Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения

6.  Электрохимические установки для очистки питьевой воды"ИЗУМРУД"

(Функциональные характеристики, особенности, сравнение с бытовымиводоочистителями других систем, условия эксплуатации, биологические свойства очищенной воды) 

   В настоящее время на мировом рынке продается более тридцати тысяч разновидностей бытовых    систем очистки питьевой воды. Основными методами очистки воды в бытовых устройствах являются    сорбция (преимущественно с использованием активированного угля), фильтрация (микрофильтрация,    ультрафильтрация, обратный осмос), ионный обмен, ультрафиолетовое облучение, серебрение. 

  Широко  применяется комбинирование этих  методов.

   Сравнительно  недавно появились установки  нового поколения "Изумруд", в которых очистка воды    производится электрохимическим  и каталитическим способами. Эти  установки уникальны и не имеют    прямых аналогов. Вопрос о преимуществах и недостатках различных моделей бытовых    водоочистителей в конечном итоге будет решен потребителем и соответствующими    медико-биологическими и гигиеническими службами. Идеальных установок для очистки питьевой воды    не существует. Неизвестно также, какая вода в пределах характеристик, регламентированных ГОСТ,    является наилучшей для организма каждого конкретного человека. Здесь излагается точка зрения    разработчиков установок "Изумруд", основанная на собственных наблюдениях и на данных испытаний,    проведенных независимыми лабораториями и научными центрами. Водоочистители адсорбционного,    ионообменного, мембранного и адсорбционно-мембранного типа задерживают микроорганизмы,    которые размножаются на внутренних поверхностях установок, в порах сорбентов, на поверхности    фильтрующих мембран. Даже в тех случаях, когда выход из адсорбционной или мембранной системы    водоочистной защищен противомикробным фильтром, бактерии могут размножаться на выходной    поверхности противомикробного фильтра и на внутренних поверхностях выходных магистралей, что    является фактором эпидемиологического риска. Поэтому адсорбционные, ионообменные, мембранные    и комбинированные бытовые водоочистительные системы непригодны для работы с водой,    небезопасной в микробиологическом отношении.

   Установки  "Изумруд" свободны от указанного  недостатка , поскольку даже при  сверхвысоком    содержании  в исходной воде бактериальных  и вирусных тел 106 - 108 в одном  миллилитре (мл) после    очистки в установках "Изумруд" количество микроорганизмов в воде уменьшается до 10 - 102 на мл (на    пять-шесть порядков). Соответствующие данные получены при проведении анализов в лабораториях    Беркширской и Оклендской микробиологических служб (Великобритания). Кроме того, в момент    электрохимической обработки вода приобретает бактериостатические характеристики, аналогичные    свойствам родниковых вод. Вследствие этого выходные магистрали электрохимических    водоочистителей не подвергаются инфицированию. В процессе длительного хранения вода, очищенная    в установках "Изумруд", может утратить бактериостатические свойства.    Бактерицидные вещества, образующиеся в анодной камере электрохимического реактора, обладают    очень высокими антимикробными свойствами, намного превосходящими по эффективности обычные    антисептики (хлорамин и др.). Эти вещества, присутствующие в воде в пропорции 1 : 1000,    обеззараживают ее даже в случае интенсивного микробного обсеменения. При этом погибают не только    возбудители типичных желудочно-кишечных инфекций (возбудители дизентерии, сальмонеллеза,    холерный вибрин), но и экзотические патогенные микроорганизмы тропических стран. Этот факт    подтвержден наблюдениями сотрудников Британской компании Enigma во время Руандийского    кризиса, а также данными по обеззараживанию воды плавательных бассейнов в Москве и в г.    Лас-Вегас, Невада, США. В последнем случае успешно подавлялся рост "черных водорослей" (Black    Algae).

   Адсорбционные  устройства для доочистки питьевой воды (чаще угольные) имеют ограниченную    сорбционную емкость , которая заполняется со скоростью , зависящей от уровня загрязнений в    исходной воде: чем сильнее загрязнена вода , тем быстрее исчерпываются функциональные    возможности сорбента. После того как все сорбционные места в порах сорбента заняты различными    веществами (адсорбатами) , начинается процесс их десорбции. Этот процесс ускоряется при    бактериальном заражении установки. В результате качество воды, проходящей через отработанный    сорбент, ухудшается в еще большей степени. В зависимости от индивидуальных условий выход из    строя угольного водоочистителя по указанным причинам может наступить в сроки от нескольких дней    до нескольких месяцев. Следовательно, здесь необходим частый контроль качества воды и при    необходимости смена картриджа , а это не всегда возможно по организационным и экономическим    причинам. Кроме того угольные сорбенты и ионообменные смолы плохо удаляют из воды соединения    тяжелых металлов и избыточные минеральные компоненты.

   Мембранные  фильтры тонкой очистки согласно  рекламным данным задерживают  90-95 % всех    находящихся в  воде элементов и соединений, в том числе необходимые для  человека и животных    микро-  и ультрамикроэлементы (кальций, магний, калий, натрий, литий, серебро, фтор, йод и другие).    Как известно дистиллированная вода минерализацией менее 0,01 г/л заведомо непригодна для питья.    Регулярное употребление деминерализованной воды с содержанием солей менее 0,1 г/л обуславливает    физиологический дефицит полезных микро- и ультрамикроэлементов, что отрицательно сказывается на    состоянии здоровья населения некоторых регионов с низкоминерализованной водой и у полярников,    пьющих снеговую воду. В соответствии с ГОСТ 2874-82 минерализация питьевой воды не должна    превышать 1,0 г/л. Во многих городах России минерализация питьевой воды 0,2 - 0,5 г/л, после очистки    ее методом обратного осмоса или ультрафильтрации потребитель получит воду с концентрацией солей    0,01 - 0,05 г/л. Следовательно существующие системы мембранных водоочистителей, которые    пропускают "только воду", создают риск патологии, связанной с потреблением чрезмерно    обессоленной воды.

   Дефицит  микро- и ультрамикроэлементов  в организме может быть скорректирован специальной    диетой. Однако некоторые микро- и ультрамикроэлементы воды практически незаменимы.

   При  работе с водой минерализацией 0,1 - 0,5 г/л через электрохимический  реактор установки "Изумруд"    проходит ток силой 0,3 - 0,4 А.  В этом случае общая минерализация обработанной воды почти не    меняется, ионы тяжелых металлов переходят в форму нетоксичных и труднорастворимых гидроксидов    и гидроксидоксидов, микробы, находящиеся в воде, разрушаются, органические вещества, а также    неорганические токсические соединения (в том числе нитраты и нитриты) подвергаются анодной    окислительной деструкции. Сильные неорганические окислители (в том числе хлор) и сверхактивные    радикальные частицы инактивируются в реакционно-вихревой и каталитической камерах.    Эффективность удаления активного хлора и хлор содержащих окислителей в установках "Изумруд" не    менее 90 %.

   Некоторые  покупатели жалуются на присутствие  запаха хлора в воде, прошедшей  через установку. На    самом  деле это запах летучих сильных окислителей, который воспринимается как запах хлора. Период    жизни этих соединений не превышает нескольких десятков минут, а концентрация их очень мала и не    создает токсикологического риска. Водоочистители "Изумруд" не всегда устраняют присутствующие в    воде запахи. Однако в этих случаях интенсивность запаха свидетельствует, что постороннее    газообразное вещество улетучивается. Достаточно подвергнуть очищенную воду выстаиванию в    обычной посуде в течение нескольких часов и посторонние запахи исчезнут. В зависимости от типа    установки очищенная вода меняет величину ОВП, при этом кислотно-щелочные характеристики    очищенной воды близки к нейтральным значениям (рН = 7). Высокий ОВП и ряд других    физико-химических условий в анодной камере электрохимического реактора исключают образование    токсических хлорорганических веществ и обеспечивают полную окислительную деструкцию диоксинов,    если они содержатся в водопроводной воде. Физиологически полезные микро- и ультрамикроэлементы    (кальций, калий, магний, литий, фтор и другие) не образуют под влиянием электрохимической    обработки нерастворимых соединений и остаются в составе питьевой воды. По данным лаборатории    фирмы Oaklend Calvert Consaltants, Ltd (Engl.) при содержании в исходной воде ионов серебра 68 мкг/л в    очищенной воде содержание ионов серебра составило 56 мкг/л, то есть потерь серебра не было. В то    же время токсичные ионы металлов (меди, железа, олова, алюминия, ртути, цинка, хрома удалялись на    85-99,9%.

   Присутствующие в воде радионуклиды также превращаются в формы нерастворимых соединений,    которые частично оседают на катоде и удаляются при промывании установки. Если эти соединения    попадают с водой в желудочно-кишечный тракт, то они не всасываются в кровь и удаляются из    кишечника естественным путем.    Естественное свойство полезных для организма микро- и ультрамикроэлементов состоит в том, что в    результате окислительно-восстановительных реакций они не участвуют в образовании    труднорастворимых или нерастворимых комплексов. Это увеличивает вероятность участия этих    элементов в биохимических реакциях и делает их совместимыми с организмом. По этой же причине    полезные элементы не образуют нерастворимых комплексов при электрохимической обработке и    сохраняются в очищенной воде в ионизированной форме. В то же время элементы легко вступают в    химические комплексы, в том числе с белковыми соединениями. Как правило они денатурируют белок    и поэтому токсичны. Однако по причине склонности вступать в комплексы токсичные элементы при    электрохимической обработке переходят в нерастворимые и безопасные для организма формы.    Избирательное сохранение в воде полезных ионов и удаление вредных - уникальная естественная    особенность электрохимических водоочистителей.

   Гидроксиды  и гидроксидоксиды тяжелых металлов  могут растворятся в крепких  кислотах, в том числе в    соляной кислоте. Соляная кислота  в норме присутствует в желудочном  соке. Но желудочный сок сам  по    себе или в присутствии  перевариваемой пищевой массы представляет собой сложную органическую    среду, содержащую белки и полисахариды. Эти соединения играют роль внутренних адсорбентов    (энтеросорбентов), которые легко связывают молекулы гидроксидов и гидроксидоксидов. В таком виде    гидроксиды и гидроксидоксиды тяжелых металлов защищены от действия соляной кислоты. Поэтому    они не растворяются в желудке, а затем выводятся из организма естественным путем. Аналогичным    образом наши внутренние сорбенты связывают хлопья солей жесткости, оксидов железа. Эти    компоненты практически безвредны для организма. Однако их присутствие в питьевой воде меняет ее    вкус и нежелательно по эстетическим соображениям.    Избавиться от хлопьев солей жесткости или ржавчины можно только с помощью фильтрации.

   Электрохимическая обработка в этом случае малоэффективна. При работе с водой, содержащей    хлопьевидные взвеси, фильтры тонкой очистки воды быстро забиваются и выходят из строя.    Водоочистители "Изумруд" хорошо удаляют из воды фенол и тетрахлорэтилен (на 90 - 99,9% в    зависимости от исходной концентрации). Суммарное количество органических соединений в воде    после электрохимической очистки уменьшается на 1/3. В загрязненной питьевой воде большую    опасность представляют гидрофобные токсины. В результате анодного окисления эти токсины    переходят в относительно безвредные гидрофильные формы, которые легко удаляются из организма с    физиологическими выделениями.

   Таким  образом, электрохимическая очистка  воды в установках "Изумруд"  при правильной эксплуатации   обеспечивает:

• обеззараживание воды;
• эффективное удаление или инактивацию токсических элементов и соединений;
• удаление избыточных концентраций солей и компонент твердого осадка;
• направленное изменение ОВП и активацию воды при сохранении нейтральных
• кислотно-щелочных характеристик ;
• сохранение нормального количества биологически полезных микро- и ультрамикроэлементов.

   Ряд  элементов и соединений в процессе  электрохимической обработки подвергаются  трансформации    и остаются  в воде в измененном виде. Возникает вопрос: представляют ли эти вещества опасность    для здоровья потребителя? Ответ на подобный вопрос представляется оптимистическим. Дело в том,    что интенсивное окислительно-восстановительное воздействие лежит в основе универсального    механизма разрушения различных химических ядов. При этом образуются промежуточные менее    токсичные или нетоксичные продукты. Доказательством тому служат медицинские исследования    процессов прямой и непрямой электрохимической детоксикации крови (Н.А. Лопаткин, Ю.М. Лопухин.    Эфферентные методы в медицине. М. "Медицина". 1989. С. 320-340). Пропускание через кровь слабого    постоянного электрического тока или введение в сосудистую систему электрохимически    синтезированных окислителей сопровождалось значительным уменьшением общей токсичности крови    за счет разложения ядовитых продуктов и метаболических шлаков. Электрохимическая детоксикация    водных сред, в том числе питьевой воды основана на аналогичном принципе. Функциональная    особенность электрохимического реактора установок "Изумруд" состоит в том, что вода подвергается    раздельной (униполярной) обработке в анодной и катодной камерах, что повышает эффективность    обеззараживания и очистки.

   Установки  "Изумруд" не подвергаются  вторичному инфицированию микрофлорой. Однако    электрохимические водоочистители не предназначены для работы с деминерализованной или мутной    водой.

   Традиционные  фильтры тонкой очистки согласно  рекламным данным должны задерживать    подавляющую часть находящихся в воде элементов, соединений, частиц и микроскопических    организмов. С нашей точки зрения бытовые водоочистители мембранно-адсорбционного типа могут    подвергнутся заражению вторичной микрофлорой, удаляют из воды биологически полезные элементы,   не имеют механизма направленного действия на показатели ОВП и рН.

   При  пользовании бытовыми очистителями  воды разных систем риск потребителя  определяется    конкретными  условиями эксплуатции, соблюдением  инструкций по применению изделия,  сервисными    характеристиками и общей культурой работы с установкой.     Установки "Изумруд" имеют гигиенический сертификат и проходили медицинские испытания в ряде    клиник и научных центров г. Москвы (в Центре эфферентной медицины, в Центре колопроктологии, в    урологическом отделении Городской клинической больницы N 67, в Бассейновой больнице N 6, в    Госпитале ветеранов войны), г. Санкт-Петербурга (Санкт-Петербургская государственная медицинская    академия им. И.И.Мечникова, детский сан. "Огонек" и т. д.).

   Ресурс водоочистителей "Изумруд" не менее 1000000 л без замены работающего элемента при    правильном уходе за установкой. Водоочистительные системы адсорбционно-мембранного действия в    реальных условиях эксплуатции имеют ресурс работы около полугода, после чего они выходят из строя    или требуют смены рабочих фильтров. Относительное неудобство, связанное в регулярными    промывками установок "Изумруд" компенсируется экономической выгодой и качеством    обработанной воды.   

   Представление  о том, что в процессе очистки воды с помощью фильтрующих или сорбирующих    устройств возможно задержать все вредные вещества и сохранить полезные является ошибочным.    Разделить по признаку полезности десятки тысяч различных растворенных веществ принципиально    невозможно фильтрационными и сорбционными методами как взятыми отдельно, так и в любых    возможных сочетаниях. Кроме того, концентрирование содержащихся в воде полезных или вредных    веществ на поверхности фильтрующих мембран или в порах сорбента всегда приводит в первую    очередь к задерживанию микроорганизмов, к ускорению их размножения и усиленному выделению    микробных токсинов в воду при одновременном резком снижении фильтрующей или сорбирующей    способности активных элементов водоочистительного устройства. Очистка воды в установках    "Изумруд" основана на использовании процессов окисления и восстановления, благодаря которым    разрушаются и нейтрализуются все токсические вещества в природе. В установках "Изумруд"    природные процессы естественной окислительно-восстановительной деструкции и нейтрализации    токсических веществ ускоряются многократно за счет прямых электрохимических реакций, а также    благодаря участию в процессах очистки электрохимически синтезированных из самой очищаемой воды    и растворенных в ней солей высокоактивных реагентов: озона, атомарного кислорода, пероксидных    соединений, диоксида хлора, короткоживущих свободных радикалов. Это обеспечивает высокую    эффективность и экологическую безопасность процесса очистки воды в сравнении с другими    известными методами.