Střípky z historie – Čistění pitné vody ozonem dle soustavy Abrahamovy a Marmierovy

historie

voda

Čištění vody ozonizací představuje zejména v posledních letech žádanou metodu, která je perspektivní a z hlediska hygienických požadavků velmi žádoucí pro čištění zvláště velkých objemů vody (vodárenství, bazény a d.), protože jde o fyzikální způsob čištění, tedy bezreziduální.

Bylo by však mylné se domnívat, že ozonizace vody je objevem posledních let. Již před více než 113 lety byl publikován v X. ročníku časopisu Věda a práce článek, který dokládá, že tehdejší odborníci tuto problematiku přesně znali.

Tento článek proto předkládáme našim čtenářům s tím, že z něj lze vyvodit jednoznačný závěr, že i nyní, v době internetu, lze mnoho užitečných znalostí nacházet i v hluboké minulosti.

Dnes hodláme seznámiti svoje čtenáře se způsobem čistění pitné vody ve velkém, který poutal na Pařížské výstavě pozornost odborníkův.

Tento způsob zakládá se na známé vlastnosti ozonu, ničiti organické látky ve vodě obsažené, aniž by při tom chuť vody doznala jakékoliv změny.

Theoreticky propracovali tuto my­šlénku páni Abraham a Marmier, technické provedení pak obstarala „Société industrielle de ľOzon“, jež vlastně vystavovala v elektrochemickém oddělení Pařížské výstavy přístroj ku sterilisování vody pomocí ozonu.

Vlastnost ozonu, ničiti organické látky, zakládá se na jeho chemickém složení; ozon jest totiž kyslík aktivní, jehož molekule obsahuje na rozdíl od kyslíku obyčejného (inaktivního) tři atomy kyslíku; jeho lučební značka jest O₃. Tím vysvětluje se jeho velká okysličivost, neboť, jsa sám sloučeninou nenasycenou, slučuje se s velkou dychtivostí s látkami snadno okysličitelnými, ke kterým patří zejména též látky ústrojné.

Objeven byl Schönbeinem v Basileji r. 1840; pro svůj zvláštní zápach byla tato látka nazvána ozonem (z řeckého ozein, zapáchati). Vyskytuje se ve vzduchu po bouřích, arci v nepatrném množství; lze jej obdržeti vždy smíšený s kyslíkem, a dá se z této směsi silným ochlazením a stlačením zhustiti na modravou tekutinu, vroucí při –106°. Z obyčejného kyslíku vzniká vybíjením elektrických proudův o vysokém napětí bez tvoření se jisker, mimo to pomalým okysličováním, na příklad vystaven-Ii vlhký fosfor tak působení vzduchu, aby se mohl jen velmi zvolna okysličovati.

Je samozřejmo, že se konaly již dávno četné pokusy, využitkovati okysličivost ozonu k čistění pitné vody, však tyto pokusy byly až dosud bezvýsledny, poněvadž nebylo možno vyráběti ozon v dostatečném množství a dosti lacino. Při výrobě ozonu ve velkém bylo možno počítati pouze s použitím elektřiny, neboť ostatní způsoby výroby ozonu se nedají v praxi využitkovati.

Nežli však bylo možno vyráběti ozon pomocí tichého vybíjení elektřiny o vysokém napětí, bylo nutno odstraniti některé potíže, s nimiž jest tento způsob výroby spojen. Jednu z obtíží působilo vyvinování se tepla při vybíjení bez jisker; ozon se totiž působením tepla rozkládá, a tím by povstávaly značné ztráty. Této závadě odpomohli Abraham a Marmier chlazením polů, mezi nimiž se elektřina vyrovnává. Jiná potíž spočívá v té okolnosti, že výtěžek na ozonu stoupá se zmenšením vzdálenosti polův od sebe; tímto sblížením polů vzrůstá však zároveň nebezpečí tvoření se jisker, jež musí býti zamezeno každým způsobem.

Podrobnosti ozoniseuru jsou zřejmy z obrázku č. 1. Ozoniseur sestává z neprodyšně uzavřené schránky asi 2,6 m vysoké. V něm jsou poly „p“ zavěšeny rovnoběžně; jsou to litinové krabice, jejichž stěny jsou hladce osoustruhovány, a podloženy silnými deskami ze zrcadlového skla tak, že jest každý pol opatřen dvěma takovými isolačními deskami „d“, Mezi jednotlivými poly jest ponechán určitý prostor, jímž proniká vzduch určený k ozonování, a v němž se elektřina vyrovnává. Chlazení polů provádí se pomocí vody, jež se vhání do jich dutin; aby pak nenastávaly tímto způsobem ztráty elektřiny, jsou zařízeny dvě vodní nádržky isolované, z nichž jedna dodává chladicí vodu do polů kladných, druhá do záporných. Mimo to je vodní proud při vtékání do nádržek a při vytékání z polů rozptylován na jednotlivé kapky, a tím jeho vodivost přerušována – zajímavé to zajisté a velmi vtipné rozřešení.

Poly až na poslední jsou uprostřed provrtány a těmito otvory prochází roura „R“, kterou jest přiváděn vzduch, jenž vychází otvory „o“ do prostorů mezi jednotlivými poly, kdež se nasycuje ozonem a opouští ozoniseur u „D“.

Obraz 2. podává schematický pohled na takové celé zařízení sterilisační. Vzduch jest hnán ventilátorem „V“ do vysušovače „S“, odkud vniká, vlhkosti zproštěn, do ozoniseuru „O“, Zde nasycuje se ozonem a jde rourou „a“ pak do čističe „R“. Zařízení čističe neposkytuje tak dalece nic nového; zakládá se na protiproudu. Horem přichází voda k čistění určená, jež se v čističi velmi jemně rozptyluje tak, aby co možná každá její částka přišla do těsného styku s ozonovaným vzduchem, jenž vchází do čističe spodem, a jde směrem protivným směru vody. Vyčistěná voda odtéká spodem rourou „r“ do zvláštní nádržky.

K výrobě elektrického proudu potřebného pro ozonování slouží dynamoelektrický stroj se střídavým směrem proudu „D“ jehož napětí se zvyšuje v transformatoru „T“ na 40 000 volt. Jest však zajímavo, že rychlost střídání směru proudu jest pro výtěžek na ozonu důležitější nežli vysoké napětí. Aby pak náhodou nepřestoupilo napětí určenou mez, jest umístěna před ozoniseurem pojistka „P“, sestávající ze dvou polů, jejichž vzdálenost od sebe jest tak vypočítána, že při nahodilém zvýšení vyrovnává se napětí proudu mezi těmito poly pomocí jisker, a tím jsou isolační desky „d“ chráněny před proražením. Toto zařízení osvědčilo se býti úplně spolehlivým. Jiskra, přeskakující v této pojistce, jest zhasínána s úplnou jistotou proudem vzduchu, a ztráta elektřiny, jež tuto povstává, jest bohatě nahrazována vyšším výtěžkem na ozonu, docíleným rychlejším střídáním proudu.

Nejlepší svědectví o zdatnosti popsaného zařízení může vydati pokusná čisticí stanice v Emmerinu u Lillu, zařízená dle této soustavy, a zásobující město Lille od roku 1898 zdravou pitnou vodou.

Město Lille leží v rovinaté krajině a bere pitnou vodu z několika pramenů, vznikajících poblíže Emmerinu v půdách vzdělávaných nebo bažinatých. Jak se dá očekávati, obsahují tyto vody po celý rok, zvláště pak na podzim značné množství zárodků, jež jsou bezpochyby příčinou tyfosních nemocí, vyskytujících se pravidelně na podzim u Lillského obyvatelstva epidemicky. Roku 1898 obdrželi Abraham a Marmier povolení k zařízení čisticí stanice, jež musela vyhověti nejen jakostí, nýbrž i množstvím čistěné vody pro celé město.

Výbor vědeckých znalců, v němž se nalézal mezi jinými též známý Pasteurův spolupracovník Roux, vyslovil se o této čisticí stanici takto:

1. Abrahamův a Marmierův způsob čistění pitné vody osvědčil se býti bez odporu velmi působným a jeho výkonnost jest mnohem větší nežli všech ostatních způsobů, navržených pro čistění pitné vody ve velkém.
2. Jednoduchost zařízení a pravidelnost a spolehlivost práce zaručuje nerušený pochod při čistění vody.
3. Všechny škodlivé mikroby ve vodě obsažené ničí se úplně (až na malé množství neškodného bacilus subtilis, jenž, mimochodem řečeno, vzdoruje většině ničících prostředků, jako na příklad páře přehřáté na 110 st. C).
4. Ozonováním se pitná voda v žádném směru nezhorší; spíše se důkladně provětrá, čímž se stane chutnější, zdravější a trvalejší, a užitečné nerostné součástky její zůstávají zachovány.
5. Abrahamův a Marmierův způsob čistění pitné vody možno městu Lillu doporučiti, neboť činí emmerinskou vodu úplně neškodnou. Zavedením tohoto způsobu čistění vody jest umožněno bráti při zvětšení spotřeby vody nedostávající se množství z některého průplavu nebo řeky v okolí Lillu, filtrovati ji z hruba přes písek, a potom ji čistiti zmíněným způsobem.

Podotýkáme ještě, že bylo obsaženo v 1 cm³ nečištěné vody emmerinské 1000 až 4000 zárodků, a uvážíme-li, že voda obsahující 60 až 100 zárodků v 1 cm³, se předpokládala dosud za dostatečně vyčištěnou, musíme označiti sterilisování dle způsobu Abraham - Marmierova za velice dokonalé.

Množství ozonu, jimž se vzduch v ozoniseuru nasycuje, nepřesahuje 2–3 procenta kyslíku, ve vzduchu obsaženého, a tím jest vyloučena možnost, aby čistěná voda nabyla příchuti nebo zápachu ozonového, jak se tomu stává u ostatních způsobů sterilisováním pitné vody ozonem. Zároveň zamezuje se tím tvoření se kysličníku, dusíku a rozmnožování dusíkatých látek ve vodě; nejspíše lze to též připsati na účet dobrého chlazení.

Pokud se týče konečně ceny výrobní, možno čítati na hodinu a koňskou sílu 20 g ozonu. Dle pokusů konaných v Emmerinu stačí k úplnému sterilisování vody vzduch, obsahující v litru 0,0058 g ozonu, neboli v 1 m³ 5,8 g, tak že je k ozonování jednoho krychlového metru vzduchu zapotřebí 0,29 koňské síly za hodinu. Počítáme-Ii pak 1 ks v ceně 6 haléřů, stálo by ozonování 1 m³ vzduchu 1,74 haléře. Abychom mohli vypočítati náklad na sterilisování 1 m³ vody, musili bychom věděti, kolik vody a vzduchu projde v hodině čističem.

Příslušné údaje nám však scházejí, a též firma nám nedala žádného vysvětlení o té věci, poněvadž se tento náklad řídí hlavně dle místních okolností.

V každém případě jest však náklad při tomto způsobu čistění vody, když je možno čerpati ji z pramene blízko se nacházejícího, předem přes písek hrubě filtrovati a pak dle Abraham – Marmierova způsobu sterilisovati, mnohem nižší, nežli kdyby měl býti pořízen dlouhý a drahý vodovod.

Možno, že by se tento způsob dal s výhodou přizpůsobiti našim pražským poměrům, a že by se tím zároveň lépe využit­koval ohromný kapitál, investovaný v naší elektrické centrále! O vodu by nouze nebyla; jen ji učiniti ­dobře pitnou. Hledání pramenů, dávajících vodu zdravou v dostatečném množství, nevedlo, jak známo, dosud k cíli, a je zřejmo, že by vodovod v každém případě stál náklad, jdoucí do mnoha milionů, o které je u nás nouze.