Озонирование воды

Одним из наиболее сильных окислителей, уничтожающих бактерии, споры и вирусы (в частности, вирусы полиомиелита), является озон.

В ряде случаев озонирование является универсальным ме­тодом водообработки. Зарубежный и отечественный опыт применения озона в водоподготовке загрязненных поверхностных и подземных вод свидетельствует о его комплексном воздействии на очищаемую воду, т.е., одновременно с обеззараживанием происходит и обесцвечивание воды.

При предварительном озонировании озон, прежде всего, расходуется на удаление органических и неорганических веществ, а затем он будет затрачиваться на дезинфекцию воды.

Озон очень сильный окислитель, его окислительный потенциал составляет 2,06 В. Патогенные микроорганизмы уничтожаются им в 15…20 раз, а споровые формы бактерий – в 300…600 раз быстрее, чем хлором. Механизм обеззараживания воды озоном основан на его способности инактивировать сложные органические ве­щества белковой природы, содержащиеся в животных и расти­тельных организмах.

Чистый озон взрывоопасен, он не взрывается, если его кон­центрация в озоно-воздушной смеси не превышает 10%, т. е. 140 г/м³. Озон токсичен и может поражать органы дыхания. ПДК озона в воздухе помещений, где находятся люди, не бо­лее 0,0001 мг/л. Поэтому для обработки используется собственно озоновоздушная смесь с содержанием озона до 20 гО₃/м³ и коэффициентом использования озона – не менее 0,9..

Метод озонирования целесообразно применять для обеззараживания любых расходов, но только уже очищенных поверхностных, подрусловых и подземных вод, которые могут быть загрязнены устойчивыми к инактивации видами патогенных спорообразующих бактерий и энтеровирусов.

При обработке воды из поверхностных источников, как и при хлорировании, часто принимают ее двойное озонирование. Для улучшения протекания процессов осветления и обесцвечивания воды, производят предварительное (пред) ее озонирование дозой смеси до 15 мг/л.

При средней загрязненности исходной воды по органическим веществам, соответствующей величине перманганатной окисляемости менее 8 мг О₂/л, требуемая доза озона равна 2 мгО₃/л. При окисляемости около 10 мгО₂/л – 3 мгО₃/л. Дозы 4…5 мгО₃/л необходимы при поступлении в воду залповых загрязнений по органическим веществам равных 15…20 мгО₂/л, считая по перманганатной окисляемости.

Доза озона на стадии дезинфекции обработанной воды составляет зимой от 0,75…1,0 гО₃/м³ и 4…6 гО₃/м³ летом. Продолжительность контакта от 4…12 мин.

Основным недостатком озонирования воды является то, что О₃, хотя и является очень сильным обеззараживающим агентом, использование его на конечной стадии водоподготовки не исключает последующего риска повторного загрязнения микроорганизмами. Так, остаточный О₃ в количестве 0,4 мг/л после первичного озонирования разлагается менее чем за 1 ч. Время разложения остаточного озона в воде, прошедшей дезинфекцию, составляет менее 20 мин.

Озонаторная установка может работать на атмосферном воздухе или жидком техническом кислороде. В первом случае установка включает: блок осушки и подготовки воздуха, воздушный компрессор, генератор озона, блок водяного охлаждения генераторов, реактор, повышающий трансформатор, пульт управления, блок контроля озоно-воздушной смеси (рис. 8.5). Работа установки автоматизирована. Во втором случае исключается блок подготовки и осушки воздуха

Озон О₃ (точнее - озоновоздушная смесь) получают из атмосферного воздуха в аппаратах, называемых озонаторами или генераторами, в результате воздействия на него «тихого» (т.е. рассеянного без искр) электрического заряда, сопровождающегося выделением озона.

Озонаторный генератор представляет собой горизонтальный цилиндрический аппарат (вариант) с внутренними трубами нержавеющей стали (по типу теплообменника). Внутри каждой стальной трубы помещена стеклянная трубка с небольшой (2...3 мм) воздушной кольцевой прослойкой, которая является разрядным пространством. Внутренняя поверхность трубок покрыта графитомедным (или алюминиевым) материалом. Стальные трубы являются одним, а покрытия на внутренних стенках стеклянных трубок другим электродом. При прохождении электрического тока напряжением 8 ... 10 кВ образуется озоновоздушная смесь. При этом стеклянные трубки являются диэлектрическим барьером, благодаря чему разряд получается «тихим», т. е. рассеянным без образования искр. Следует отметить, что до 90% электроэнергии превращается в теплоту, кото­рую отводит от озона­тора циркулирующая в межтрубном прост­ранстве аппарата ох­лаждающая вода.