Озонирование питьевой воды

Озонирование  питьевой воды.

1.1.Основные  направления применения озона  при очистке воды.

Интерес к применению озона при  подготовке питьевой воды объясняется  тем, что озон как сильнейший окислитель имеет ряд преимуществ перед  другими реагентами. Озонирование не только обеспечивает быстрое и надёжное обеззараживание, но вызывает и весьма значительное улучшение органолептических свойств воды, т.к. в результате обработки озоном устраняются привкусы и запахи, цветность воды. Кроме того, возрастает содержание растворённого кислорода, что возвращает очищенной воде одно из основных свойств, характеризующих чистые природные источники.

В некоторых случаях озонирование может быть использовано с главной  целью - устранения неприятных привкусов  и запахов воды загрязнённых поверхностных источников, которые иногда приходится применять для хозяйственно-питьевого потребления. Воды незагрязнённые, но имеющие значительную цветность, могут быть обесцвечены с помощью озона, действие которого в этом отношении является весьма эффективным.

2. Обеззараживание воды озоном.
1. Бактерицидное действие озона.

Метод озонирования воды имеет существенные преимущества благодаря высокому окислительно-восстановительному потенциалу бактерицидного действия.

Доза озона, необходимая для  обеззараживания воды, варьируется в зависимости от содержания в воде органических веществ, от температуры воды и от величины активной реакции воды (рН). С повышением температуры воды необходимо также увеличивать дозу озона.

Продолжительность контакта озоно-воздушной  смеси с обрабатываемой водой колеблется от 5 до 15 минут сообразно с типами установок и их производительностью, (при повышении температуры время контакта увеличивается). Исследования механизма озонирования показали, что действие его происходит быстро при условии поддержания нужной концентрации в течение определённого времени.

На обеззараживающее действие озона  влияет цветность воды, так озонирование неосветлённой воды неэкономично и  неэффективно, так как большие  количества озона расходуются на окисление веществ, которые могут быть задержаны обычными очистными сооружениями. Обработка воды озоном целесообразна только после её осветления, а так же фильтрования (доза озона уменьшается в 2-2,5 раза, чем для нефильтрованной воды).

3. Обесцвечивание воды озонированием.

Цветность воды, свойственна природным источникам, имеющим примесь болотных вод.  В них всегда содержатся вещества, представленные коллоидными частицами, которые дают воде желтоватый оттенок разной интенсивности.

Обесцвечивающее действие озона объясняется  окислением соединений, вызывающих цветность воды; они превращаются в более простые молекулы, не имеющие окраски. Доза озона зависит от необходимой степени обесцвечивания, причём увеличение расхода его происходит непропорционально.

Озонирование придаёт воде отчётливый голубой оттенок, а хлорирование -  зеленоватый оттенок.

1.4. Универсальный  характер действия озона.

Озонирование представляет собой единственный современный метод обработки воды, который универсален, поскольку он проявляет своё действие одновременно в бактериологическом, физическом и органолептическом отношении.

С бактериологической точки зрения важно, что все микробы и патогенны, встречающиеся в воде, уничтожаются озоном, при этом их оживление совершенно исключено. Озон обладает высоким спорицидным эффектом, который находится в прямой зависимости от количества озона, пропущенного через воду.

С физической точки зрения вода после  озонирования претерпевает значительные качественные изменения. В достаточно большом слое вода приобретает красивую голубоватую окраску, свойственную родниковой воде. При озонировании вода хорошо аэрируется, что делает её более усваиваемой и приятной для питьевого потребления.

С органолептической точки зрения в озонированной воде не только не возникает каких-либо привкусов  и запахов (что неизбежно при  хлорировании), но, наоборот, устраняются  всякие следы привкуса и запаха, ранее существовавшие в обрабатываемой воде.

5. Принципиальная технологическая схема озонирования.

Озон, получаемый на производственных установках, является нестойким газом, значительно разбавленным воздухом.  С практической точки зрения концентрировать, хранить и транспортировать такой газ представляется неэкономичным, даже, учитывая свойственную озону взрывчатость. Поэтому полученный озон должен сразу же расходоваться. Наиболее экономичный метод массового производства озона заключается в пропуске воздуха или кислорода через электрический разряд высокого напряжения в генераторе озона или так называемом озонаторе. Сырьём для производства озона могут служить атмосферный или обогащённый кислородом воздух или чистый кислород. Теоретическая теплота для образования озона выражается величиной 139, 4 кДж/моль. При потреблении воздуха на производство озона расход энергии в 2 раза больше. Эта энергия необходима для ионизации молекул кислорода.

Готовой продукцией является озонированный  воздух, содержащий до 5% озона (по весу) или озонированный кислород с содержанием до 10% озона (по весу). Однако, хотя получение таких концентраций и возможно, но обычно не оправдывается с экономичной точки зрения. При самом небольшом указанных пределов выход озона падает до нуля. Это объясняется тем, что в результате электрического разряда не только получается озон по уравнению 3О₂ ® 2О₃, но может происходить и разрушение озона по уравнению 2О₃ ® 3О₂. При этом скорость обратной реакции будет возрастать пропорционально увеличению концентрации озона. Как правило, на установках для обеззараживания питьевой воды через тихий электрический разряд пропускается кислород, который содержится в свободном состоянии в атмосферном воздухе. Следовательно, в этих случаях сырьё является «даровым». Практически для производства озона из кислорода требуется энергия, равная 1300 кДж/моль, при этом 90% её рассеивается на тепловыделение. По этой причине наибольшие концентрации озона в озоно – воздушной смеси при температуре 25⁰С не превышают 20-25 мг/л, т.е. 1,02 –1,22 % к объёму воздуха или 1,7 – 2,1 % к его весу.

При некоторых процессах промышленного  химического окисления, требующих  больших количеств озона высокой  концентрации, пользуются чистым кислородом, получаемым с помощью сжижения воздуха  или электролиза воды. Приведённые выше характерные особенности промышленного производства озона требуют объединения в одной установке устройств: для получения озона из воздуха; для кондиционирования используемого воздуха; для смешивания озона с обеззараживаемой водой.

Доза озона обычно колеблется от 0,8 до 4 мг/л в зависимости от качественных показателей исходной воды.

Для контроля за качественной стороной технологического процесса обработки  воды служит измерительная аппаратура, выполняющая непрерывную автоматическую запись дозы озона, поступившей в воду.