Использование диафрагменного электрического разряда для обеззараживания воды плавательных бассейнов/Diaphragm Electrical Discharge Application for Disinfection of Water in Swimming Pools

Использование диафрагменного электрического разряда для обеззараживания воды плавательных бассейнов

Лапшакова К. А., Новокрещенов А. С., Суворов И. В., Шеханов А. С., Юрченко Ю. В., Читинский государственный университет, Чита, Россия

В последние годы во всех регионах Российской Федерации активно сооружают и эксплуатируют общественные и частные бассейны и аквапарки. Из-за высокой стоимости и дефицита пресную воду в бассейнах используют по принципу циркуляции. Обеззараживают воду чаще всего хлорированием, озонированием, введением активного кислорода.

При хлорировании применяют жидкий хлор и хлорную известь, введение которых в воду сопровождается образованием хлорноватистой и соляной кислот. Недостатки этого метода:
—   неполнота обеззараживания (некоторые штаммы, а также споры, вирусы, цисты простейших и яйца гельминтов устойчивы к хлору);
—   образование токсичных и канцерогенных соединений (например, хлороформа и других хлорорганических веществ), оказывающих вредное воздействие на здоровье человека, раздражающих органы дыхания, кожу и слизистые ткани;
—   коррозия оборудования.

Озонирование воды осуществляется путем контакта воды с озоном. К недостаткам метода следует отнести:
—   высокую стоимость оборудования и значительные эксплуатационные затраты;
—   быстрое улетучивание озона из воды, что значительно сокращает его «последействие» и повышает вероятность повторного заражения;
—   образование токсичных и канцерогенных соединений.

Для обеззараживания воды в частных бассейнах в качестве альтернативы хлорированию применяют активный кислород — очень эффективный окислитель. Дозируют препараты непосредственно в воду бассейна. При таком способе обеззараживания отсутствуют запахи и снижается воздействие на кожу. Недостатки метода:
—   высокая стоимость;
—   ограниченная применимость (эффективен для бассейнов с малой нагрузкой);
—   коррозия оборудования;
—   ручное дозирование препаратов непосредственно в воду бассейна.

Вода, используемая в бассейнах, не должна оказывать раздражающего воздействия на слизистую оболочку глаз, кожу и вызывать интоксикацию при дыхании и глотании. Необходимо исключить возможность передачи через воду вирусных, грибковых, бактериальных и паразитических заболеваний. Пресная вода, поступающая в ванну плавательного бассейна, должна отвечать гигиеническим требованиям, предъявляемым к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения.

Коллектив кафедры электроснабжения Читинского государственного университета имеет положительный опыт внедрения технологий обеззараживания воды, в частности в 2007 г. на очистных сооружениях пгт Новоорловский Забайкальского края. Опыт эксплуатации показал высокую эффективность предложенного технического решения.

По нашему мнению, один из наиболее перспективных методов обеззараживания — обработка воды электрическим разрядом. Метод высокоэффективен (в том числе по отношению к устойчивым к хлорированию и озонированию микроорганизмам), реализуется в компактных установках. Относительно легко можно организовать контроль технологического процесса и автоматизировать его. Обработанная вода длительное время сохраняет высокие ранозаживляющие и бактерицидные свойства.

Предварительный анализ показал перспективность применения диафрагменного электрического разряда.

Схема разрядной камеры и общий вид установки для обеззараживания воды представлены соответственно на рис. 1 и 2.

Разрядная камера (см. рис. 1) представляет собой емкость из диэлектрического материала, разделенную диэлектрической мембраной. Внутри камеры находятся медные электроды, расстояние между которыми 35—55 мм. Источником питания служит повышающий трансформатор 220/2 400 В с частотой 50 Гц. Блок управления состоит из повышающего трансформатора 220/2 400 В и тиристорного регулятора напряжения, а вспомогательное оборудование — из системы воздушного охлаждения обработанной воды и измерительного вольтметра.

Вода поступает в разрядную камеру, в которой, протекая через отверстия диафрагмы, подвергается воздействию электрического разряда, в результате чего образуются в основном следующие частицы:
— атомы металлов, вышедшие из материала электродов в различном состоянии возбуждения и ионизации, мельчайшие частицы меди;
— активные кислород-водородные соединения, главным образом радикалы. Образующиеся при разряде в жидкости в достаточном количестве атомарный кислород О, озон О₃, кислород О₂, перекись водорода Н₂О₂, гидроксильные НО и гидропероксильные НО₂радикалы способны разложить любое органическое соединение вплоть до полной минерализации (до СО₂ и Н₂О) или до форм, которые легко подвергаются биодеградации. Присутствующие в воде соли тяжелых металлов окисляются до высших оксидов.

Обработанная в разрядной камере вода осветляется механическими фильтрами с зернистой загрузкой, состоящей из цеолита и активированного угля в соотношении 10 : 1.

При определенном среднем значении удельной энергии разряда микроорганизмы гибнут. Эффект обеззараживания достаточно стабилен и не зависит от химического состава воды. Вода, обработанная электрическим разрядом, сохраняет бактерицидные свойства от нескольких недель до двух месяцев. При диафрагменном электрическом разряде несколько факторов действуют одновременно, что обеспечивает синергетический эффект и надежное обеззараживание воды.

В настоящее время работы по изучению влияния различных факторов на процесс очистки и обеззараживания воды плавательных бассейнов и усовершенствованию технологии диафрагменного разряда продолжаются.