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 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.

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).

Таблица 1. Бактерицидное действие в зависимости от дозы окислителя и продолжительности контакта

	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 (минут)	30	15	Более 60	5	—

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

Таблица 2. Эффективность обеззараживания

ВИДЫ	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.