Техника - молодёжи 1998-05, страница 8

ВЫСТАВКИ

О том, что питьевую воду хлорируют, известно, думаю, каждому. Растворенный газ убивает бактерии и вирусы. Но уверен, не все знают о совете специалистов: прежде чем воду пить, надо дать ей 2-3 ч отстояться, чтобы весь хлор вышел. Он вреден не только для микроорганизмов, но и для человека.

Правда, сегодня мы уже можем выбрать, что пить, ведь появились самые разнообразные фильтры, а в пластмассовых бутылях даже продается суперчистая отечественная и зарубежная вода.

А вот со сточными водами — просто беда. Они сливаются в водоемы без обеззараживания. Если бы вы однажды увидели под микроскопом каплю, взятую из Москвы-реки, то обходили бы ее за версту. Бактерии, нахально размножаясь на ваших глазах, образуют целые колонии. Самые безобидные — всевозможные кишечные палочки, сальмоне-лы. А попадаются разносчики и брюшного тифа, и холеры.

Что же делать со сточными водами? Хлорировать? Озонировать? Очень опасно. В воде образуются мутагенные и канцерогенные соединения, омертвляющие водоемы. В них погибнут не только вредные, но и полезные организмы, в частности планктон.

Над проблемой ломают голову во всем мире. В Европе решение пока не принято, продолжают думать и сливать. В Америке начали действовать. Метод выбрали, что называется, в «лоб».

Суть в следующем. Давно известно, что мощный ультрафиолет уничтожает бактерии. Вот и взяли американцы и канадцы УФ-лампы, собрали из них многослойные решетки, чем-то напоминающие «китовые усы», и опустили в сточную воду. Естественно, она стала чище.

У этого метода есть одно очень существенное достоинство: низкая энергоемкость, около 0,1 -0,2 кВт-ч/м³. А вот недостатков хоть отбавляй. Скажем, малое дальнодействие: свет убивает бактерии на расстоянии не более 5-6 см. Отсюда — следующий минус: для установки большой производительности требуется очень много ламп, работающих в крайне неблагоприятных условиях — ведь кругом вода. К примеру, на уже действующих станциях очистки производительностью 1 млн м³ в сутки их около 2-3 тыс.! Очевидно, обслуживающий персонал ежедневно только и занимается заменой вышедших из строя УФ-ламп.

И это не все. Ультрафиолет капризен, «работает» лишь с чистой водой, мутная ему не подходит — значит, необходима предварительная очистка.

Словом, забот с обеззараживанием ультрафиолетом хватает. Наверное, только очень богатые и сильно пекущиеся о своем здоровье жители США и Канады могли взять на вооружение этот способ. Остальные ждут, когда появится другой, более простой и эффективный.

Так что не случайно повышенным интересом на Всемирном Салоне изобретений «Брюссель-Эврика-97» пользовался и, в конце концов, был удостоен

БАКТЕРИЯ

золотой медали метод, разработанный специалистами Исследовательского Центра им.М.В.Келдыша — Ю.А.Наге-лем, И.В.Уваровой, О.А.Зарковым и А.П.Комаровой.

Они предложили уничтожать бактерии с помощью ударной волны, генерируемой импульсным электрическим разрядом. Для этого вначале заражается емкостной накопитель энергии (батареи конденсаторов), затем он разряжается через электроды, погруженные в жидкость, которой заполнена электроразрядная камера (металлический проточный канал, лоток и т.д.). Вот, собственно, и все.

С одной стороны, вроде бы ничего нового. Ведь еще в 50-х гг. патент на такой метод получил ленинградский инженер Л.А.Юткин. Но идея осталась нереализованной, так как энергоемкость процесса была колоссальной — 1 кВт-ч/м³. Каждый убитый вирус оказывался поистине золотым.

Ныне инженеры «оборонки», занимающиеся импульсной техникой, вернулись к старой идее, но сумели уменьшить энергоемкость в 30—50 раз. За счет чего? В принципе, все просто. У Юткина не было той элементной базы, которая появилась только совсем недавно.

Здесь надо пояснить, как должно быть организовано «убийство» бактерий, чтобы оно было эффективным. Во-первых, необходимо накопленную в конденсаторах энергию сбрасывать в воду полностью, без потерь в других элементах электрической цепи. И, во-вторых, как можно быстрей. В таком случае образующаяся ударная волна будет максимально интенсивной при малых затратах электроэнергии.

Электроимпульсное обеззараживание жидкости.

Как это сделать? Тот, кто знаком с электротехникой в пределах школьного курса, сообразит: надо предельно уменьшить в контуре «конденсатор — электроды» любой индуктивности.

— Если вы расположите провода, подводящие ток к электродам, произвольно, как бог на душу положит, никакого эффекта не будет, — объясняет доктор технических наук Ю.А.Нагель. — Известно, что индуктивность цепи прямо пропорциональна зазору между проводами и обратно — их площади. Поэтому расстояние пришлось выбрать менее 1 мм. С другой стороны, токи в цепи огромные, доходят до мегампера. Чтобы исключить пробой, приходится применять специальные изоляционные материалы, которых у Юткина не было. Кроме того, тогда не выпускались импульсные конденсаторы, обладающие очень малой индуктивностью.

В результате применения этих новинок удалось добиться, чтобы конденсатор сбрасывал запасенную энергию почти полностью за несколько микросекунд, а передний фронт импульса тока разряда нарастал со скоростью более 10'° А/с. За счет чего давление во фронте ударной волны достигает 50 кбар. Этого вполне хватает для уничтожения любых бактерий на расстоянии около 1 м от электродов.

Но малая индуктивность — лишь одно из ноу-хау в изобретении наших специалистов. Второе — высокий ресурс самого разрядного узла. Дело в том, что он подвергается мощным механическим нагрузкам, составляющим десятки килобар. Пока срок его работы еще недостаточен, но, в принципе, уже ясно, как довести ресурс до полугода.

В Центре действуют две пилотные установки производительностью в сутки 10 м³ и 50 тыс. м³, на которых идет об-

— Мы показали, что всего пары электродов, при напряжении зарядки конденсаторов 20—25 кВ, достаточно, чтобы в сутки обеззараживать 100 тыс.м³ воды,— говорит Ю.Нагель,— Для сравнения: если применять ультрафиолет, то для дезинфекции того же количества жидкости потребуется несколько сотен ламп. А в принципе можно создать установки самой различной производительности, вплоть до 10⁶ м³ в сутки.

Понятно, что описанный метод может применяться для обеззараживания не только сточных вод и питьевой воды, но и любых жидкостей — молока, соков и т.д.

К описанным установкам уже проявляют интерес водоканаль-ные службы и во-дохозяйства крупных городов России, представители фирм Индии, Сирии, Югославии. ■

ТЕХНИК А - М О Л О ДЕЖИ 5 '9 8

KB