Озонирование — достаточно модное нынче слово, связываемое с очень современным и действенным способом очистки воды. Это верно и неверно. Во-первых, озон — это не только мощное средство для подготовки питьевой воды. Перечень областей, в которых он используется как обеззараживающее средство, средство для удаления запахов, катализатор химических и технологических процессов достаточно велик. Озон очень эффективен при обработке воздуха (дезинфекция помещений для хранения продуктов, содержания животных, очистка загрязнений воздуха при выбросе после «грязных» металлургических и химических производств), в предпосевной обработке семян, при обработке целлюлозы, отбеливании тканей. Озонирование воздушной среды улучшает условия труда, снижает микробную загрязненность в 3–4 раза. Отдельной и важной отраслью использования озона является медицина, в которой применяются озонированные физиологические растворы, озонная аутогемотерапия; озон используется при лечении ожоговых заболеваний, для ингаляций. Во-вторых, озон и его действие известны и изучаются достаточно давно. В-третьих, как чаще всего и бывает в природе, озон — не панацея от всех бед.
В ОБЛАСТИ водоподготовки озон также 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 одним из наиболее экологически чистых и универсальных методов обработки воды.
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.
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». Однако из-за относительной дороговизны оборудования, строгости технологии и нестабильного качества выпускаемого оборудования озонирование долго оставалось на уровне эксперимента.
Озон является аллотропической модификацией кислорода (О3) и при нормальной температуре и давлении представляет собой газ бледно фиолетового цвета. В природном состоянии озон находится в высоких слоях атмосферы, где возникает фотохимическим путем под действием солнечной радиации. Он обладает характерным «грозовым» запахом и в переводе с греческого означает «пахучий». В искусственных условиях озон получают различными методами, но всегда растворенным в воздухе или кислороде. В производственных процессах получения озона для очистки воды озоновоздушную 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:
Озон является наиболее сильным из известных природных окислителей, имеет высокую растворимость и активно вступает в реакцию с органическими и неорганическими веществами, его редокспотенциал составляет 2,07. Окисление озоном существенно быстрее, чем аэрация. Железо, которое связано с гуминовыми кислотами, также окисляется озоном. При этом следует учитывать увеличение дозы озона;
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 до5 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.
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 не свойственных воде примесей связано большинство процессов очистки, однако есть загрязнения, не поддающиеся окислению и, следовательно, не удаляемые озоном. Это (кроме, конечно, механических загрязнений, взвешенных веществ) 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 одной из ступеней водоподготовки. Кроме того, применение озона накладывает некоторые технологические ограничения.
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 не прореагировавшего озона;
приборы контроля озона в воде и воздухе.
Это промышленное оборудование надо размещать в отдельном помещении с 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. Не говоря уже о бытовых озонаторах, при помощи которых можно в домашних условиях выполнить весь технологический цикл очистки без усилий!
Несомненно, что качество воды при водоподготовке с использованием озонирования будет значительно выше, чем при прочих технологиях, однако экономической оценке этот параметр можно подвергнуть только в оборотных системах. 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).
Станция озонирования — только оборудование, необходимое для озонирования. Станция водоподготовки — блоки озонирования и фильтрования. Автоматизированный комплекс — блоки озонирования и фильтрования, управляемые от микро-РС Одним из первых этапов проектирования является правильное определение необходимой дозы озона при обработке 1 м3 воды. Сделать это можно на основании анализов воды и рекомендаций по требуемым дозам озона для удаления тех или иных загрязнений.
Чтобы выбрать из множества предлагаемого на рынке отечественного и импортного оборудования, необходимо учитывать технические характеристики оборудования, ноне по тому, сколько воды можно обработать с помощью данной установки, а по ее производительности по озону, учитывать особенности технологии получения озона и требований к окружающей среде и внешним коммуникациям, комплектацию поставляемого оборудования.
Иногда целесообразно включить озонирование, как дополнительную ступень очистки, в состав действующих сооружений. В этом случае важно определить место озонирования в технологической цепочке, материалы оборудования и трубопроводов, использованных ранее.
И конечно, правильнее поручить разработку технологии с использованием озонирования специалистам, имеющим опыт в этой области.
Категория: Мои статьи | Добавил: Aspar (07.04.2009)
| Автор: Виталий
