Северо-западный государственный технический университет
                         
 Курсовая работа по дисциплине: Инженерная защита окружающей среды пром. предприятий.

«Очистка  воды »
                                                                
                                                                 Студентка: Мулогалиева Л.А

                                                      Группа: 3302(280202)

                                        ПиСОБ 5 курс

                                                Шифр 6260300013
                                                               

                                                                2010г
Содержание

1.    Введение…………………………………………………….....…3

2.    Источники загрязнения внутренних водоёмов…....………..….4

3.    Методы очистки сточных вод………………….….........……….8

4.    Электрохимическая активация……….………………………..11

5.    Некоторые области эффективного применения электрохимической активации………………………………...14

6.     Электрохимические установки СТЭЛ……………………...……....17

     7. Заключение ………………..…………………………………...26
     8. Список литературы………………………………………...…..27



        1.Введение
Вода - ценнейший природный ресурс. Она играет исключительную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни. Огромное значение вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Общеизвестна необходимость ее для бытовых потребностей человека, всех растений и животных. Для многих живых существ она служит средой обитания.
Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского хозяйства, значительное расширение площадей орошаемых земель, улучшение культурно-бытовых условий и ряд других факторов все больше усложняет проблемы обеспечения водой.
Потребности в воде огромны и ежегодно возрастают. Ежегодный расход воды на земном шаре по всем видам водоснабжения составляет 3300-3500 км3. При этом 70% всего водопотребления используется в сельском хозяйстве.
Много воды потребляют химическая и целлюлозно-бумажная промышленность, черная и цветная металлургия. Развитие энергетики также приводит к резкому увеличению потребности в воде. Значительное кол-во воды расходуется для потребностей отрасли животноводства, а также на бытовые потребности населения. Большая часть воды после ее использования для хозяйственно-бытовых нужд возвращается в реки в виде сточных вод.
Дефицит пресной воды уже сейчас становится мировой проблемой. Все более возрастающие потребности промышленности и сельского хозяйства в воде заставляют все страны, ученых мира искать разнообразные средства для решения этой проблемы.
На современном этапе определяются такие направления рационального использования водных ресурсов: более полное использование и расширенное воспроизводство ресурсов пресных вод; разработка новых технологических процессов, позволяющих предотвратить загрязнение водоемов и свести к минимуму потребление свежей воды.
2. Источники загрязнения внутренних водоемов



Под загрязнением водных ресурсов понимают любые изменения физических, химических и биологических свойств воды в водоемах в связи со сбрасыванием в них жидких, твердых и газообразных веществ, которые причиняют или могут создать неудобства, делая воду данных водоемов опасной для использования, нанося ущерб народному хозяйству, здоровью и безопасности населения
Загрязнение поверхностных и подземных вод можно распределить на такие типы:
механическое - повышение содержания механических примесей, свойственное в основном поверхностным видам загрязнений;
химическое - наличие в воде органических и неорганических веществ токсического и нетоксического действия;
бактериальное и биологическое - наличие в воде разнообразных патогенных микроорганизмов, грибов и мелких водорослей;
радиоактивное - присутствие радиоактивных веществ в поверхностных или подземных водах;
тепловое - выпуск в водоемы подогретых вод тепловых и атомных ЭС.
Основными источниками загрязнения и засорения водоемов является недостаточно очищенные сточные воды промышленных и коммунальных предприятий, крупных животноводческих комплексов, отходы производства при разработке рудных ископаемых; воды шахт, рудников, обработке и сплаве лесоматериалов; сбросы водного и железнодорожного транспорта; отходы первичной обработки льна, пестициды и т.д. Загрязняющие вещества, попадая в природные водоемы, приводят к качественным изменениям воды, которые в основном проявляются в изменении физических свойств воды, в частности, появление неприятных запахов, привкусов и т.д.); в изменении химического состава воды, в частности, появление в ней вредных веществ, в наличии плавающих веществ на поверхности воды и откладывании их на дне водоемов.
Производственные сточные воды загрязнены в основном отходами и выбросами производства. Количественный и качественный состав их разнообразен и зависит от отрасли промышленности, ее технологических процессов; их делят на две основные группы: содержащие неорганические примеси, в т.ч. и токсические, и содержащие яды.
К первой группе относятся сточные воды содовых, сульфатных, азотно-туковых заводов, обогатительных фабрик свинцовых, цинковых, никелевых руд и т.д., в которых содержатся кислоты, щелочи, ионы тяжелых металлов и др. Сточные воды этой группы в основном изменяют физические свойства воды.
Сточные воды второй группы сбрасывают нефтеперерабатывающие, нефтехимические заводы, предприятия органического синтеза, коксохимические и др. В стоках содержатся разные нефтепродукты, аммиак, альдегиды, смолы, фенолы и другие вредные вещества. Вредоносное действие сточных вод этой группы заключается главным образом в окислительных процессах, вследствие которых уменьшается содержание в воде кислорода, увеличивается биохимическая потребность в нем, ухудшаются органолептические показатели воды.
Нефть и нефтепродукты на современном этапе являются основными загрязнителями внутренних водоемов, вод и морей, Мирового океана. Попадая в водоемы, они создают разные формы загрязнения: плавающую на воде нефтяную пленку, растворенные или эмульгированные в воде. Нефтепродукты, осевшие на дно тяжелые фракции и т.д. При этом изменяется запах, вкус, окраска, поверхностное натяжение, вязкость воды, уменьшается кол-во кислорода, появляются вредные органические вещества, вода приобретает токсические свойства и представляет угрозу не только для человека. 12 г нефти делают непригодной для употребления тонну воды.
Довольно вредным загрязнителем промышленных вод является фенол. Он содержится в сточных водах многих нефтехимических предприятий. При этом резко снижаются биологические процессы водоемов, процесс их самоочищения, вода приобретает специфический запах карболки.

На жизнь населения водоемов пагубно влияют сточные воды целлюлозно-бумажной промышленности. Окисление древесной массы сопровождается поглощением значительного количества кислорода, что приводит к гибели икры, мальков и взрослых рыб. Волокна и другие нерастворимые вещества засоряют воду и ухудшают ее физико-химические свойства. На рыбах и на их корме - беспозвоночных - неблагоприятно отражаются молевые сплавы. Из гниющей древесины и коры выделяются в воду различные дубильные вещества. Смола и другие экстрактивные продукты разлагаются и поглощают много кислорода, вызывая гибель рыбы, особенно молоди и икры. Кроме того, молевые сплавы сильно засоряют реки, а топляк нередко полностью забивает их дно, лишая рыб нерестилищ и кормовых мест.
Атомные электростанции радиоактивными отходами загрязняют реки. Радиоактивные вещества концентрируются мельчайшими планктонными микроорганизмами и рыбой, затем по цепи питания передаются другим животным. Установлено, что радиоактивность планктонных обитателей в тысячи раз выше, чем воды, в которой они живут.
Сточные воды, имеющие повышенную радиоактивность (100 кюри на 1л и более), подлежат захоронению в подземные бессточные бассейны и специальные резервуары.
Рост населения, расширение старых и возникновение новых городов значительно увеличили поступление бытовых стоков во внутренние водоемы. Эти стоки стали источником загрязнения рек и озер болезнетворными бактериями и гельминтами. В еще большей степени загрязняют водоемы моющие синтетические средства, широко используемые в быту. Они находят широкое применение также в промышленности и сельском хозяйстве. Содержащиеся в них химические вещества, поступая со сточными водами в реки и озера, оказывают значительное влияние на биологический и физический режим водоемов. В результате снижается способность вод к насыщению кислородом, парализуется деятельность бактерий, минерализующих органические вещества.
Вызывает серьезное беспокойство загрязнение водоемов пестицидами и минеральными удобрениями, которые попадают с полей вместе со струями дождевой и талой воды. В результате исследований, например, доказано, что инсектициды, содержащиеся в воде в виде суспензий растворяются в нефтепродуктах, которыми загрязнены реки и озера. Это взаимодействие приводит к значительному ослаблению окислительных функций водных растений. Попадая в водоемы, пестициды накапливаются в планктоне, бентосе, рыбе, а по цепочке питания попадают в организм человека, действуя отрицательно как на отдельные органы, так и на организм в целом.
В связи с интенсификацией животноводства все более дают о себе знать стоки предприятий данной отрасли сельского хозяйства.
Сточные воды, содержащие растительные волокна, животные и растительные жиры, фекальную массу, остатки плодов и овощей, отходы кожевенной и целлюлозно-бумажной промышленности, сахарных и пивоваренных заводов, предприятий мясо-молочной, консервной и кондитерской промышленности, являются причиной органических загрязнений водоемов.
В сточных водах обычно около 60% веществ органического происхождения, к этой же категории органических относятся биологические (бактерии, вирусы, грибы, водоросли) загрязнения в коммунально-бытовых, медико-санитарных водах и отходах кожевенных и шерстомойных предприятий.
Нагретые сточные воды тепловых ЭС и др. производств причиняют “тепловое загрязнение”, которое угрожает довольно серьезными последствиями: в нагретой воде меньше кислорода, резко изменяется термический режим, что отрицательно влияет на флору и фауну водоемов, при этом возникают благотворные условия для массового развития в водохранилищах сине-зеленых водорослей - так называемого “цветения воды” Загрязняются реки и во время сплава, при гидроэнергетическом строительстве, а с началом навигационного периода увеличивается загрязнение судами речного флота.



3. Методы очистки сточных вод.



В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно- бытовые сбросы были невелики, реки сами справлялись с  ними. В наш индустриальный век в связи с резким увеличением отходов водоемы уже не справляются со столь значительным загрязнением. Возникла необходимость обезвреживать, очищать сточные воды и утилизировать их.

Очистка сточных вод - обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ. Освобождение сточных вод от загрязнения- сложное производство. В нем, как и в любом другом производстве имеется сырье (сточные воды) и готовая продукция (очищенная вода)
Методы очистки сточных вод можно разделить на механические, химические, физико-химические и биологические, когда же они применяются вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным. Применение того или иного метода в каждом конкретном случае определяется характером загрязнения и степенью вредности примесей.
Сущность механического метода состоит в том, что из сточных вод путем отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси. Грубодисперсные частицы в зависимости от размеров улавливаются решетками, ситами, песколовками, септиками, навозоуловителями различных конструкций, а поверхностные загрязнения - нефтеловушками, бензомаслоуловителями, отстойниками и др. Механическая очистка позволяет выделять из бытовых сточных вод до 60-75% нерастворимых примесей, а из промышленных до 95%, многие из которых как ценные примеси, используются в производстве.
Химический метод заключается в том, что в сточные воды добавляют различные химические реагенты, которые вступают в реакцию с загрязнителями и осаждают их в виде нерастворимых осадков. Химической очисткой достигается уменьшение нерастворимых примесей до 95% и растворимых до 25%
При физико-химическом методе обработки из сточных вод удаляются тонко дисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушаются органические и плохо окисляемые вещества, чаще всего из физико-химических методов применяется коагуляция, окисление, сорбция, экстракция и т.д. Широкое применение находит также электролиз. Он заключается в разрушении органических веществ в сточных водах и извлечении металлов, кислот и других неорганических веществ. Электролитическая очистка осуществляется в особых сооружениях - электролизерах. Очистка сточных вод с помощью электролиза эффективна на свинцовых и медных предприятиях, в лакокрасочной и некоторых других областях промышленности.
Загрязненные сточные воды очищают также с помощью ультразвука, озона, ионообменных смол и высокого давления, хорошо зарекомендовала себя очистка путем хлорирования.
Среди методов очистки сточных вод большую роль должен сыграть биологический метод, основанный на использовании закономерностей биохимического и физиологического самоочищения рек и других водоемов. Есть несколько типов биологических устройств по очистке сточных вод: биофильтры, биологические пруды и аэротен0ки.
В биофильтрах сточные воды пропускаются через слой крупнозернистого материала, покрытого тонкой бактериальной пленкой. Благодаря этой пленке интенсивно протекают процессы биологического окисления. Именно она служит действующим началом в биофильтрах.
В биологических прудах в очистке сточных вод принимают участие все организмы, населяющие водоем.
Аэротенки - огромные резервуары из железобетона. Здесь очищающее начало - активный ил из бактерий и микроскопических животных. Все эти живые существа бурно развиваются в аэротенках, чему способствуют органические вещества сточных вод и избыток кислорода, поступающего в сооружение потоком подаваемого воздуха. Бактерии склеиваются в хлопья и выделяют ферменты, минерализующие органические загрязнения. Ил с хлопьями быстро оседает, отделяясь от очищенной воды. Инфузории, жгутиковые, амебы, коловратки и другие мельчайшие животные, пожирая бактерии, неслипающиеся в хлопья, омолаживают бактериальную массу ила.
Сточные воды перед биологической очисткой подвергают механической, а после нее для удаления болезнетворных бактерий и химической очистке, хлорированию жидким хлором или хлорной известью. Для дезинфекции используют также другие физико-химические приемы (ультразвук, электролиз, озонирование и др.)
Биологический метод дает большие результаты при очистке коммунально-бытовых стоков. Он применяется также и при очистке отходов предприятий нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности, производстве искусственного волокна.



4. Электрохимическая активация - экологически чистые технологии настоящего и будущего, новый подход к решению экологических проблем цивилизации.
Техническая цивилизация не может существовать без использования технологических водных растворов и чистой воды. Ежедневно в мире приготавливаются миллионы кубических метров различных растворов из предварительно очищенной воды и химических реагентов, получаемых из природного минерального сырья. Ежедневно миллионы кубометров отработанных технологических растворов подвергают очистке перед сбросом в канализацию, пытаясь освободить от вредных веществ. Однако, возвращение воды в исходное состояние после очистки принципиально невозможно вследствие термодинамических ограничений. В результате подобной деятельности человека проявились опасные тенденции в природе.
Запасы пресной воды в мире неуклонно уменьшаются по причине все возрастающей ее минерализации. В последние десятилетия резко возросла доля ионов тяжелых металлов в общем солесодержании природных вод. Постоянно увеличивается концентрация растворенных пестицидов, удобрений, моющих средств, нефтепродуктов. Все больше усилий необходимо затрачивать, чтобы получить воду, пригодную для питья, питания котлов тепло- и электростанций, полива растений и производства различных изделий: машин, станков, мебели, тканей, лекарств, бытовой техники.
Снижается доступность минеральных сырьевых ресурсов Земли. Возрастает стоимость добычи, транспорта, конечных продуктов их переработки: кислот, щелочей, окислителей, восстановителей, коагулянтов и других химических реагентов, которые обычно используются как для приготовления различных технологических водных растворов, так и для очистки питьевой и сточной воды. Усложняются системы очистки использованных технологических растворов, увеличивается стоимость процессов очистки.
Наиболее широко распространенные в мире методы очистки питьевой воды и отработанных водных растворов основаны на моделировании природных процессов - фильтрации, сорбции, ионного обмена. Однако, установки в которых реализованы указанные процессы, нуждаются в регенерации и периодической замене основного рабочего элемента: фильтров, сорбентов, ионообменных смол. При этом возникают проблемы с утилизацией отработанных материалов, а также сохраняется необходимость восполнения их потерь путем производства из невозобновляемых сырьевых запасов новых материалов взамен отработанных. Очевидно, стратегия наименьшего экологического ущерба при сохранении достигнутого уровня жизни населения Земли или при его улучшении, должна быть основана на использовании технологий, позволяющих обеспечить минимально возможное вовлечение в производственно-хозяйственную деятельность человека природных минеральных сырьевых ресурсов, которые в естественном состоянии (месторождения полезных ископаемых) не представляют угрозы окружающей среде, но после серии различных технологических преобразований рассеиваются в виде растворимых в воде соединений. Одним из естественных процессов, имеющих самое широкое распространение в живой и неживой природе является электрохимическое преобразование веществ, т.е. окислительно-восстановительные реакции, связанные с удалением или присоединением электрона. Этот природный процесс более эффективен в сравнении с вышеназванными. Теоретические расчеты показывают, что потенциальные возможности электрохимического кондиционирования воды (очистки, умягчения, опреснения, обеззараживания и т.д.) более чем в 100 раз превосходят фильтрационные, сорбционные и ионообменные методы по экономичности, скорости и качеству. Кроме того, электрохимические реакции позволяют без дополнительных затрат химических реагентов преобразовать пресную или слабосолоноватую природную воду в высокоактивный технологический раствор, обладающий практически любыми необходимыми функциональными свойствами.

Эти теоретические расчеты получили полное практическое подтверждение благодаря появлению в 1972 году нового направления прикладной электрохимии - электрохимической активации воды и водных растворов (ЭХА) и созданным в 1989 - 1990 годах компактным модульным проточным диафрагменным электрохимическим реакторам РПЭ. Реакторы РПЭ принципиально отличаются от известных электрохимических устройств. Конструкция и технология их использования в различных областях промышленности, сельского хозяйства, медицины непрерывно совершенствуются коллективом исследователей, развивающим это научное направление.
Электрохимическая активация представляет собой самостоятельную область прикладной электрохимии наряду с традиционными, такими как электрохимическое производство водорода, кислорода, хлора, щелочей или гальванотехника, и имеет несколько принципиальных особенностей. Термин электрохимическая активация (ЭХА) появился в результате серии исследований, которыми было установлено, что жидкости, подвергнутые униполярному (анодному или катодному) электрохимическому воздействию переходят в термодинамически неравновесное состояние и в течение времени релаксации проявляют аномально высокую химическую активность. Этот термин был введен в науку академиком российской академии медико-технических наук В.М. Бахиром. В отличие от известных электрохимических процессов, исходным веществом в процессах электрохимической активации являются разбавленные водно-солевые растворы, пресная или слабоминерализованная вода, т.е. жидкости низкой электропроводностью. Конечным продуктом ЭХА являются не концентрированные химические вещества, а активированные растворы, т.е. низкоминерализованные жидкости в метастабильном состоянии. Электрохимическая активация практически не используется как самостоятельный технологический процесс. Ее целью является уменьшение или полное исключение расхода химических реагентов, снижение загрязненности растворов, повышение качества целевых продуктов, сокращение времени, повышение эффективности и упрощение различных технологических процессов. Иными словами ЭХА используется для создания высокоэффективных и экологически чистых технологий в различных областях человеческой деятельности. Практически в любой области человеческой деятельности, там, где имеется соприкосновение с жидкостью, могут использоваться технологии ЭХА.


5. Некоторые области эффективного применения электрохимической активации


Ниже приведена краткая информация о некоторых технологиях с использованием электрохимической активации, проверенных экспериментально и защищенных авторскими правами.
В КОММУНАЛЬНОМ ХОЗЯЙСТВЕ.
Обеззараживание воды в бассейне проводится при помощи нейтрального анолита, вырабатываемого в установках типа СТЭЛ. При добавлении анолита снижается жесткость и изменяется структура воды, что оказывает благоприятное воздействие на кожу купающихся. Обработка сточных вод с целью их обеззараживания и окислительной деструкции токсичных органических соединений. Обеззараживание воды в системе городского питьевого водоснабжения без использования жидкого хлора при помощи нейтрального анолита и добавляемого в воду в соотношении 1:1000. Данный способ прошел апробацию в ряде регионов России и продемонстрировал возможность исключения образования токсичных вторичных продуктов хлорирования и сокращения затрат на процесс кондиционирования воды в 8 - 10 раз по сравнению с лучшими зарубежными и отечественными технологиями. Свойства растворов АН и К позволяют использовать их на различных стадиях прачечного производства (замачивание, стирка, прополаскивание, отбеливание). Опыт эксплуатации установок СТЭЛ в прачечном производстве Ташкента, Санкт-Петербурга, Одессы, Москвы и других городов позволяет сделать следующие выводы :
применение растворов АН и К показало их высокую эффективность как основногокомпонента процесса стирки. при использовании этих растворов почти на 70 % сокращается расход пергидроля,применяемого в процессе стирки для отбеливания, значительно сокращается расходсинтетических моющих средств. При дезинфекции белья (что особенно важно для бельямедицинского назначения) можно полностью отказаться от традиционных хлорсодержащихдезинфицирующих средств. Сокращается время стирки.

В АГРОПРОМЫШЛЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ.
Технология силосования зеленых кормов с использованием в качестве консерванта электрохимически активированного раствора позволяет исключить дорогостоящие и дефицитные консерванты при одновременном повышении качества, сохранности и питательной ценности силоса, исключить загрязнение окружающей среды.
Технология хранения овощей (моркови, сахарной свеклы, капусты, картофеля) и фруктов (мандаринов, черешен, яблок, винограда, вишен) с использованием в качестве обеззараживающего и консервирующего средства электрохимически активированных растворов, позволяет исключить ксенобиотические химические препараты, повысить на 50-300 % сроки хранения плодоовощной продукции (по сравнению с известными лучшими способами хранения), сохранить витаминный состав и сахаристость, подавить развитие грибковых и вирусных заболеваний плодов растений, повысить устойчивость сохраняемой продукции к неблагоприятным условиям хранения (перепады температур, влажности, тряска при транспортировке).
Замачивание семян растений перед посадкой в электрохимически катодно активированной воде и их полив электрохимически активированной водой увеличивает урожай на 10-15 %.
Поение птиц электрохимически активированной водой ускоряет их рост и развитие на 10 %, уменьшает расход кормов на 15 %, сокращает падеж на 80 %.
Обработка тушек птицы электрохимически активированной водой повышает их сохранность и улучшает товарный вид за счет полного удаления перьев при пониженной температуре.
В МЕДИЦИНЕ.
Дезинфекция, предстерилизационная очистка и стерилизация изделий из металла несложной конфигурации (скальпели, пинцеты и т.п.), из металла сложной конфигурации (иглы, ранорасширители, щипцы для удаления зубов и т.п.), боров зубных разных, изделий из стекла (пробирки, капилляры и т.п.), из резины (катетеры, зонды и т.п.), из силиконовой резины (дренажи протезы и т.п.), перчаток резиновых, эндотрахеальных трубок, капиллярных и пластинчатых диализаторов и оксигенаторов, эндоскопов.
Дезинфекция и мойка посуды, игрушек, поверхностей, покрытых пластиком, масляной краской, линолеумом, санитарно-уборочного инвентаря, помещений.
Обработка рук хирурга.
Лечение ожогов, трофических язв, дерматозов, гнойных, вялогранулирующих ран, послеоперационных, посттравматических, и постиньекционных и других гнойных осложнений, мастита, бурсита, панариция, неспецифического язвенного колита, язвы желудка и двенадцатиперстной кишки, гипертонии, болезней почек, подагры, аллергических заболеваний (в т.ч. астмы), стоматозной экземы, лейкозов, а также нарушений обмена веществ в ферментативной функции желудка, сальмонеллеза гастроинтестинальной формы, кольпитов, заболеваний, связанных с нарушением иммуногенеза, гингивитов, острой бактериальной дизентерии, стоматитов, гемолитической анемии, парадонтитов, вирусных гепатитов А и Б, заболеваний печени и желчевыводящих путей, стенокардии, гипертонической болезни, сахарного диабета, возрастных нарушений обмена (ожирение, окостенение хрящей, кератозы), мочекислого диатеза. Сокращение или исключение расхода антибиотиков при лечении хронического гематогенного и посттравматического остеомиелита, поддиафрагмального, межпетельного и тазового абсцесса брюшной полости; лечение грибковых заболеваний, геморроя.
ОЧИСТКА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ.
Метод электрохимической активации применяется для очистки и обеззараживания воды, качество которой вызывает сомнения. Помимоочистки, при использованиии метода ЭХА вода приобретает свойствакатализатора биохимических реакций в человеческом организме,способствует выводу шлаков и укреплению иммунной системы.

6.Электрохимические установки СТЭЛ

Установки СТЭЛ - это технические системы для получения электрохимически активированных растворов - анолита и католита. В качестве исходного раствора для синтеза электрохимически активированного анолита и католита могут использоваться растворы различных солей щелочноземельных металлов или пресная (питьевая) вода. Любая установка СТЭЛ содержит проточный электрохимический диафрагменный реактор, представленный либо одним проточным электрохимическим модульным элементом (ПЭМ-3, ПЭМ-9, МБ-11, МБ-26) либо блоком этих элементов (реактор РПЭ), гидравлическую систему для подачи исходного раствора в реактор и отвода продуктов электрохимического синтеза из реактора, вспомогательные устройства для очистки, смешивания, разделения продуктов электрохимических реакций, а также источник питания. Кроме того, в зависимости от модели и вида исполнения, установки СТЭЛ могут содержать систему приготовления концентрированного раствора хлорида натрия для последующего смешивания с пресной водой и получения исходного раствора, систему контроля и стабилизации заданных параметров работы, систему периодической промывки установки кислотным раствором, систему контроля наполнения накопительной емкости и ряд других приспособлений и систем, определяющих степень технического совершенства установки СТЭЛ. Производительность установок СТЭЛ варьируется от 5 до 500 литров в час при потребляемой электрической мощности от 100 до 2000 Вт в зависимости от типа и модели. Принцип работы установок СТЭЛ состоит в синтезе электрохимически активированных растворов - анолита и католита в анодных и катодных камерах электрохимических реакторов РПЭ, представленных либо одним проточным электрохимическим модульным элементом МБ-11, либо блоком этих элементов, соединенных по-разному гидравлически и электрически в зависимости от производительности и требуемого качества синтезируемого раствора. Для работы установок СТЭЛ необходим исходный солевой раствор хлорида натрия и подключение к электропитанию (110 или 220 В, 50 - 60 Гц). Напорным источником питьевой воды может быть водопровод или подаваемая под напором с помощью насоса вода. При приготовлении исходного раствора следует использовать пищевую соль и питьевую воду (соль пищевая по ГОСТ 13830-84, вода питьевая по ГОСТ 2874-82).

 Классификация установок СТЭЛ

Обозначение  базовой модели установки	Основные компоненты исходного раствора	Тип синтезируемого метастабильного раствора	Основные активно действующие вещества метастабильного раствора	Примечание
СТЭЛ-10Н-120-01	Вода, хлорид натрия	Анолит АНК	Хлоркислородные и гидропероксидные оксиданты	Общее содержание растворенных веществ в анолите АНК при концентрации оксидантов 500 мг/л - не более 5,0 г/л
СТЭЛ-10Н-120-01 Модификация «М»	Вода, хлорид натрия или калия	Анолит АНК	Хлоркислородные и гидропероксидные оксиданты	Общее содержание растворенных веществ в анолите АНК при концентрации оксидантов 500 мг/л - не более 2,5 г/л
СТЭЛ-АНК-ПРО	Вода, хлорид натрия	Анолит АНК	Хлоркислородные и гидропероксидные оксиданты	Общее содержание растворенных веществ в анолите АНК при концентрации оксидантов 500 мг/л - не более 1,0 г/л
СТЭЛ-10Н-120-01 Модификация «АК»	Пресная вода	Анолит А (рН менее 5) Католит К (рН более 9)	Гидропероксидные оксиданты Восстановленные формы растворенных веществ и воды	Общее содержание растворенных в исходной воде веществ (хлоридов, сульфатов, карбонатов щелочных и щелочноземельных металлов) - не более 1,0 г/л
СТЭЛ-ПЕРОКС	Вода, пищевая сода	Анолит ПЕРОКС Католит К	Надугольная кислота, пероксокарбонаты Восстановленные формы растворенных веществ и воды	Обшее содержание растворенных веществ как в анолите ПЕРОКС, так и в католите К не превышает 1,0 г/л
СТЭЛ-УНИВЕРСАЛ	Вода, хлориды, карбонаты, фосфаты или ацетаты натрия	Анолиты А, АНК, ПЕРОКС, АНФОС, АЛОКС-М Католит К	Хлоркислородные, гидропероксидные оксиданты, надугольная, надфосфорная, надуксусная кислоты. Восстановленные формы растворенных веществ иводы	Общее содержание растворенных веществ как в анолитах, так и в католите не превышает 1,0 г/л

АНОЛИТ АНК – анолит нейтральный, полученный с предшествующей катодной обработкой.  Анолит АНК, как показали многочисленные экспериментальные исследования и обширный опыт многолетнего практического применения, оказался наиболее близким к потребностям медицины раствором: обладая широким и универсальным спектром действия, он не токсичен, не создает токсического фона при высыхании, не дает возможности микроорганизмам выработать резистентность. В российских лечебно-профилактических учреждениях в настоящее время работают более 40 000 установок СТЭЛ, которые производят из поваренной соли и воды электрохимически активированный анолит АНК. В каждой московской больнице найдется не менее десятка таких установок. В московской ГКБ № 15 установки СТЭЛ работают с 1989 года, в ГКБ № 52 – с 1997 года. За все это время ни в одном из тысяч мест эксплуатации установок СТЭЛ не отмечено ни одного случая появления резистентной микрофлоры.

В анолите АНК, имеющем нейтральное значением рН, активно действующие вещества (АДВ) представлены преимущественно хлорноватистой кислотой, небольшим количеством гипохлорит–ионов, диоксидом хлора, озоном, пероксидом водорода, синглетным кислородом. Получить подобную смесь оксидантов химическим путем невозможно, однако, она образуется в организме человека в процессе фагоцитоза за счет электрохимических реакций в ферменте цитохром Р-450 и существует очень короткое время, решая задачи борьбы с инфекцией. Специфические условия электрохимического синтеза в запатентованных электрохимических реакторах установок СТЭЛ могут создать условия для длительного (от нескольких дней до двух-трех месяцев) сосуществования в растворе метастабильных частиц – антагонистов. Анолит АНК (Анолит Нейтральный с предшествующей Катодной обработкой) представляет собой в сравнении с традиционными дезсредствами принципиально новый объект, подобный холодной плазме в отличие, например, от горячей плазмы пламени спиртовки. В обоих случаях мы имеем дело с метастабильными частицами, к которым микроорганизмы не могут выработать резистентность по принципиальным соображениям и химический состав которых невозможно препарировать для тщательного изучения каждого отдельного компонента. Именно поэтому анолит АНК при концентрации АДВ всего 0,03% уничтожает споры сибирской язвы за считанные секунды, в то время как для достижения такого же результата раствору гипохлорита натрия с концентрацией АДВ в 150 раз большей требуется не менее 30 минут. Эти данные приведены из научного отчета Мемориального Института Battelle (США), однако в той или иной форме они подтверждены исследовательскими организациями более чем в 50 странах, в том числе и в России.

Анолит АНК – это экологически чистый раствор с широким спектром антимикробной активности универсального назначения: моющий, дезинфицирующий, стерилизующий и, одновременно, эффективное лекарственное средство для местного и наружного применения (согласно соответствующей фармстатье). Анолит АНК представляет собой раствор оксидантов (хлорноватистая кислота, гипохлорит-ионы, диоксид хлора, пероксид водорода, озон, синглетный кислород), находящихся в метастабильном состоянии. Длительное сосуществование в анолите АНК метастабильных оксидантов – антагонистов обеспечивают гидратные оболочки, стабилизированные растворенным водородом. Общее содержание растворенных веществ в анолите АНК не превышает 5 г/л, рН находится в пределах от 6,0 до 7,5.

Наиболее важными моментами в технологии получения анолита АНК являются удаление ионов тяжелых металлов из исходного раствора хлорида натрия, использование свойств растворенного водорода в растворе оксидантов, а также технология корректирования рН кислого раствора анолита.

Технология получения анолита АНК в установках СТЭЛ различного типа.

Соотношение общей минерализации и содержания оксидантов в анолитах АНК, полученных в установках СТЭЛ. 1 – в установках типа СТЭЛ-10Н-120-01 2 – в установках типа СТЭЛ-10Н-120-01 модификации «М» 3 – в установках типа СТЭЛ-АНК-ПРО

В установках типа СТЭЛ-10Н-120-01

1.    Катодная обработка исходного водного раствора хлорида натрия.

2.    Отделение посредством флотацией водородом и удаление из католита газообразного водорода вместе с небольшим количеством католита, содержащего ионы тяжелых металлов, превращенные в нерастворимые гидроксиды.

3.    Анодная обработка очищенного католита.

В установках типа СТЭЛ-10Н-120-01 модификации «М»

1.    Катодная обработка пресной воды с одновременной анодной обработкой исходного водного раствора хлорида натрия или калия.

2.    Отделение посредством флотации водородом и удаление из католита газообразного водорода вместе с небольшим количеством католита, содержащего ионы тяжелых металлов, превращенные в нерастворимые гидрксиды.

3.    Ввод продуктов анодной обработки в очищенный католит.

В установках типа СТЭЛ-АНК-ПРО

1.    Анодная обработка исходного раствора хлорида натрия методом ионселективного электролиза с диафрагмой с образованием концентрированного католита.

2.    Ввод католита и водорода в пресную воду, отделение посредством флотацией водородом и удаление из католита газообразного водорода вместе с небольшим количеством католита, содержащего ионы тяжелых металлов, превращенные в нерастворимые гидроксиды.

3.    Ввод продуктов анодной обработки в очищенную от ионов тяжелых металлов и насыщенную водородом воду.

Многочисленными исследованиями установлено, что эффективность и потребительские свойства анолита АНК при равной концентрации оксидантов тем выше, чем общее содержание растворенных веществ (общая минерализация) меньше.

Области применения

К настоящему времени накоплен огромный опыт по применению анолита АНК, вырабатываемого установкой СТЭЛ. Вот лишь общий перечень тех областей, где анолит АНК успешно применяется уже длительное время:

1. Медицина  Анолит АНК, вырабатываемый установками "СТЭЛ", используется для общей дезинфекционной уборки помещений, для дезинфекции,  предстерилизационной очистки и стерилизации медицинских инструментов, принадлежностей, предметов ухода за больными, для дезинфекции оборудования и приборов, включая аппараты для гемодиализа. 

2. Транспорт.Установки "СТЭЛ" используются на транспорте: в машинах скорой помощи гражданских и военных, на железнодорожных и авиационных транспортных средствах. Анолит АНК применяется как экологически чистый, нетоксичный дезинфектант универсального назначения для мойки и дезинфекции инструментов, помещения, дезинфекции питьевой воды, дезинфекционной обработки мусора и отходов.

3. Сельское хозяйство.Анолит АНК, вырабатываемый установками "СТЭЛ", используется для борьбы с вирусными и грибковыми болезнями растений, для обеззараживания семян и рассады, для стимуляции роста растений, сохранности урожая. Так, например, д    ля сохранения свежести и предотвращения процессов порчи нежных и уникальных по вкусовым свойствам плодов производится их регулярное опрыскивание мелкодисперсным аэрозолем анолита АНК, полученным в установках "СТЭЛ". Применение анолита АНК обеспечивает увеличение срока хранения в 3 – 5 раз в сравнении с лучшими из традиционных технологий. При этом в отличие от обычных химикатов, анолит АНК не оставляет токсичного фона в сохраняемых плодах!

4. Животноводство.Выращивание животных требует использования анолита АНК на всех стадиях, начиная от молодняка и заканчивая взрослыми особями. Например, анолитом АНК коровам производят гигиеническую обработку вымени перед доением, телят поят анолитом с целью профилактики и лечения желудочно-кишечных заболеваний и т.д. Также анолит АНК, вырабатываемый установкой "СТЭЛ", обеспечивает не только высококачественную дезинфекцию помещения убойного цеха, инструментов и принадлежностей, рук, обуви и одежды персонала, но и сохранность продукции.

5. Птицеводство.Выращивание птиц на фермах и птицефабриках требует использования анолита АНК на всех стадиях, начиная от дезинфекционной обработки яиц перед началом инкубации в птицеводстве, до общей дезинфекционной обработки помещений и корма и поения птиц с лечебно-профилактическими целями.   

6. Пищевая промышленность.Применение анолита АНК позволяет обеспечить идеальный санитарно-гигиенический режим на предприятии по переработке продуктов питания. В частности, анолит АНК, вырабатываемый установкой "СТЭЛ", используется для стерилизации упаковочной тары перед заполнением ее продуктом. На рыбоперерабатывающих заводах анолит АНК используется не только в виде раствора, но и в виде льда в технологическом процессе для одновременного увеличения срока хранения продукции и в качестве обеззараживающего средства против патогенных микроорганизмов, включая листерии и др. На молочных кухнях и малых предприятиях молочной промышленности анолит АНК используется для санитарной обработки оборудования, инвентаря и тары при производстве молочных продуктов детского питания. Анолит АНК также используется для дезинфекции мясного оборудования и т.д.

7. Коммунальное хозяйство.Анолит АНК, вырабатываемый установкой "СТЭЛ" успешно внедряется на предприятиях коммунального хозяйства: парикмахерских, банях, саунах и не только.
8. Заключение

Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения и их рационального использования для нужд народного хозяйства - одна из наиболее важных проблем, требующих безотлагательного решения. Одним из основных направлений работы по охране водных ресурсов является внедрение новых технологических процессов производства, переход на замкнутые (бессточные) циклы водоснабжения, где очищенные сточные воды не сбрасываются, а многократно используются в технологических процессах. Замкнутые циклы промышленного водоснабжения дадут возможность полностью ликвидировать сбрасываемые сточных вод в поверхностные водоемы, а свежую воду использовать для пополнения безвозвратных потерь.
В химической промышленности намечено более широкое внедрение малоотходных и безотходных технологических процессов, дающих наибольший экологический эффект. Большое внимание уделяется повышению эффективности очистки производственных сточных вод.
Значительно уменьшить загрязненность воды, сбрасываемой предприятием, можно путем выделения из сточных вод ценных примесей, сложность решения этих задач на предприятиях химической промышленности состоит в многообразии технологических процессов и получаемых продуктов. Следует отметить также, что основное количество воды в отрасли расходуется на охлаждение. Переход от водяного охлаждения к воздушному позволит сократить на 70-90 % расходы воды в разных отраслях промышленности. В этой связи крайне важными являются разработка и внедрение новейшего оборудования, использующего минимальное количество воды для охлаждения.
Существенное влияние на повышение водооборота может оказать внедрение высокоэффективных методов очистки сточных вод, в частности физико-химических, из которых одним из наиболее эффективных является применение реагентов. Использование реагентного метода очистки производственных сточных вод не зависит от токсичности присутствующих примесей, что по сравнению со способом биохимической очистки имеет существенное значение. Более широкое внедрение этого метода как в сочетании с биохимической очисткой, так и отдельно, может в определенной степени решить ряд задач, связанных с очисткой производственных сточных вод.
В ближайшей перспективе намечается внедрение мембранных методов для очистки сточных вод.
На реализацию комплекса мер по охране водных ресурсов от загрязнения и истощения во всех развитых странах выделяются ассигнования, достигающие 2-4 % национального дохода ориентировочно, на примере США, относительные затраты составляют (в %) : охрана атмосферы 35,2 % , охрана водоемов - 48,0, ликвидация твердых отходов - 15,0, снижение шума -0,7, прочие 1,1. Как видно из примера, большая часть затрат - затраты на охрану водоемов, Расходы, связанные с получением коагулянтов и флокулянтов, частично могут быть снижены за счет более широкого использования для этих целей отходов производства различных отраслей промышленности, а также осадков, образующихся при очистке сточных вод, в особенности избыточного активного ила, который можно использовать в качестве флокулянта, точнее биофлокулянта.
Таким образом, охрана и рациональное использование водных ресурсов - это одно из звеньев комплексной мировой проблемы охраны природы.
Список литературы

1. .Алферова А.А., Нечаев А.П. Замкнутые системы водного хозяйства промышленных предприятий, комплексов и районов М.: Стройиздат 1987
2. Проблемы развития безотходных производств Б.Н. Ласкорин, Б.В. Громов, А.П. Цыганков, В.Н. Сенин М.: Стройиздат 1985
3. Кафаров В.В. Принципы создания безотходных химических производств М.: Химия 1984
4. Беспамятнов Г.П.,Кротов Ю.А. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде Л.: Химия 1987.
5. Абрамович С.Ф. Раппорт Я.Д. Тенденции развития водоснабжения городов за рубежом. Обзор М.: ВНИИИС 1987
6. Туровский И.С. Обработка осадков сточных вод М.: Стройиздат 1984
7. Жуков А.И. Монгайт И.Л., Родзиллер И.Д. Методы очистки производственных сточных вод М.: Стройиздат.
8. Евилович А.З. Утилизация осадков сточных вод М.: Стройиздат 1989
9. А.Г. Банников , А.К. Рустамов, А.А Вакулин Охрана природы М.: Агропромиздат 1987
10 П.И. Капинос, Н.А. Панесенко Охрана природы Киев: “Выща школа” 1991
11. Охрана окружающей природной Среды Под редакцией Г.В. Дуганова Киев: “Выща школа” 1990
12. Комплексное использование и охрана водных ресурсов. Под редакцией О.А. Юшманова М.: Агропромиздат 1985
13. Методы охраны внутренних вод от загрязнения и истощения Под редакцией И.К. Гавич М.: Агропромиздат 1985
14. Охрана производственных сточных вод и утилизация осадков Под редакцией В.Н. Соколова М.: Стройиздат 1992