Очистка воды электричеством

Очистка воды — одна из важнейших задач современности, чистая вода нужна городам и предприятиям. Бытовые и промышленные стоки тоже необходимо очищать, прежде чем сбрасывать в водоемы.

Любые примеси, загрязняющие воду, можно отнести к одной из трех групп.

1. Первую группу составляю и вещества, растворимые в воде.
2. Во вторую группу входят примеси, образующие коллоиды.
3. Третья группа включает себя частицы, дающие грубые эмульсии и суспензии.

Эмульсии и суспензии могут рано или поздно отделяться от воды сами собой. Чтобы очистить воду от коллоидных частиц, а также микроорганизмов, приходится применять специальные реагенты, например сульфат алюминия, который обезвоживает коллоиды. А сам, гидролизуясь, дает хлопья гидроокиси, активно захватывающие примеси и затем увлекающие их на дно. Труднее всего получить чистую воду из истинного раствора. Тут нужна, например, перегонка, опреснять воду можно и с помощью ионообменных смол.

Основная масса загрязнений — как естественного, так и искусственного происхождения — имеет коллоидную природу. Это значит, что для очистки воды приходится применять огромные количества дефицитных реагентов. К тому же реагенты, освободив воду от коллоидов, сами остаются в растворе, и удалить их — новая сложная задача. Чистую воду добывают из истинных растворов только в крайних случаях — там, где вообще нет источников пресной воды.

Технология очистки

В Ленинградском инженерно-строительном институте (ЛИСИ) был разработан метод удаления из воды коллоидных примесей С ПОМОЩЬЮ Электричества — электроочистка. Работа была выполнена старшим преподавателем кафедры водоснабжения кандидатом технических наук О. В. Смирновым под руководством доктора технических наук И. С. Лаврова, заведующего кафедрой коллоидной химии Ленинградского технологического института им. Ленсовета.

Коллоидные частицы не оседают потому, что они малы и несут на себе одно именные заряды. В результате частицы не слипаются и не отделяются от воды под действием силы тяжести. Но обволакивающий частицы заряженный слой как раз и есть самое уязвимое место коллоида. Если симметрия этого слоя нарушится или, тем более, слой вообще исчезнет, частицы начнут слипаться друг с другом, в результате чего возникнут крупные агрегаты.

Воздействовать на заряженные слои коллоидной частицы можно с помощью электрического поля напряженностью 10—100 в/см. В таком поле заряженная прослойка перестает защищать коллоидные частицы, коагулирует и загрязнение можно отделить от воды, скажем, простой фильтрацией.

А если сблизить электроды так, чтобы между ними возникла подводная дуга, то тогда помимо осаждения коллоидных частиц произойдет практически полное обеззараживание воды. Кроме того, в этом случае и растворенные органические примеси претерпевают глубокие химические превращения и выпадают в виде осадка или же просто сгорают.

Опытная установка, созданная в ЛИСИ, успешно работала в 1969 году на ленинградском комбинате «Красная нить». Она очистила сточные воды от красителей на 98%, что трудно добиться известными методами.

Поразительна экономичность электроочистки

Установка, работавшая на «Красной нити», потреблять мощность 8 киловатт, очищая в час до 5 кубометров стоков. Значит очистка одного кубометра воды обходилась примерно в 6 копеек. А вообще электроочистка одного кубометра стоков, в зависимости от степени характера загрязнений, а также требований к чистоте получаемой воды, стоит от 0,1 до 10 копеек, в то время как очистка обычными методами обходится от 30 копеек до 3 рублей за кубометр.

В электрическом поле коллоидные частицы образуют частицы, легко удаляемые из воды фильтрованием. Обычные методы позволяют очищать воду лишь средней степени загрязненности: они бессильны в случаях очень малых и очень больших концентрации примесей. Электроочистка позволяет очищать и воду, содержащую всего 0 0001% примесей, и буквально выжимать воду из жидкой пасты, например, методом электроосмоса.

Последнее тоже немаловажно. В Ленинграде захоронение одного кубометра некоторых концентрированных жидких отходов обходится дороже 10 рублей. С помощью электроочистки объем этих отходов можно вдвое уменьшить и, следовательно, вдвое уменьшить стоимость захоронения.

В Ленинграде спроектирована установка для получения питьевой воды. Пройдя через нее, вода очищается от примесей практически нацело, исключение составляют лишь неорганические. Установка состоит из четырех камер. В одной из них вода проходит через однородное электрическое поле, где частицы коллоидов и многие виды микроорганизмов слипаются в крупные агрегаты, в другой камере и электрическом разряде уничтожаются те микроорганизмы, которые не коагулируют в однородном электрическом поле, и сжигаются органические примеси.

В зависимости от характера загрязнений камеры могут включаться каждая в отдельности и соединяться последовательно. Две другие камеры выполняют отделительные функции. В одной из них крупные частицы отстаиваются. Оседая на дне, в другой камере вода проходит через фильтр с изменяемым размером пор, он изготовлен из пористого полимерного материала, у которого при сжатии размер пор уменьшается. Эти камеры могут тоже включаться либо каждая сама по себе, либо вместе, либо последовательно с двумя первыми.

Установка размером с тумбу письменного стола дает в час 1000 литров воды, пригодной для питья. Очистка тысячи литров, то есть кубометра, обходится от 0,4 до 40 копеек. Такая установка была бы незаменимой в полевых условиях — в геологических партиях, леспромхозах, поселках строителей.

Очистка воды с помощью электричества может быть использована повсюду, где не нужно опреснение (хотя по некоторым данным, в электрическом поле изменяется растворимость и некоторых неорганических веществ, так что они частично выпадают в осадок и вода в некоторой степени опресняется).

Но вот что поразительно

Опытная установка по очистке стоков на комбинате «Красная нить» работала всего два месяца и не потому, что работала плохо…

Переносная портативная установка для получения чистой питьевой воды существует пока только в двух экземплярах, хотя все ее возможности, описанные выше, точно обоснованы многими экспериментами. Еще в 1970 Министерство здравоохранения СССР поддержало идею создания такой установки. Но одно дело просто поддержать идею, а другое — дать реальную возможность наладить массовое производство, выделить необходимые средства.

Одним словом, сложилась странная ситуация. Чистая вода нужна всем, очищать стоки нужно всем предприятиям. Метод высокоэффективный, дешев и универсален (надо добавить, что с его помощью можно на 98% освобождать воду и от эмульгирования нефти). Но на предприятиях, где приходится заниматься очисткой воды, либо не знают об электрометоде, либо не доверяют ему, предпочитают работать по старинке.

Наконец, есть организации, которые хотели бы воспользоваться электроочисткой, но требуют готовых установок. Но ведь не может же учебный институт превратиться в завод по изготовлению очистного оборудования!

Так что эту заметку следовало бы назвать не «электричество чистит воду», а «электричество может чистить воду». Одна надежда на то, что новым прогрессивным методом рано или поздно всерьез заинтересуются, и он будет все таки внедрён.