Трубопроводы на водозаборах, особенно в теплом климате, часто зарастают гидробионтами – мелкими животными, обитающими в воде. Иногда этот процесс бывает настолько интенсивным, что приводит к критическим потерям напора во всасывающей системе водозабора и к угрозе остановки насосных станций, к излишнему потреблению электроэнергии, износу оборудования и возможным авариям.
Ученые Северо-Кавказского федерального университета (СКФУ) нашли способ бороться с помощью электричества с биообрастанием водозаборов в системах водоснабжения, их разработка, как ожидается, будет способствовать более качественному водоснабжению, а также экономии электроэнергии, сообщает РИА Новости.
Наиболее распространены двухстворчатые моллюски дрейссены. Их слой на внутренних стенках трубопроводов достигает толщины в 7-10 см, а масса обрастаний – до 7 кг на кв. м.
Резко возрастает сопротивление трубопроводов, что влечет дополнительные расходы электроэнергии на подачу воды. Дополнительные затраты электроэнергии составляют, по оценке экспертов, 10-12% от общего потребления электроэнергии.
Существуют традиционные способы борьбы с дрейссеной. Для этого используют реагенты – воду хлорируют, озонируют или добавляют препараты серебра.
Но исследователи СКФУ пошли другим путем. Они обратили внимание, что без биопленки, которая образуется на трубопроводе из бактерий, личинки моллюсков не могут закрепиться на поверхности. И если электрически "заряжать" бактерии, то молекулы воды выстраиваются полярно вокруг них, образуя вокруг микробов несколько упорядоченных слоев чистой на молекулярном уровне воды. Так возникает осмотическое давление, которое ведет к разрыву бактериальных клеток и, как следствие, к отсутствию биопленки. Существуют традиционные способы борьбы с дрейссеной. Для этого используют реагенты – воду хлорируют, озонируют или добавляют препараты серебра. Но исследователи СКФУ пошли другим путем. Они обратили внимание, что без биопленки, которая образуется на трубопроводе из бактерий, личинки моллюсков не могут закрепиться на поверхности. И если электрически "заряжать" бактерии, то молекулы воды выстраиваются полярно вокруг них, образуя вокруг микробов несколько упорядоченных слоев чистой на молекулярном уровне воды. Так возникает осмотическое давление, которое ведет к разрыву бактериальных клеток и, как следствие, к отсутствию биопленки.
"Мы предложили придавать слабый положительный заряд внутренним поверхностям трубопроводов. Таким образом подавляется рост бактерий на стенках трубопроводов и не образуется биопленка", – рассказал один из авторов исследования, профессор кафедры теплогазоснабжения и экспертизы недвижимости СКФУ Николай Стоянов.
Для защиты от моллюсков ученые предложили использовать специальную электрическую станцию постоянного тока. "Плюсовой" электрод подключают к металлической трубе, которую следует защитить от биообрастания, а "минусовой" – к катоду.
По мнению авторов разработки, такой подход гораздо дешевле традиционных методов. К примеру, городской водоканал среднего российского города может тратить до 50 млн рублей на борьбу с биообрастанием в год. Идея ученых СКФУ, по оценкам, обойдется в десятки и даже сотни раз дешевле. При этом такой подход можно применять и в других отраслях – к примеру, чтобы защищать погруженные в воду части судов от обрастания ракушками, которые значительно влияют на быстроходность.