История появления обеззараживания воды ультрафиолетом.
С появлением жизни на земле вода является естественным переносчиком болезнетворных микробов и вирусов. Она становится одной из благоприятных сред для размножения вредных для человека патогенов. Во все времена люди старались очистить воду, в древности — с помощью простых фильтров от видимых загрязнений, для этого использовали сосуды с песком и ткань, сложенную в несколько слоёв.
Кроме очищения, с древних времён большое внимание уделялось хранению воды. Уже тогда, не зная о существовании живых источников болезней, заметили, что улучшить и сохранить качество воды помогали некоторые металлы, а именно: медь, сплавы из неё, серебро, и камни: кремень, жадеит, шунгит, кварц и аргиллит, из которых были изготовлены сосуды, или которые находились в воде. Некоторые из этих методов — серебряные и цеолитовые фильтры — используются по сей день; другие вытеснены в связи с нежелательными побочными эффектами, низкой эффективностью или повышенной токсичностью для человека.
Исторические факты:
- В V в. до н. э. Геродот описывал, как царь Персии Кир использовал сосуды, сделанные из серебра. Это говорит о том, что с древности люди знали о целебных свойствах этого металла для очищения воды.
- В рукописях древних индусов встречается описание обеззараживания воды погружением в неё раскалённого серебра, а также хранением серебра в воде в течение длительного времени.
- Ацтеки, инки и майя считали, что серебро наделено божественной силой и называли его «слезами луны».
Т.е. на протяжении всей истории человечества обеззараживанию питьевой воды придавалось огромное значение.
В XVII веке Антони ван Левенгуком и Марче́лло Мальпи́ги был создан микроскоп. Его открытие выявило в воде наличие крошечных организмов.
В первой половине-середине XIX века Европу поразили три эпидемии холеры. При последней, в лондонском Сохо в 1854г. было впервые подтверждено статистикой, что фокусом эпидемии стала раздаточная колонка с загрязнённой нечистотами питьевой водой. На соединении этих знаний с установлением Луи Пастером биологического, а не химического характера процессов разложения и ферментации, окончательно утвердилась микробная теория болезней, вытеснив теорию миазмов. Она получила своё подтверждение в 1882 году, когда немецкий врач Роберт Кох обнаружил туберкулёзную палочку. Затем в 1884 Кох выделил в культуру палочку холеры, переносившуюся водой. Начался «золотой век» бактериологии.
Правительства Франции, Германии и России, осознавая значение чистоты питьевой воды для здоровья человека, в конце XVIII века приняли подкреплённые законами меры для санитарной охраны водоёмов, являющихся источниками питьевого водоснабжения.
В 1877 году английские ученые А. Даунс и Т. Блант описали обеззараживание воды ультрафиолетом.
В 1879 году российским ученым И. Репьевым была изобретена ртутная УФ-лампа.
В 1903 году датский физик Н. Финзен впервые применил ультрафиолет против поражений кожи туберкулезной палочкой, за это открытие он получил Нобелевскую премию.
В 1905 году учёные Г. В. Хлопин и К. Э. Добровольский провели первое обеззараживание воды, которую они взяли из Невы, озоном.
В 1909-1911 гг. в Петербурге после эпидемии холеры была построена станция водоподготовки, которая могла очищать и обеззараживать до 24000 кубических метров воды в сутки. Для обеззараживания воды использовался хлор. После запуска этой станции, эпидемия холеры и брюшного тифа прекратилась.
УФ-излучение было обнаружено ещё в 1801г. немецким физиком И.В. Риттером. А в 1892 г. английский ученый Гарри Маршал Вард, проведя ряд экспериментов, обнаружил, что ультрафиолет уничтожает бактерии. В 1910 г. в Германии и Франции появились первые установки УФ обеззараживания воды, но из-за дороговизны данная технология применялась крайне редко. Борьба с патогенами производилась с помощью хлора.
Выяснилось, что в процессе обеззараживания воды хлором, появляется ряд опасных для организма и природы веществ: хлороформ (имеет канцерогенную активность); дихлорбромметан, хлорбромметан, трибромметан (имеют мутагенные свойства);2, 4, б-трихлорфенол, 2-хлорфенол, дихлорацетонитрил, хлорпиридин, полихлорованные бифенилы (иммунотоксичные и канцерогены). Для уменьшения хлорирования воды на станциях водоподготовки с 1960г. в большинстве стран, в том числе и в СССР, начали использовать установки ультрафиолетового обеззараживания воды.
На данный момент произошло сильное развитие этой технологии, но принцип остался тот же: внутри прозрачного источника, через среду с подходящим спектром излучения пропускается ток; каждая рекомбинация элементарного заряда в среде приводит к эмиссии фотона. Если длина волны фотона совпадает с бактерицидным диапазоном, такие фотоны вызывают необратимые разрушения в структурах болезнетворных микроорганизмов, предотвращая их активность и размножение. Пропускание воды в зоне действия источника осуществляется с такой скоростью, чтобы микроорганизмы не успевали восполнить свои потери за счёт размножения.
Наибольший срок службы таких источников технологически достигнут для кварцевых амальгамных ламп низкого давления.