Три водоспади очищають океан

За кожним теплоходом, кожним морським човном тягнеться по воді шлейф нафтової плівки. Про аварії танкерів і тисячі тонн нафти, що опинилася в морі, чув кожен. Бурильники старанно освоюють морське дно. В одній тільки Мексиканській затоці споруджено понад 8 тисяч свердловин. Але свердловини це, як відомо, труби, і розриви труб для морських нафтовиків настільки ж звичні, як шторми. «Протягом 22 днів підводна нафтова свердловина в Перській затоці викидала у воду в результаті розриву труби до 10 тисяч барелів нафти щодня». І це одна замітка з багатьох сотень, що оповідають про жахливе забруднення морських вод.

Присутність нафти в річці відчувається часом в 900 кілометрах від місця первинного забруднення. Говорячи про нафту, що потрапила у воду, вдаються іноді до горезвісного прислів’я про ложку дьогтю. Однак і в п’ять тисяч разів менша концентрація надає рибі противний запах, а ложка нафти в діжці води для риб смертельна.

Ми удобрюємо поля, а дощі змивають хімікати і несуть їх в річки та інші водойми. Там добрива сприяють зростанню водоростей, а вік водяних рослин недовгий, вони вмирають, гниють, – і віднімають у води кисень. Риба задихається. Як відновити потрібний вміст «газу життя»?

На жаль, до останніх років в арсеналі фахівців з очищення води не було способів і ефективних, і дешевих одночасно. Щоб переробляти великі потоки, доводилося будувати величезні очисні станції, займати чималі площі ставками-відстійниками і іншими спорудами. І фільтри, і відстійники — установки «неквапливі»: швидкість руху води в них вимірюється в кращому випадку десятками міліметрів в секунду, а то й частками міліметра. Це темпи равлика. От і доводилося брати не стільки умінням, скільки масштабами, ну а де масштаби, там і вартість споруд відповідна.

Був, правда, один спосіб… Але треба було його якось перетворити. Спосіб цей застосовувався зовсім не для очищення, зовсім в іншій справі.

Так ось, про спосіб, який треба було перетворити. Ще в кінці позаминулого століття винайшли флотацію, метод відділення порожньої породи від дорогоцінних металів, вугілля та інших корисних копалин. Розповідають, що натрапила на нього одна Каліфорнійська прачка, яка прала сорочки золотошукачів: в мильній піні вона побачила жовті крупиці золота… З тих пір піна — не обов’язково мильна, але неодмінно з міцними бульбашками повітря — стала незмінним атрибутом збагачувальних фабрик.

Це і зрозуміло. Суть флотації в тому, щоб винести на поверхню ванни важкі мінеральні частинки. Це роблять повітряні бульбашки, які добре прилипають тільки до речовин корисних. А порожня порода йде на дно. Але винести наверх “корисну” частку мало, її потрібно ще утримати на плаву. І якби у бульбашок не було міцних стінок і пінного одягу, якби вони лопалися, як лопаються звичайні бульбашки повітря, збагачувальні установки не могли б працювати. Піна — суть флотації.

Так ось, коли цей потужний процес намагалися застосувати для очищення стічних вод, всі винахідники, немов навмисне, чомусь не помічали різниці між видобутком корисних копалин і вилучення бруду. Як і раніше застосовували піну, як і раніше – піноутворюючі добавки. А їх потрібна величезна кількість — це гроші, гроші, гроші. Як і раніше пускали в хід потужні мішалки, щоб збити піну… Коли знайомишся і з проектами, і з реальними установками (а вони все ж були побудовані), так і хочеться закричати: навіщо все це? Адже мова йде про очищення, а не про здобич!

Справді, для чого домагатися, щоб пухирці, які винесли легкий, легше води бруд (а саме про такий, як ви пам’ятаєте, і йде мова: нафта, мастильні масла, жир, та хіба мало що ще), на поверхні не лопалися? Нехай собі лопаються! Легкі речовини адже на відміну від металів не потонуть. Вони залишаться там, куди їх викинули, а вже зібрати їх тепер і знищити – справа примітивної техніки. За бульбашками повітря залишити потрібно тільки одну справу — видобуток частинок бруду з товщі води, що очищається. А на поверхні бруд і сам втримається.

Тоді, значить, не потрібна пінна броня для бульбашок, немає потреби і в добавках – піноутворювачах, в гігантських мішалках. Позбувшись від них, винахідники відразу зробили свої очисні споруди дивовижно простими і надзвичайно дешевими. Вартість очищення знижується раз на п’ятнадцять! Це означає, що за ті ж гроші ми зможемо побудувати не одну, а п’ятнадцять очисних станцій, — є більш переконливий доказ на користь нового методу?

Суть методу одна: воду очищає повітря. Але конструктивне втілення може бути різним. Є три типи установок адгезійної сепарації (так назвали винахідники цей спосіб): поверхневі, каскадні і глибинні. Число “три” з’явилося не від пристрасті до магічних чисел, а тому, що різні за розміром частинки бруду зажадали різного до себе підходу.

А якщо спробувати зовсім просто сказати про суть справи, то в установках всіх типів працює… водоспад.

Воду потоком скидають у вузький і високий колодязь або вежу. Маса води захоплює по дорозі, в повній згоді з законами фізики, повітря: цей процес називається в техніці ежекцією. І ось вже вниз летить не просто вода, а ще й повітря. Розбиваючись об дно колодязя, обидва потоки перемішуються, вода насичується повітрям. І коли така суміш потрапляє в тиху заплаву відстійного басейну, бульбашки приймаються за роботу. Вони всі дружно витягують бруд на поверхню.

Потім ще один колодязь. Ще, ще, – проходячи шість каскадів штучного водоспаду, вода стає все чистіше і чистіше. Це установки каскадні. Тут водоспад розбитий на окремі каскади.

Ну а якщо вода забруднена надзвичайно сильно, її слід попередньо пропустити через установки поверхневого типу. Це теж водоспад. Тільки покладений «на бік», горизонтально. Бар’єри на шляху потоку води весь час круто його завертають, і в місцях «перелому» води теж відбувається відділення домішок за допомогою тих же повітряних бульбашок.

З горизонтального водоспаду виходить вода, в триста разів чистіша, ніж вихідна. А що дають обидві установки, розташовані одна за одною? Концентрація забруднень зменшується в півтори тисячі разів! Та це така вода, що її можна знову відправити в цехи, знову використовувати в технологічних процесах. А можна і скинути в річку без всякого побоювання.

Але на цьому боротьба за чистоту не закінчується. Третій спосіб, глибинно-адгезійна сепарація, відкриває такі можливості, про які раніше ми просто не могли мріяти. Тут вже йдеться не тільки про очищення стічних вод, але і про очищення вже забруднених річок, озер, водосховищ і навіть прибережних вод морів і океанів!

Третій водоспад йде під землю. Уявіть шахту глибиною близько 50 метрів. У шахту опущені дві труби: по одній надходить вода, по іншій – повітря. Тиск на п’ятдесятиметровій глибині — п’ять атмосфер, повітря тут розчиняється у воді уп’ятеро краще, ніж на поверхні, а розчинившись, воно зменшує її щільність. Вода починає “своїм ходом” підніматися наверх, і тут-то і відбувається найголовніше. Поглинене повітря поступово виділяється, потік цієї своєрідної газованої води як би закипає. Мікроскопічні бульбашки прикріплюються до мікроскопічних крупиць домішок, в тому числі навіть до бактерій (!), виносять їх на поверхню, у відстійник. Воду, що пройшла через установку, можна сміливо називати чистою.

Мало того: ця вода набагато багатше киснем, у ній практично немає гумінів — речовин, що додають воді коричневий колір, зникає сірководень, що утворюється при гнитті водоростей.

Коли на березі Оки спорудили глибинно-адгезійну установку, жінки з ближнього селища ходили прати білизну, не на річку, а на канал, по якому вода йшла знову в річку, хоча йти туди було і далі… Коли я розмовляв з фахівцями, вони сказали, що такі установки здатні очищати океан. Будемо сподіватися, що океан чистити не доведеться.

Але, дійсно, установки глибинно-адгезійної сепарації володіють по суті своїй необмеженою продуктивністю. Адже ніхто не забороняє зробити шахту діаметром в кілька десятків метрів; для сучасної техніки це не складе труднощів. Або пробити не одну шахту, а дві і з’єднати їх внизу тунелем.

Ці шахти можна спорудити практично де завгодно, з їх допомогою ми нарешті всерйоз візьмемося за очищення вод нашої планети. Взяти, наприклад, морські та річкові порти, що сумно славляться брудом своїх вод, — хіба глибинна сепарація не внесе радикальну поправку в цю одвічну проблему? А нафтопромисли в морі? Вже якщо там примудряються будувати на палях цілі селища, то чому б там не з’явитися і спорудам водоочищення? З вулиць міст будь-який дощик зносить до річки машинне масло, яке при нинішньому розмаху автомобілізації проливається на мостові — з кожної машини по крапельці — цілими тоннами. Глибинна сепарація, влаштована нижче за течією, очистить річку від цих слідів міста. Словом, багато можна міркувати на цю тему.

Автор: В. Демидов.