Озонування води - дорого, але ефективно
"Озонування води - дорого, але ефективно"
Озонування являє собою єдиний сучасний метод обробки води, який дійсно універсальний, оскільки він проявляє свою дію одночасно в бактеріологічному, фізичному і органолептичними відношенні.
Одним з найбільш сильних окислювачів, що знищують бактерії, спори і віруси, є озон. Механізм знезараження води озоном заснований на його здатності інактивувати складні органічні речовини білкової природи, що містяться в тваринних і рослинних організмах. При озонуванні, одночасно з знезараженням відбувається знебарвлення води, а також її дезодорація і поліпшення смакових якостей.
У 1785 р голландський фізик Ван Марум, проводячи досліди з електрикою, звернув увагу на запах при утворенні іскор в електричній машині і на окисні здатності повітря після пропускання через нього електричних іскор.
У 1840 р німецький вчений Шейнбейн займаючись гідролізом води намагався за допомогою електричної дуги розкласти її на кисень і водень. І тоді він виявив, що утворився новий, досі не відомий науці газ зі специфічним запахом. Ім'я "озон" було присвоєно газу Шейнбейном через характерного запаху і походить від грецького слова "озіен", що означає "пахнути".
Історично застосування озону почалося з установок з підготовки питної води, коли в 1898 році в місті Сан Мор (Франція) пройшли випробування першої дослідно-промислової установки. Вже в 1907 році був побудований перший завод по озонуванню води в місті Бон Вуаяж (Франція) для потреб міста Ніцци.
З 1905 р вУкаіни почала діяти експериментальна установка для озонування води при Петропавлівської лікарні. У 1911 р в Харкові була введена в лад найбільша в світі виробнича установка озонування, обробляють 44 500 м3 води на добу. За радянських часів у великому масштабі озонування було використано на Східній водопровідної станції в Москві. У 1968 р станція була оснащена озонаторами французької фірми «Трейлігаз». Однак через відносну дорожнечу обладнання, строгості технології і нестабільного якості устаткування, що випускається озонування довго залишалося на рівні експерименту.
В даний час 95% питної води в Європі проходить озону підготовку. У США йде процес перекладу з хлорування на озонування. ВУкаіни діють кілька великих станцій (в Москві, Нижньому Новгороді та інших містах).
Озон - О3, аллотропная форма кисню, що є потужним окислювачем хімічних і інших забруднюючих речовин, які руйнуються при контакті. На відміну від молекули кисню, молекула озону складається з трьох атомів і має довші зв'язку між атомами кисню. За своєю реакційної здатності озон займає друге місце, поступаючись лише фтору. Озон може існувати у всіх трьох агрегатних станах. При нормальних умовах озон - газ блакитного кольору. Температура кипіння озону - 112 С, а температура плавлення становить - 192 С.
Озон, який використовується для озонування, отримують з атмосферного повітря в апаратах, званих озонаторами, в результаті впливу на нього електричного заряду, що супроводжується виділенням озону.
Озон є безбарвним газом, молекули якого, що складаються з трьох атомів кисню, є нестабільними. Через невеликий проміжок часу після освіти, молекула озону розпадається, повертаючись в свій природний стан: молекулу кисню, що складається з двох атомів. При цьому залишаються вільні атоми кисню, які агресивно прагнуть приєднатися до будь-яких стороннім частинкам, що містяться у воді. При цьому вода виявляється тим середовищем, в якій бактерії та інші органічні домішки легко розкладаються під дією цих вільних атомів кисню. Завдяки цьому, озон виявляється дуже сильним окислювачем, і його дезінфікуючі властивості у багато разів сильніше інших поширених дезінфекторів, таких як хлор. Перевагу використання озону в індустрії підготовки питної води, обумовлена також тим фактом, що озон, на відміну від хлору, не залишає ніякого запаху, повністю розкладаючись на кисень.
Прозора й чиста джерельна вода і води гірських річок, малозагрязнённие сторонніми домішками, вимагають приблизно 0,5 мг / л озону. Вода, що надходить з відкритих водоймищ, може викликати витрата озону до 2 мг / л. Середня доза озону становить 1 мг / л. Тривалість контакту озоно-повітряної суміші з оброблюваної водою коливається від 5 до 15 хвилин за тими типами установок і їх продуктивністю, (при підвищенні температури час контакту збільшується).
Знебарвлюються дію озону пояснюється окисленням сполук, що викликають кольоровість води; вони перетворюються в більш прості молекули, які не мають забарвлення. Озонування надає воді виразний блакитний відтінок, а хлорування - зеленуватий відтінок.
Озонування - найкращий метод знезалізнення води, а якщо залізо і марганець містяться у формі органічних сполук або колоїдальних частинок (з розміром 0,1 - 0,01 мкм), то знезалізнення води можливо тільки за допомогою озонової очищення води, тому що потрібно попереднє окислення органічних сполук.
Озон не надає воді присмаків і запахів і володіє дуже цінним властивістю саморозпаду - після закінчення обробки озон перетворюється назад в кисень. Завдяки цьому передозування озону не є проблемою. За своєю суттю очищення води озоном еквівалентна багаторазово прискореною процедурою природного очищення води, що протікає в природних умовах під дією кисню повітря і сонячного випромінювання.
Озон дуже сильний окислювач, його окислювальний потенціал - 2,06 В. Патогенні мікроорганізми знищуються їм в 15-20 разів, а спорові форми бактерій - в 300-600 разів швидше, ніж хлором. Вірус поліомієліту гине при концентрації озону 0,45 мг / л через 2 хв, тоді як від хлору - тільки за 3 год при 1мг / л. Дослідження показали, що з бактерій, кишкова паличка виявилася найбільш стійкою до дії окислювачів з усієї групи кишкових бактерій, швидко гине при озонування. Також ефективним є використання озонування в боротьбі зі збудниками черевного тифу і бактеріальної дизентерії.
З хімічної точки зору мінеральні речовини, розчинені у воді і визначають в деякій мірі і поживні властивості, не змінюються після озонування. У той же час, обробка озоном не надає воді ніяких додаткових сторонніх речовин і хімічних сполук.
Озон - газ, токсичний при вдиханні, при високих концентраціях озону спостерігаються ураження дихальних шляхів, легенів і слизової оболонки. Тривала дія озону призводить до розвитку хронічних захворювань легень і верхніх дихальних шляхів. Крім того, хронічний вплив мікро-концентрацій озону на організм людини достатньо не вивчено.
Будь-яка система стерилізації, яка використовує озон, вимагає ретельного контролю техніки безпеки, тестування константи концентрації озону газоаналізаторами, а також аварійного управління надмірною концентрацією озону.
Озонотерапія у свій час була дуже популярна - багато хто вважав озон мало панацеєю від усіх недуг. Але детальне вивчення впливу озону показало, що разом з хворими озон вражає і здорові клітини шкіри, легенів. В результаті в живих клітинах починаються непередбачені і непрогнозовані мутації. Озонотерапія так і не прижилася в Європі, а в США і Канаді офіційне медичне застосування озону не легалізоване, за винятком альтернативної медицини.
Чистий озон вибухонебезпечний, він не вибухає, якщо його концентрація в озоно-повітряної суміші не перевищує 10%, тобто 140 г / м3. Озон токсичний, ГДК озону в повітрі приміщень, де знаходяться люди, не більше 0,0001 мг / л.
Поряд з незаперечними перевагами, як найбільш ефективного, комплексного і природного реагенту, у озону є і недоліки. Метод озонування набагато дорожче традиційного хлорування води. Озонування не може бути єдиним універсальним методом очищення води, що рятує її від всіх можливих забруднень, і є тільки однією із ступенів водопідготовки. Крім того, застосування озону накладає деякі технологічні обмеження.
По-перше, через насичення води озоно-повітряною сумішшю вона набуває високу окислювальну здатність і стає корозійно-активної. Особливо корозійна активність може зрости при підвищенні температури або зниження тиску в системі, при цьому падає розчинність кисню у воді. Це вимагає використання обладнання і матеріалів, стійких до озону - труби з ПВХ або нержавіючої сталі.
По-друге, озонування - це процес, що вимагає певного складу обладнання:- озоногенератори, в якому здійснюється вироблення озону з повітря або кисню;
- система введення озону в воду і його змішування;
- реактор - ємність, в якій за рахунок перемішування і витримки забезпечується необхідний час реакції озону з водою;
- деструктор озону для видалення залишкового не прореагував озону;
- прилади контролю озону в воді і повітрі.
До того ж це обладнання треба розміщувати в окремому приміщенні з вентиляцією, експлуатувати, виконуючи необхідні профілактичні заходи.
По-третє, існують обмеження по кількості озону в воді (доза залишкового озону - не більше 0,1 мг / л) і в повітрі (ГДК озону в приміщенні, де працюють люди, - не більше 0,1 мкг / л).
Досвід використання озонування на сучасному етапі, накопичений для систем різної продуктивності, говори те тому, що цю технологію можна і потрібно застосовувати не тільки на потужних водопровідних станціях, що відповідають за постачання води великих міст, а й в системах водопідготовки малої і середньої продуктивності.
Безсумнівно, що якість води при водопідготовці з використанням озонування буде значно вище, ніж при інших технологіях, однак економічній оцінці цей параметр можна піддати тільки в оборотних системах. Ще однією перевагою використання озонування є те, що при відносно високій вартості первинних капітальних витрат експлуатаційні витрати пов'язані тільки зі споживанням електроенергії (в середньому 0,05 0,07 кВт на 1 г озону).
Всі матеріали на цю тему:
Озонування води - дорого, але ефективно (Знезараження води)
Ультрафіолет - високоточна зброя для знищення бактерій у воді (Знезараження води)
Хлорування води - про користь і шкоду (Знезараження води)