В технологии водоподготовки существует много методов обеззараживания воды, которые можно классифицировать на 4 основные группы: термический; с помощью сильных окислителей; олигодинамия (воздействие ионов благородных металлов); физический (с помощью ультразвука, радиоактивного излучения, ультрафиолетовых лучей).
Из перечисленных методов наибольшее практическое применение нашли методы второй группы. В качестве окислителей используют :хлор, диоксид хлора, озон, йод, марганцевокислый калий; пероксид водорода, гипохлорит натрия и кальция.
Хлорирование воды является надежным средством, предотвращающим распространение эпидемий, так как большинство патогенных бактерий (бациллы брюшного тифа, туберкулеза и дизентирии, вибрионы холеры, вирусы полиомиелита и энцефалита) весьма нестойки по отношению к хлору. Однако при хлорировании полной стерилизации воды не происходит, поскольку в ней остаются единичные хлоррезистентные особи, сохраняющие жизнеспособность.
При обеззараживании воды хлором вода после обработки приобретает неприятные привкус и запах, поскольку продукты химических реакций в процессе хлорирования остаются в воде [1].
Одним из наиболее сильных окислителей, уничтожающих бактерии, споры и вирусы является озон. Несомненным преимуществом озонирования является то, что при этом одновременно с обеззараживанием происходит обесцвечивание воды, а также ее дезодорация. Озон не изменяет природных свойств воды, поскольку его избыток через несколько минут превращается в кислород [2].
Кроме озонирования и хлорирования известен метод обеззараживания воды с помощью ионов серебра, которые губительны для большинства микроорганизмов, содержащихся в воде. К недостаткам этого метода можно отнести значительную временную продолжительность обработки воды ионами серебра для достижения требуемой по ГОСТам степени.
Также известен способ обеззараживания воды бактерицидными лучами. К недостаткам этого метода можно отнести сложность аппаратурного процесса обеззараживания[3].
Вместе с тем известно, что в процессе электролиза воды образуются агрессивные ионы водорода и гидроксид-ионы, которые активно вступают в химические реакции со всеми органическими веществами, в том числе и с микроорганизмами, содержащимися в воде. Поскольку после прекращения электролиза воды ионы водорода и гидроксид ионы рекомбинируют, то после прекращения такой обработки вода снова приобретает свои первоначальные свойства, не содержит вкуса и запаха никаких реагентов.
Автор решил использовать для обеззараживания воды электрический ток. Им в свое время был получен патент РФ № 2264992 «Устройство для электрохимического обеззараживания природных вод». Изобретение предназначено для обеззараживания природных вод для пищевых, бытовых и промышленных целей [4,5].
Для достижения этого результата в потоке обрабатываемой природной воды осуществляется воздействием на микроорганизмы ионами водорода и гидроксидной группы, образующихся в процессе электролиза воды под действием переменного магнитного поля в проточном спиральном пластинчатом индукторе, соединенным с источником переменного тока.
Так как расстояние от первичной обмотки индуктора, по которой пропускается первичный переменный ток, от участков гидропотока обрабатываемой воды исчисляется долями миллиметра, то в обрабатываемой воде индуцируются значительные вторичные короткозамкнутые токи, осуществляя электролиз воды во всем объеме гидропотока, предотвращая реакции с материалом проводника.
Поскольку ионы водорода и гидрооксидной группы обладают высокой химической активностью, то они являются агрессивными реагентами для всех органических веществ, в том числе и для содержащихся в обрабатываемой природной воде микроорганизмов.
Устройство поясняется чертежами.
Рис. 1. Устройство электрохимического обеззараживания природных вод. Общий вид сбоку.
Рис. 2 Устройство электрохимического обеззараживания природных вод. Вертикальный разрез диаметральной плоскостью. Индуктор внутри устройства не разрезан
Рис. 3. Устройство электрохимического обеззараживания природных вод. Поперечный разрез по А–А рис. 1
Работает устройство для электрохимического обеззараживания природных вод следующим образом: воду из природных источников (рек, озер, водохранилищ) с помощью водозаборных установок по трубопроводам подают под заданным напором к месту потребления, где в конечной части трубопровода установлен индуктор в виде обмотки из спиральных витков вокруг оси по средней линии в плоскости пластинчатого проводника, концы которого соединены с источником переменного тока [6].
При открывании запорно-регулирующей аппаратуры по месту употребления обеззараженной воды образуется гидропоток между спиральными пластинчатыми витками индуктора, где первичный ток индуктора создает переменное магнитное поле, которое индуцирует в водной среде между спиральными витками пластинчатого проводника короткозамкнутые электрические токи. Поскольку короткозамкнутые электрические токи в водной среде осуществляют электролиз воды, разлагая ее молекулы на ионы водорода и гидроксидной группы, то весь объем гидропотока внутри индуктора насыщается ионами водорода и гидроксидной группы. Поскольку ионы водорода и гидрооксидной группы являются агрессивными реагентами для всех органических веществ, то все микроорганизмы в, содержащиеся в природной воде до поступления ее в индуктор, погибают, обеспечивая выход из запорно-регулирующей аппаратуры обеззараженной воды в течении всего периода электропитания индуктора.