Обработка озоном – технологический процесс из нескольких этапов очистки до состояния, соответствующего санитарно-эпидемиологическим и другим нормам. Направлен на получение воды, которую можно употреблять без нанесения вреда здоровью. Улучшение качества, до питьевого уровня, более сложный процесс, чем тот, который используется для бассейнов, автомоек, промышленных и других нужд.
Обработка и дезинфекция озоном
Для обработки применяются следующие технологии:
Механическая очистка от примесей при помощи фильтров и отстойников.
Озонирование, предполагающее обработку от содержания марганца, железа, цист, бактерий, вирусов, фенолов, постороннего запаха.
Более высокотехнологичный способ обработки
Озонирование мощное средство для очистки и обеззараживания. Озон высокоактивная форма обычного двухатомного кислорода, продукт распада — обычный кислород. Сочетание высокой активности озона и безопасности продуктов распада делает технологию уникальной, одновременно эффективной и безопасной.
Установки и озонаторы для очистки воды
Оборудования для обработки озоном:
- Генераторы озона, включая сменные, предназначенные для установок различных фирм.
- Установки озонирования, совместимые с промышленными системами обработки ультрафиолетом.
- Компактные озоновые установки.
- Пилотные установки.
У технологии обработки озоном есть особенности:
- Вода, пропущенная через установку озонирования, не теряет свой минеральный состав, не меняет уровень Ph.
- После дезинфекции озоном, отсутствует содержание вредных для здоровья компонентов, металлов.
- После обеззараживания озонатором, вода не меняет свой первоначальный запах и цвет.
- Обеззараживание грязной воды и уничтожение вредных микроорганизмов, как минимум, в 300 раз быстрее, чем у других методов.
- Вода очищается от посторонних запахов и вкусов во время озонирования при розливе.
- В установке озонирования практически нет расходных материалов, так как им является воздух или кислород.
- Дезинфекцией озоном можно превратить сточную воду в пригодную для использования в промышленности, в быту.
- Неиспользованный озон преобразуется в исходный продукт, то есть кислород.
Озонирование – это сложный химический процесс. Вода очищается озоном (сильнейшим окислителем природного происхождения). Основная часть загрязняющих веществ превращается во взвесь, которая легко локализуется угольным фильтром.
Направление применения
Интерес к применению озона при подготовке питьевой воды объясняется тем, что озонирование обеспечивает быстрое и надёжное обеззараживание. Вызывает значительное улучшение органолептических свойств — в результате обработки озонатором, устраняются привкусы (запахи, цветность). Возрастает содержание растворённого кислорода, что возвращает одно из основных свойств, характеризующих чистые природные источники.
95% питьевой воды в Европе проходит озонную подготовку. В США идет процесс перевода с хлорирования на озонирование. В России действуют несколько крупных станций – в Москве, Нижнем Новгороде и других городах.
Технологическая эффективность
Свойства озона:
- В отличие от кислорода является неустойчивым соединением. Он самопроизвольно разлагается при высоких концентрациях, при этом чем выше концентрация, тем выше скорость реакции разложения.
- Сильный окислитель, он разрушает вещества на безвредные (вода, углекислый газ, кислород) и не пахнущие компоненты.
Преимущества озона:
- Уничтожает все известные микроорганизмы: вирусы, бактерии, грибки, водоросли, их споры, цисты и т.д.
- Действует очень быстро – в течение нескольких минут.
- Удаляет неприятные запахи.
- Не образует токсичных побочных продуктов.
- Остаточный озон быстро превращается в кислород.
- Вырабатывается на месте, не требуя хранения и перевозки.
- Уничтожает микроорганизмы в 300-3000 раз быстрее, чем любые другие дезинфекторы.
- Экологическая совместимость озона с окружающей средой.
Необходимость применения
По заданию Госстроя России НИИ КВОВ был проведен опрос на предмет необходимости применения методов глубокой очистки от антропогенных загрязнений с использованием озонирования и сорбции. Обследование 80 водоканалов России (около 90 водопроводных станций), использующих поверхностные воды, 60 водоканалов (80 станций), использующих подземные воды, на предмет необходимости применения методов глубокой очистки воды от антропогенных загрязнений с использованием озонирования и сорбции.
Результаты работ, представленные на диаграмме, свидетельствуют о следующем:
- в 33% случаев по рассмотренным городам требуются метод ыглубокой очистки от природных и антропогенных органических загрязнений, без которых существующими традиционными методами невозможно получить воду, отвечающую нормативным требованиям;
- в 52 % случаев следует установить целесообразность применения озона для повышения эффективности реагентной обработки, совершенствования технологической схемы очистки и улучшения качества питьевой воды;
- в 15% случаев качество поверхностных вод удовлетворительное, они характеризуются небольшой величиной основных показателей: мутности, цветности и окисляемости, не имеют химических и повышенной степени микробиологических загрязнений. В этих городах не требуется применение дополнительных методов глубокой очистки.
Практически во всех городах либо требуется применение озонирования и сорбции, либо требуется оценить перспективность и целесообразность применения озоно-сорбционного метода очистки.
Очистка поверхностных вод
Источником водоснабжения Калуги является р. Ока, вода имеет малую мутность, за исключением паводка и периода дождей, средней цветностью. Органические загрязнения, определяемые перманганатной окисляемостью до 12 мг О2/л, БПК до 7 мг О2/л, ХПК до 60 мг О2/л. Высокие значения ХПК свидетельствуют о загрязнении веществами антропогенного происхождения, в отдельные периоды концентрация нефтепродуктов достигает 0,9 мг/л. Практически постоянно отмечается запах на уровне 2-3 баллов, который при нагревании усиливается до 5 баллов. Неблагоприятна ситуация в отношении микробиологических загрязнений (наличие клостридий и колифагов), особенно зимой.
Предварительное озонирование улучшает качество очищенной воды по мутности, цветности, перманганатной окисляемости. Исследованиями установлено, что предварительная обработка озоном существенно уменьшает дозу коагулянта. В качестве примера в таблице (см. ниже) указаны данные качества неозонированной и озонированной (Доз = 1,5 мг/л) воды, очищенной при различных дозах коагулянта. При сравнении полученных данных видно, что без предварительной обработки, качество даже при дозе коагулянта 2,3 мг/л ниже, чем с предварительным озонированием, дозой коагулянта 1,0-1,2 мг/л.
Влияние озонирования на качество
Окская вода постоянно имеет запах на уровне 2-4 баллов. В схеме очистки был предусмотрен сорбционный угольный фильтр, обеспечивающий глубокую очистку по мутности до 0-0,6 мг/л, цветности до 0-4 град., концентрации остаточного алюминия до 0,02-0,1 мг/л, по содержанию органических загрязнений – показатель перманганатной окисляемости отмечается на уровне 0,5-1,5 мг/л.
Запах после озонирования, контактного осветления уменьшается с 2-5 до 1-3 баллов, только сорбционная очистка обеспечивала снижение привкусов металла и запахов до 0-1 балла.
Эффективность удаления загрязнений по этапам очистки
Изменение микробиологических показателей
Данные исследований по обеззараживанию воды, свидетельствуют о высокой степени удаления загрязнений.
Очистка подземных вод
Источники водоснабжения Тюменской области, которые в отличие от подземных вод на большей части территории России имеют сложный состав: газы (метан, свободная углекислота). Повышены значения мутности, цветности, содержания железа и органических загрязнений, в том числе нефтепродуктов.
Исследования по очистке в безреагентном и реагентном режимах показали следующие результаты:
- очистка после смесителя в режиме упрощенной аэрации не приводила к уменьшению цветности. Снижение концентрации железа отмечалось с 3-3,5 до 1,2-2 мг/л, перманганатной окисляемости с 8,4 до 6,8 мг/л;
- предварительная интенсивная аэрация кислородом снизила содержание железа до 0,8 мг/л, перманганатную окисляемость до 5,4 мг/л;
- с введением озона в исходную воду и после песчаного фильтра обеспечило снижение концентрации железа до 0,25 мг/л.
В процессе исследований, цветность удалялась случае применения озона, последующего фильтрования через песчаную и угольную загрузки. Эффективность очистки зависела от исходной цветности подземной воды и дозы озона. Получение стандартного качества по цветности обеспечивали дозы озона 4-5 мг/л при исходной цветности до 50 град, 25 мг/л при цветности 180 град. При больших значениях цветности необходимая доза достигала 35 мг/л.
Изменение качества при обработке
Для предварительного окисления комплексных органических соединений железа, озон вводили в исходную воду. Озонирование снизило цветность (при оптимальной дозе озона 6 мг/л) до 20 град, мутность – до 0,3-0,4 мг/л, содержание железа – до 0,4-0,5 мг/л.
Для повышения глубины очистки озонированную воду обрабатывали реагентами (коагулянтами, флокулянтами). Последующее коагулирование приводило к снижению основных показателей: цветности с 21 до 10 град, мутности с 0,4 до 0,2 мг/л, концентрации железа с 0,4-0,5 до 0,1-0,2 мг/л.
На основании полученных результатов установлено, что:
- заключительная сорбционная очистка обеспечила высокое качество по всем показателям, включая органические загрязнения и нефтепродукты. Значения цветности изменялись в пределах 0-1,4 град, мутности 0-0,25 мг/л, перманганатной окисляемости 1,2-1,4 мг/л, аммонийного азота – 2 мг/л. Концентрация железа составила 0,04-0,12 мг/л, остаточного алюминия – 0,08-0,18 мг/л;
- необходимая эффективность обеззараживания при использовании озона достигалась после экспериментальной установки без дополнительной обработки хлором.
Единственный универсальный метод
Озонирование единственный современный метод очистки, который действительно работает, поскольку он проявляется одновременно в бактериологическом, физическом и органолептическом отношении:
- С бактериологической точки зрения существенно, что все микробы — патогенные и сапрофитные уничтожаются озоном, при этом их оживление совершенно исключено. Метод обладает высоким спорицидным эффектом, который напрямую зависит от количества озона, пропущенного через воду, в обратной зависимости от органического загрязнения.
- Исследования учёных установили преимущества озона для нейтрализации вируса полиомиелита по сравнению с привычными средствами обеззараживания (хлором, двуокисью хлора), а также цист и сопутствующих бактерий. Озонированная вода становится менее подверженной дальнейшим загрязнениям из-за значительного уменьшения содержания органических веществ.
- С физической точки зрения вода, после озонирования, значительо меняет качества. В большом слое приобретает красивую голубоватую окраску, свойственную родниковой, хорошо аэрируется (что делает её более усваиваемой, приятной для питья).
- С органолептической точки зрения в озонированной воде не возникает привкусов и запахов (что невозможно при хлорировании), устраняются всякие следы привкуса и запаха, существовавшие ранее.
- С химической точки зрения растворённые минеральные вещества, определяющие в питательные свойства, не изменяются после озонирования. Обработка озонатором не добавляет никаких посторонних веществ, химических соединений.
