Озонирование воды

Озон является одним из наиболее эффективных средств обеззараживания и обладает высокой скоростью воздействия на микроорганизмы. Он генерируется из атмосферного кислорода электрическим разрядом, или УФ-излучением.

Озон чаще применяется для дезинфекции воды, но может быть использован и для окисления различных неорганических и органических загрязнений, так как является одним из сильнейших окислителей.

Озон обладает рядом преимуществ над остальными дезинфектантами:

сильный дезинфектант и окислитель (самый сильный среди применяемых);
очень эффективен против вирусов;
наиболее эффективен против Giardia, Cryptosporidium, а также любой другой патогенной микрофлоры;
способствует удалению мутности из воды;
удаляет посторонние привкусы и запахи;
не образует хлорсодержащих тригалометанов.

Ограничения в использовании озона:

• озонирование не обладает пролонгированным эффектом. После введения, озон сохраняется в воде всего 30-40 минут, а при увеличении температуры t > 10°C время нахождения озона в воде до полного распада сокращается до 5-10 минут.
• озон, как сильный окислитель, окисляет сложные органические вещества до более простых и в отсутствии системы изъятия продуктов озонолиза и постдезинфекции, могут создаваться благоприятные условия для развития микроорганизмов.
• при окислении озоном органических соединений образуются такие вредные вещества как альдегиды, кетоны, перекисные соединения и др. При использовании озона в качестве дезинфектанта в больших дозах, следует контролировать концентрацию этих веществ в воде.

Мы применяем озонирование, как правило, для вод подземных источников в случаях, когда помимо обеззараживания необходимо удаление из воды железа и марганца. На конечной стадии после озонирования всегда вводится обеззараживающий реагент с продолжительным эффектом, например, гипохлорит натрия.

Так же озонирование может эффективно применяться для обработки сточных вод для снижения БПК и дезинфекции.

Для озонирования воды в наших проектах в основном применяются озонаторы BONa фирмы Prominent Dosiertechnik (Германия), а также системы контроля концентрации озона в воде и в воздухе рабочей зоны, для соблюдения правил ТБ.
Для обеспечения эффективной реакции озона с водой применяются оригинальные системы смешения и контакта, разработанные нашим предприятием.

Технология получения озона

В большинстве случаев озон получают электросинтезом в специальных аппаратах – генераторах озона. Метод основан на пропускании предварительно осушенного воздуха через пространство между электродами, на которые подаётся высокое напряжение. При этом напряжение и диэлектрическая проницаемость разрядного промежутка между электродами подбираются таким образом, чтобы через воздушный поток проходил так называемый «тлеющий» или коронный разряд. В этих условиях кислород, входящий в состав воздуха ионизируется и образуется озон.

На выход озона в озонаторах данного типа влияют:

• Величина напряжения и частота тока, подаваемого на разрядные поверхности.
• Степень осушки и очистки пропускаемого через разрядное пространство воздуха от пыли и паров органических веществ.
• Температура в области разрядного пространства.
• Давление и расход воздуха, пропускаемого через разрядный элемент.
• Содержание кислорода в воздухе, подаваемом на синтез озона.

При выборе озонаторной установки следует учитывать такие параметры как: необходимая доза (соотношение объемов обрабатываемой воды и озоно-воздушной смеси) озона, которая зависит и от загрязненности воды, от способа смешения озона с водой и от конструктивных особенностей камер реакции. Учет всех параметров позволяет подобрать оптимальную систему озонирования.

Озонаторы разных производителей, использующие разряд высокого напряжения могут отличаться друг от друга по конструктивным параметрам, но принцип получения озона остается неизменным.

В последнее время появились конструкции озонаторов значительно отличающиеся от традиционных, разрядных озонаторов. Практический интерес могут представлять озонаторы фирмы PROZONE (США). Озон в данных озонаторах получается путём облучения воздуха ультрафиолетовым излучением. Такие озонаторы успешно используются нашим предприятием на объектах с небольшим потреблением озона.

Особенности озонаторов основанных на принципе УФ-облучения

Достоинства	Недостатки
Простота конструкции, а значит высокая надёжность Отсутствует стадия осушки воздуха Озонаторы имеют небольшую массу Простота обслуживания – периодическая замена УФ-ламп	Невысокие концентрации озона в озоно-воздушной смеси (до 5 г/м³) Небольшая производительность УФ-Лампы составляют основную стоимость озонирующих элементов

Успешное внедрение озонирования во многом зависит от качества и технических характеристик озонаторного оборудования. Наши специалисты используют в проектах современное озонаторное оборудование различных производителей: ProMinent Dosiertechnik (Германия), PROZONE (США), OZONIA (Швейцария), AZCO (Канада), ТЕХОЗОН, Позитрон (Россия). Предпочтение отдается озонаторам фирмы ProMinent®, так как их надёжность и безопасность работы успешно сочетается с высоким уровнем автоматизации и экономичностью.

Преимущества озона

Бактерицидное действие.

Озон имеет ряд преимуществ перед хлором. Он воздействует как на окислительно-восстановительную систему бактерий, так и на их протоплазму, тогда как хлор разрушает только ферменты микробной клетки. Этим можно объяснить более активное воздействие озона по сравнению с хлором на вирусы, которые не имеют ферментных систем. При изучении действия озона на разные бактерии определено, что существует критическая доза озона (0,4-0,5 мг/л), выше которой его бактерицидное действие резко возрастает и достигается полное обеззараживание в отличие от хлора, обеззараживающее действие которого при малых концентрациях монотонно возрастает с увеличением дозы реагента.

Обеззараживающий эффект.

При применении озона сказывается в 15-20 раз быстрее, чем при применении хлора, поэтому при использовании озонирования на финишной стадии обработки воды не требуется устройство резервуаров обеспечивающих длительное время контакта. Действие озона на споровые формы бактерий примерно в 300-600 раз сильнее, чем действие хлора, что является очень важным при подготовке воды для нужд фармакологических и пищевых производств. Ниже приведены сравнительные данные по минимальным дозам различных окислителей для обеспечения эффективного бактерицидного действия (Таблица 1), а также эффективности дезинфекции различных методов обеззараживания воды по отношению к определённым видам микроорганизмов (Таблица 2).

Бактерицидное действие в зависимости от дозы окислителя и продолжительности контакта

Параметры	Минимальные значения параметров, обеспечивающие бактерицидное действие методов обеззараживания:
	Сl₂	СlO₂	NH₂Cl ^**	O₃	УФ-излучение ^***
Доза	0,5 мг/л ^*	0,2 мг/л	0,2-1 мг/л	0,4 мг/л	25 мВт/см²
Время контакта (мин)	30	15	Более 60	5	—

* свободный хлор, рН ниже 8
** используется дополнительно к хлорированию для обеспечения пост-эффекта
*** при длине волны 254 нм

Эффективность обеззараживания

Виды микроорганизмов	Эффективность методов обеззараживания:
	Сl₂	СlO₂	NH₂Cl ^**	O₃	УФ-излучение ^***
Бактерии	+++	+++	++	+++	++
Вирусы	++	+++	+	+++	+++
Простейшие	+	+	+	++	+

Условные обозначения: + недостаточная; ++ удовлетворительная; +++ хорошая.

Наши решения:

Озонирование, применяемое как самостоятельная ступень в технологии очистки воды, не всегда позволяет эффективно решить поставленную задачу. В этом случае для достижения необходимого эффекта очистки и предотвращения попадания в очищенную воду продуктов окисления (органических загрязнений), совместно с озонированием мы используем процессы фильтрации и сорбции на органических сорбентах.

Используя накопленный опыт, при разработке технологии подготовки воды с использованием озона, мы придаем большое значение:
• подбору необходимых доз озона с учётом характера и количества загрязнений, содержащихся в обрабатываемой воде;
• правильному выбору способа и места введения озона в обрабатываемую воду;
• подбору озонаторного оборудования;
• обоснованному составу дополнительных стадий очистки и т.д.

Качество воды даже одного водного объекта, в зависимости от места забора, может существенно отличаться. В каждом конкретном случае, до выдачи схем и принятия решения о применении озона, нашими специалистами проводятся предпроектные технологические исследования, в ходе которых выясняют целесообразность и эффективность озонирования, необходимость использования сорбционной очистки воды, определяют место ввода озона в общей технологической схеме и оценивают его влияние на основные процессы очистки.