Заведующий лабораторией растворов целлюлозы и продуктов их переработки НИИ физико-химических проблем БГУ, доктор химических наук, профессор Дмитрий Гриншпан начинает наш разговор с вопроса: «Какого цвета вода, которую вы набираете в вашу ванну?» Зная, что одна из тем научно-практических интересов Дмитрия Давидовича — разработка новых адсорбционно-коагуляционных и фильтрационных процессов очистки поверхностных и сточных вод, я вопросу не удивляюсь и с гордостью отвечаю: «Никакого, прозрачная». Отвечаю тем более уверенно, что знаю: в моем районе города вода считается одной из лучших в Минске, поступает из подземных источников. Но оказывается, в идеале чистая вода должна иметь голубоватый оттенок.
Фильтруем все! Или нет?
И все же в том столичном районе, где я живу, вода действительно хорошего качества. Воду из подземных источников получают Первомайский и другие районы Минска, здесь работают станции обезжелезивания, где воду не хлорируют. Треть же города питается из Минско-Вилейской водной системы — это Октябрьский, Фрунзенский, Московский районы столицы. Если вода из вашего крана пахнет хлоркой, то, видимо, ваш район получает именно поверхностные воды и их хлорирование необходимо. Но воду с таким вкусом и таким содержанием хлорорганики и активного хлора пить без фильтрования не стоит.
На вопрос о том, чувствуем ли мы разницу в качестве и вкусе воды, когда меняем картриджи в своих домашних фильтрах, мы с фотокорреспондентом Татьяной Столяровой дружно отвечаем: «Никакой». Ответ опять оказывается неверным. Дмитрий Гриншпан замечает: «Или с фильтрами что-то не так, или вы их меняете в неправильные сроки». А еще он рассказывает о том, что нужно использовать фильтры для очистки воды не только на кухне, но и в ванной, при этом следует очищать и холодную, и горячую воду.
У самого Дмитрия Давидовича установлены фильтры, разработанные в его лаборатории. Эти фильтры могут пропускать 3 м3 воды в час, работают на холодной и на горячей воде (выдерживают температуру даже 100 °C), ставятся за счетчиками на воду. Картриджи хозяин меняет не чаще, чем раз в год, их можно многократно регенерировать (стоимость регенерации 5–10 долларов) и опять пользоваться. И вода у него в ванне голубая.
Если бы такие фильтры были в продаже, то, по мнению профессора, стоили бы не более 100 долларов в эквиваленте. Другие фильтры тоже могут улучшить качество воды, но для этого нужно вовремя менять картриджи, не допускать цветения воды, что может случиться (и очень просто) с водой в кувшинном фильтре в теплое время года. Можно пить бутилированную воду, но не всякая такая вода вкусная. Есть скважины, где вода из-под крана не содержит железа и гораздо полезнее по составу, чем фильтрованная. Одно из таких благословенных мест — поселок Тарасово под Минском. Но большинство из нас живут в других местах, поэтому фильтры и бутилированная вода, содержащая минеральные соли, — наш выбор.
Пить, конечно, можно и полностью обессоленную (дистиллированную) воду, но если делать это постоянно, то она вымоет соли из организма, так что идеальная очистка — не всегда благо. И, конечно, хорошо бы устанавливать в домах и квартирах регенерируемые угольные фильтры на холодную и горячую воду. К сожалению, они сейчас промышленно не производятся.
Дмитрий Гриншпан:
В любом случае использование угольных фильтров позволяет в разы уменьшить содержание в воде из поверхностного источника активного хлора и хлорорганики, а из подземных вод — трехвалентного железа, всегда имеющегося в трубах, по которым проходит вода. Угольные фильтры не только улучшают качество питьевой воды, но и уменьшают количество токсичных соединений, проходящих через нашу кожу при приеме душа или ванны. Это количество, между прочим, в разы превышает количество хлорорганических соединений, потребляемых нами при питье 2 л воды в сутки.
Без запаха и вкуса
Разумеется, вода, поступающая в наши дома, проходит через промышленные фильтры. Так что давайте вернемся к началу ее пути в краны и начнем с очистки поверхностных вод, что особенно важно в июле-августе каждого года, когда ухудшается целый ряд показателей исходной воды: в ней повышаются мутность, цветность, перманганатная окисляемость, содержание фитопланктона, также появляется неприятный запах. Основная причина ухудшения органолептических показателей воды при цветении сине-зеленых водорослей — выделение продуктов жизнедеятельности планктонных организмов в результате разрушения клеточных оболочек планктона после его отмирания и появление неприятных запахов.
Дмитрий Гриншпан:
При определенной цветности и запахе поверхностный источник становится источником второго класса водоснабжения. В этом случае для получения воды питьевого качества необходимо проведение не только стадий коагулирования, флокулирования, отстаивания и фильтрования через песок, но и стадий предварительного микрофильтрования и фильтрации на угольной загрузке, которых на сегодня нет на очистной водопроводной стации.
А между тем микрофильтрация входящей воды позволит не только упростить процесс ее последующей очистки, но и сократит количество вносимых химических реагентов, позволит эффективно удалять вещества, вызывающие запахи и привкусы у питьевой воды.
Кроме того, профессор Гриншпан считает, что используемая сегодня фильтрующая загрузка далека от совершенства, поскольку начинает работать только после длительной зарядки. Из-за первичного проскока загрязненной воды показатели качества питьевой воды могут отличаться в десятки раз. Поэтому промывку загрязненных песчаных фильтров надо проводить водой, содержащий коагулянт, который останется на фильтрах, а затем направлять эту воду на песчаные фильтры с тонким насыпным слоем, для промывки которых потребуется очень небольшое количество воды. Для воды, прошедшей такую фильтрацию, понадобится стандартная стадия хлорирования, причем количество гипохлорита натрия будет меньше, чем для основного потока воды. В целом в оборот можно будет вернуть до 80 % промывных вод.
У Дмитрия Гриншпана еще немало аргументов за использование угольных фильтров. Так, угольная загрузка является наилучшей преградой для органических загрязнителей, в том числе для веществ, которые вызывают «дустовские» запахи — запах геосмина, 2-метилизоборнеола, хлорфенолов и т. д. Стадию углевания необходимо проводить на ОВС, а не на водохранилище, только после хлорирования входной воды, что приведет к одновременному удалению запахов и продуктов хлорирования — хлорорганических соединений путем их сорбции на угле.
Дмитрий Гриншпан:
При этом сорбцию веществ — источников неприятных запахов — нужно проводить на мезопористых углях, поскольку они способны сорбировать в порах всю хлорорганику. Необходимо оптимизировать процессы окислительно-деструктивной, коагуляционной и фильтрационной очистки поверхностных вод. Особое внимание нужно уделить процессам, позволяющим получать отфильтрованную воду с минимальной хлорпоглощаемостью. Чем меньше этот показатель, тем более безопасная вода будет получаться и тем меньше активного хлора в нее нужно будет вводить перед отправкой потребителю.
Экономия и эффективность
Что еще важно для улучшения качества воды, которую мы получаем? По мнению ученого, важен правильный выбор коагулянта. Например, особенность воды Крыловского водохранилища — довольно большое содержание гидрокарбонатов, на которые реагируют коагулянты. Эта реакция для разных коагулянтов протекает в разной степени, поэтому и в разной степени решается основная задача — очистка воды. Эффективность действия коагулянта определяется удельными нормами расходования, скоростью хлопьеобразования, размерами хлопьев, скоростью их осаждения и сорбционной активностью по отношению к растворенным неорганическим, органическим и микробным загрязнениям.
Дмитрий Гриншпан:
Чтобы решить эту задачу, надо применять разные правильно подобранные для холодного и теплого периодов года композиционные реагенты. Предлагается одновременно вводить в загрязненную воду сухую смесь коагулянта с флокулянтом или смесь коагулянта, флокулянта и активированного угля. Это позволит уменьшить количество расходуемого коагулянта на 30–50 %, отказаться от двух точек введения реагентов и от больших емкостей для хранения водных растворов коагулянтов.
Ну, а если говорить об улучшении работы станций обезжелезивания воды, то целесообразно провести анализ из всех скважин, идущих на такие станции.
Дмитрий Гриншпан:
Скважины с сильно закомплексованным двухвалентным железом, которое не может быть быстро окислено в отведенное по технологическому регламенту время на существующих сооружениях с упрощенной аэрацией, надо отключать от других скважин.
Если в сегодняшних условиях аэрации неокисленного железа в воде остается все равно довольно много, то надо интенсифицировать процесс окисления двухвалентного железа в трехвалентное. Это можно сделать с помощью метода распыления воды в воздухе через специальные форсунки, работающие под небольшим давлением, и при увеличении толщины фильтрующей загрузки.
Пей из лужи, козленочком не станешь?
То, что Дмитрий Давидович — большой энтузиаст улучшения качества питьевой воды (и не только питьевой), совершенно очевидно. Предлагаемые им методы ее очистки он испытывал на себе, вспомним фильтр, созданный в лаборатории растворов целлюлозы и продуктов их переработки для чрезвычайных ситуаций. Подобные фильтры, кстати, есть в МЧС — они входят в индивидуальные пакеты для очистки сверхгрязной воды, например, питьевой, что смешалась с канализацией.
Фильтрами обеспечены машины МЧС (как минимум по одной в каждой области). Такие комплекты для очистки, как говорит мой собеседник, Беларусь отправляла в Шри-Ланку, когда там было землетрясение. Вода, даже самая грязная, после такой очистки становится питьевой.
Но есть и еще более наглядная история из жизни ученого, показывающая, насколько он увлечен этой темой и насколько предлагаемые им методы эффективны. Это пример, зафиксированный в видеоформате.
Дмитрий Давидович показал нам сюжет, снятый в походе на Байкал, куда он отправился с друзьями.
Получилось так, что компания осталась на острове Ольхон без питьевой воды. Что делать? Все очень просто, если в поход отправляется ученый-химик с комплектом для угольной фильтрации. Любая лужа на дороге, по которой ездят лесовозы, небольшой и очень простой на вид набор для фильтрации в рюкзаке, пара пластиковых бутылок — и все в порядке: туристы пьют прозрачнейшую и чистейшую воду.
Прозрачность легко определить на глаз, чистота подтверждается прекрасным самочувствием тех, кто ее пил.
В арсенале лаборатории, которой заведует Дмитрий Гриншпан, есть немало других разработок. Бобруйский завод биотехнологий производит сегодня сорбент на основе гидролизного лигнина для сорбции нефтепродуктов с поверхности воды и почвы. Сорбент изготавливается из отходов производства, он превращает нефтяную пленку при контакте с ним в твердую корочку, которую легко отделять от воды путем фильтрации. Корочку можно сжечь — она не токсична, ее можно сжигать в печах для твердого топлива и использовать, скажем, для отопления.
Демонстрирует Дмитрий Давидович и таблетки активированного угля, которые не дают осадка в отличие от аптечных таблеток. Он даже выпивает приготовленный раствор — профессор Гриншпан всегда готов испытать на себе свои продукты. И про фильтрацию он может рассказать еще многое, всегда приходя к тому же выводу — эффективная и экономная очистка воды необходима, возможна и безусловно важна. Можно ли этого достичь, используя отечественные технологии и разработки? Профессор Гриншпан убежден, что да. И доказывают это многолетние исследования.
Фото Татьяны Столяровой, «МВ».