того, поскольку иностранные фильтры, как, впрочем, и многие отечественные, не предусмотрены для обеззараживания воды, то на самих мембранах начинается размножение бактерий, и тогда вода после такого фильтра гораздо грязнее, чем до него. В России создано около 100 бытовых фильтров, но 80 из них не отвечают необходимым требованиям. Популярный несколько лет назад "Родник" не выдержал испытаний - он не обеззараживает воду, и к тому же в ней остаются тяжелые металлы.

По принципу действия установки по очистке воды делятся на несколько типов: устройства, очищающие воду с помощью механической фильтрации; системы на основе полупроницаемых тонкопленочных мембран; системы использующие сорбенты (активированный уголь) и ионообменные смолы. Обеззараживание воды производится с помощью химических веществ (антисептиков) и электрохимическими методами. Недостатком химической очистки воды является то, что после него воду все равно нужно очищать, но уже от самих антисептиков.

К электрохимическим методам относится метод обеззараживания воды серебром. О целебных свойствах воды, находящейся в контакте с серебром, знали уже в глубокой древности. В пятом столетии до нашей эры для длительного хранения воды стали применять серебряные сосуды. Серебряную воду для лечения применяли Гиппократ (Y в.), Ибн Сина (XI в.), Парацельс (XYI в.). Однако в те времена эффективность действия приписывали мистическим свойствам. Этот практи­ческий опыт в последствии был забыт, и лишь в конце прошлого столетия в литературе вновь появляются сообщения по данной проблеме.

Установлено, что присутствие в воде ионов серебра подавляет рост и жизнедеятельность различных микробов, а также и вирусов. При этом высокий антимикробный эффект достигается при концентрации серебра около 0,05 мг/л. Гибель микробных клеток наступает в основном через 40-50 мин при содержании серебра 0,1-0,2 мг/л. Отмирание основной массы клеток происходит в первые 15-30 мин. Затем скорость отмирания снижается. Концентрация серебра равная 0,1 мг/л оказывается достаточной для обеспечения бакцерицидности в течении года. Особенно важно, что серебро оказывает гибельное воздействие на возбудителей желудочно-кишечных заболеваний (дизентерия, брюшной тиф, холера, и др.), источником возникновения, которых может служить некачественная вода. Рядом авторов показано, то серебро инактивирует также вирус гриппа. Сообщают, что при введении 1 мг/л серебра в речную воду, зараженную большими количествами кишечной палочки, бактерий Флекснера (дизентерия), Эберта (брюшной тиф), стафилококка, стрептококка и др., полное обеззараживание воды наступает через 1-2 часа и сохраняется в течение многих дней. Вводимые в дальнейшем в эту же воду бактерии погибают.

В настоящее время относительно механизма действия серебра на микроорганизмы наиболее распространена адсорбционная теория. Полагают, что клетка теряет жизнеспособность в результате взаимодействия электростатических сил, возникающих между отрицательно заряженными бактериями и положительно заряженными ионами серебра при адсорбции последних на бактериальной клетке. Исследования многих авторов показали, что эффект обеззараживания воды серебром, полученным электролизом, выше, чем при использовании метода контактирования воды с посеребренными поверхностями или растворением солей серебра. Эти преимущества электролизного серебра, очевидно, связа­ны с побочными продуктами электролиза - гипохлоридом и перекисными соединениями серебра, концентрация которых достаточна для усиления эффекта обеззараживания, но в то же время незначительна по влиянию на многоклеточные организмы животного и растительного мира. Ионы серебра обладают ценным свойством не только обеззараживать воду, но и консервировать ее на длительный срок.

В начале ХХ века началась научная разработка способов использования серебра для обеззараживания питьевой воды. Как показали все последующие исследования, самым эффективным и наиболее технологичным оказался электролитический способ. Впервые он был описан Курильским в 1930 г. и Krause в 1932 г.

Эффект обеззараживания воды серебром использовался в стационарных промышленных установках для очистки воды таких как: ЛК-28, предназначенных для обеспечения доброкачественной водой морских судов; ЛК-30, использовавшиеся для обеззараживания воды плавательных бассейнов и при выработке безалкогольных напитков. С 1975 г. на базе ионатора ЛК-28 создается серия установок разного промышленного назначения - ЛК-37, ЛК-38, ЛК-39, ЛК-40 (Киевский ОЭЗ медицинских приборов). Ранее выпускались также бытовые приборы обез­зараживания воды с применением серебра: ЛК-26 и ЛК-27 - дорожные ионаторы (Завод электронных приборов гумы); ЛК-31 и ЛК-32 - бы­товые ионаторы (Мелитопольский компрессорный завод). С целью широкого использования электролитических растворов серебра в дорожных, полевых и бытовых условиях был разработан ряд ионаторов упрощенной конструкции, питающихся от сухих батарей, вмонтированных в прибор (ЛК-26), или от осветительной сети переменного тока (ЛК-27, ЛК-31 и ЛК-32).

Одной из перспективных разработок последних лет является ав­тономный портативный ионатор "Сильва 93Эм1", его оптовая стоимость составляет примерно 50 тысублей по ценам 1996 г. По заключению Научно-исследовательского физико-химического института им. Л. Я. Карпова ориентировочная потребность в ионаторах этого типа экс­пертно оценена следующим образом: по РФ до 40 млн. штук; - по странам СНГ - до 50 млн. штук; для вооруженных сил РФ - до 1-2 млн. штук в год. Однако конкретная реализация ионатора "Сильва 93Эм1" не имела успеха в связи с серьезными техническими и техноэкономическими недостатками изделия, к которым относятся нестабильность количества вводимых ионов серебра (санитарным законодательством принята временная допустимая концентрация серебра в питьевой воде при длительном ее использовании равная 0,05 мг/л), возможность полного растворения анода по мере расхода ресурса источника питания и связанная с этим дополнительная неопределенность в количестве вводимых ионов серебра и, самое главное, высокая себестоимость (продажная цена изделия в магазинах г. Москвы и Московской области в пересчете на доллары доходила до 15-25).

В связи с этим разработана новая конструкция и освоено производство персональных ионаторов по обеззараживанию воды с помощью ионов серебра, учитывающая опыт предыдущих разработок и лишенная их недостатков. Конструкция имеет малые размеры (цилиндр диаметром 15мм и длиной 50мм). Обеспечено соответствие полного растворения серебреного анода за время выработки токового ресурса источника питания при соблюдении точной дозировки ионов серебра, растворяе­мых в воде. Введен автоматический контроль над временем обработки воды. Значительно снижена себестоимость за счет оптимизации конструктивно-технологических параметров изделия, что делает его дос­тупным для широких слоев населения.

Себестоимость такого прибора для очистки 300 л. воды соответствует приблизительно 4-м долларам США. Малые габариты и незначительный вес изделия (несколько грамм), а также высокая эффективность обеззараживания воды и значительный ресурс работы в сочетании с низкой ценой позволяет использовать данный ионатор не только в быту, но и в военной сфере в качестве индивидуального устройства для обеззараживания воды военнослужащего (в настоящее время во французской армии используется индивидуальный портативный водоочиститель БИП-1 производимый в АО МЕТТЭМ стоимостью 2 доллара США с ресурсом очистки - 10 л).

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Кульский Л.А., Савлук О.С. Проблема исследования антимикробных свойств серебра в практике обеззараживания воды. - Киев: Наук. думка, 1974.-230 с.

2. Таубе П.Р., Баранов А.Г. Химия и микробиология воды. - М.:Химия, 1983.-195 с.

3. Кульский Л.А., Гребенюк В.Д., Савлук О.С. Электрохимия в процессах очистки воды. - Киев: Наук. думка, 1985.-245 с.

4. Кульский Л.А. Серебряная вода. - Киев: Наук. думка, 1987.-230 с.

5. Кульский Л.А. Влияние электрического поля на процессы обеззараживания воды. Киев: Наук. думка, 1989.-164 с.

6. Кульский Л.А. Основы химии и технологии воды. Киев: Наук. думка, 1991.-110 с.

7. ГОСТ 2874-82. Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством.

 

Мир науки - научный журнал
Транспортные сооружения - научный журнал
Отходы и ресурсы - научный журнал