0
Корзина пуста

Системы финишного озонирования воды и

очистки воды озоном

Озонаторы воды и воздуха

Очистка воды

В области водоподготовки озон используется в нескольких направлениях:


  • очистка питьевой воды из поверхностных или подземных источников;
  • очистка сточных вод;
  • очистка воды в системах оборотного водоснабжения бассейнов.


В данной статье мы остановимся только на одном аспекте использования озона — подготовка питьевой воды. Несомненно, что озонирование является самым экологически чистым и универсальным методом обработки воды.


Краткий экскурс в историю.


Озонирование, как средство для обеззараживания, впервые было опробовано в 1886 г. во Франции.

С 1905 г. в России начала действовать экспериментальная установка для озонирования воды при Петропавловской больнице. В 1911 г. в Петербурге была введена в строй самая крупная в мире производственная установка озонирования, обрабатывавшая 44 500 м3 воды в сутки.

В мире на сегодняшний день работает множество систем водоподготовки, использующие озонирование: во Франции, Канаде, Швейцарии, Италии, Германии, Саудовской Аравии и др. На технологии озонирования выросли такие известные фирмы, как «Озония», «Дэгремон», «Трейлигаз». В советское время в большом масштабе озонирование было использовано на Восточной водопроводной станции в Москве.

В 1968 г. станция была оснащена озонаторами французской фирмы «Трейлигаз».


Как работает озон?


В производственных процессах получения озона для очистки воды озоно-воздушную смесь получают при помощи «тихого» электрического разряда в озонаторах. Реакция получения озона характерна получением из кислорода воздуха при его возбуждении не только озона, но и атомарного кислорода: 2О3 = 3О2 + Q, где Q — тепловой эффект реакции: 2О3 = О2 + О – 24 ккал, О + О3 = 2О2 + 95 ккал.

Озон является наиболее сильным из известных природных окислителей, имеет высокую растворимость и активно вступает в реакцию с органическими и неорганическими веществами, его редокс-потенциал составляет 2,07.


Обработкой озона достигаются следующие цели:


  • снижение цветности и увеличение прозрачности воды за счет разложения в первую очередь гуминовых кислот;
  • удаление привкусов и запаха, обусловленных присутствием соединений минерального и органического происхождения;
  • удаление металлов (полное окисление), в первую очередь тяжелых металлов, эффективное обезжелезивание, удаление марганца — см. рис. 1 и 2;

Графики показывают сравнение между обычной аэрацией и окислением озоном. Окисление озоном существенно быстрее, чем аэрация. Железо, которое связано с гуминовыми кислотами, также окисляется озоном. При этом следует учитывать увеличение дозы озона;


  • окисление и разложение фенольных соединений, соединений азота (аммиак, нитраты, нитриты), сероводорода, цианидов;
  • окисление и разложение СПАВ и нефтепродуктов;
  • значительное улучшение комплексных показателей окисляемости ХПК (химическое поглощение кислорода) и БПК (биологическое поглощение кислорода). За счет высокой окислительной способности - стерилизация и дезинфекция. Практически не известны микроорганизмы, бактерии, споры и вирусы, стойкие к озону. В отличие от хлора эффекта «привыкания» при озонировании не наблюдается, а время разрушения их озоном в 10–30 раз меньше при меньшей дозе. Озон разрушает бактерии за счет окисления свободных гидросульфитных групп фермента SH-протоплазмы белка, быстрое разрушение вирусов озоном можно объяснить быстрым окислением сульфидных групп.


Дозы озона, в зависимости от состава обрабатываемой воды, составляют от 0,5 до 5 мг/л, время реакции озоно-воздушной смеси с водой для эффективного окисления примесей — от 1–2 до 10–15 мин.

Универсальным показателем стерилизации воды является окислительно - восстановительный потенциал воды. Обычно при значении 700 мВ достигается полная стерилизация воды. Для стерилизации посуды, тары, бутылок необходим более высокий потенциал. Но и при более низких значениях окислительно-восстановительного потенциала достигается существенное сокращение количества микробов.

Например, в аквариумных системах величины от 300 до 400 мВ дают хорошие результаты.

Рис. 3 показывает соотношение между содержанием озона и окислительно-восстановительным потенциалом в более широком диапазоне, из чего следует, что значения не растут выше 1000 мВ даже при очень высоких дозах озона. Кроме того следует отметить, что это соотношение не постоянно. Оно зависит от качества воды и pH. Одним из преимуществ озона с гигиенической точки зрения является неспособность, в отличие от хлора, к реакциям замещения, в воду не вносятся посторонние примеси и не возникают вредные для человека соединения.

        Особенностью озона является и его быстрое разложение в воде с образованием кислорода, т.е. озон обладает полной экологической безопасностью. Время «жизни» озона в воде — 10–15 мин. Из перечисления основных направлений использования видно, что действие его основано в первую очередь на процессах окисления.

Именно с необходимостью окисления несвойственных воде примесей связано большинство процессов очистки, однако есть загрязнения, не поддающиеся окислению и, следовательно, не удаляемые озоном. Это (кроме, конечно, механических загрязнений, взвешенных веществ) галогены (фтор, бром) и соли, в т.ч. соли жесткости.


       Таким образом, наряду с несомненными преимуществами, как наиболее эффективного, комплексного и естественного реагента, у озона есть и недостатки. Озонирование не может быть единственным универсальным методом очистки воды, избавляющим ее от всех возможных загрязнений и является только одой из ступеней водоподготовки.

        Во-первых , из-за насыщения воды озоно-воздушной смесью она приобретает высокую окислительную способность и становится коррозионно-активной. Особенно коррозионная активность может возрасти при повышении температуры или снижения давления в системе (падает растворимость кислорода в воде). Это требует использования оборудования и материалов, стойких к озону (трубы из ПВХ или нержавеющей стали, реакторы и емкости для хранения озонированной воды из ПВХ или бетона) и т.п.

       Во-вторых , озонирование — это процесс, требующий определенного состава оборудования:


  • озоногенератор, в котором осуществляется выработка озона из воздуха или кислорода;
  • система введения озона в воду и его смешения;
  • реактор — емкость, в которой за счет перемешивания и выдержки обеспечивается необходимое время реакции озона с водой; деструктор озона для удаления остаточного непрореагировавшего озона;
  • приборы контроля озона в воде и воздухе.



        Это оборудование надо размещать в отдельном помещении, оборудованном вентиляцией, эксплуатировать, выполняя необходимые профилактические мероприятия.

        В-третьих , существуют ограничения по количеству озона в воде (доза остаточного озона — не более 0,1 мг/л) и в воздухе (ПДК озона в помещении, где работают люди, — не более 0,1 мкг/л). Однако опыт использования озонирования на современном этапе, накопленный для систем разной производительности, говорит о том, что эту технологию можно и нужно применять не только на мощных водопроводных станциях, отвечающих за снабжение водой крупных городов, но и в системах водоподготовки малой и средней производительности.

Несомненно, что качество воды при водоподготовке с использованием озонирования, будет значительно выше, чем при прочих технологиях. Еще одним преимуществом использования озонирования является то, что при относительно высокой стоимости первичных капитальных затрат эксплуатационные затраты связаны только с потреблением электроэнергии (в среднем 0,05– 0,07 кВт на 1 г озона).

        Рис. 4 позволяет оценить затратную сторону на основе приведенной стоимости обработки 1 м3 воды. График составлен с учетом коэффициента эффективности капитальных вложений 0,12, а также затрат на электроэнергию и эксплуатационный персонал. Станция озонирования — только оборудование, необходимое для озонирования.

Станция водоподготовки — блоки озонирования и фильтрования. Автоматизированный комплекс — блоки озонирования и фильтрования, управляемые от микро-РС. Для доочистки водопроводной воды и большинства вод из подземных источников московского региона может быть предложена технология преозонирования с последующим фильтрованием на кварцевой или угольной засыпке.

Технология преозонирования с фильтрованием на кварцевой или угольной засыпке хорошо работает почти на всех «подмосковных» водах без дополнительных ступеней очистки. Особенно эффективно использование озона для очистки минеральных вод, поскольку он не меняет солевой состав.
Источник: http://www.c-o-k.ru/articles/ozonirovanie-v-vodopodgotovke-istoriya-i-praktika-primeneniya

Напишите нам