Озон – наиболее действенное средство для уничтожения вредных бактерий, отличается хорошим быстродействием. Его получают воздействием на воздух электрическим разрядом, также может использоваться ультрафиолетовое излучение.
Озон – сильный окислитель, используемый для очищения воды от органических и неорганических примесей, также он применяется с целью дезинфекции.
Преимущества озона:
Ограничения в применении озона:
Озонирование традиционно принято использовать для подземных вод, так как при этом они не только обеззараживаются, но и удаляются из воды лишние химические элементы: железо и марганец. Сразу по окончании озонирования в воду вводится антибактерицидный реагент пролонгированного действия, к примеру, гипохлорит натрия. Эффективно озонирование и при воздействии на сточные воды с целью понижения БПК и обеззараживания.
Получение озона
Для получения озона применяется специальное оборудование – генераторы озона. Принцип работы этой аппаратуры состоит в транспортировке воздуха с минимальной влажностью сквозь среду между электродами, которые находятся под действием высокого напряжения. Главное при этом грамотно подобрать диэлектрическую проницаемость разрядного промежутка и напряжение, сделав это таким образом, чтобы через поток воздуха проходил коронный (тлеющий) разряд. При описанных условиях образуется озон, так как кислород, содержащийся в воздухе, ионизируется.
Выбирая, какое озонаторное оборудование использовать, руководствуйтесь следующими критериями: требуемая порция озона (имеется в виду количество воды по отношению к смеси озона с воздухом), она может зависеть от степени загрязнения воды; методе смешивания озона с водой и от технологических особенностей реакционных камер. Если принять к сведению все параметры, удастся выбрать оптимальную схему дозирования.
Озонаторы разных брендов, работающие с использованием разряда высоковольтного напряжения, могут незначительно отличаться, но принцип образования озона у всех них одинаковый. Преимущества технологии:
Недостатки:
Бактерицидное действие
Озон по некоторым параметрам обходит хлор. Озон влияет на окислительно-восстановительную систему микроорганизмов, в том числе и на протоплазму, в то время как хлор может только содействовать распаду микробных ферментов. Потому озон намного эффективнее, если следует избавиться от вирусов, которые не имеют ферментных систем. Во время исследований специалисты узнали о существовании критической дозы озона, равной 0,4-0,5 мг/л, если его концентрация выше, антибактерицидные свойства озона резко возрастают, вода очищается полностью. Эффективность хлора возрастает монотонно, одновременно с увеличением порции реагента.
При использовании озона антимикробный эффект заметен в 15-20 раз скорее, чем при использовании хлора. Если для обеззараживания применяется озонирование, на окончательном этапе подготовки воды к использованию нет нужды в использовании резервуаров, в которых будет происходить длительный контакт. Озон намного сильнее действует на споровые формы микроорганизмов, чем хлор. Этот факт имеет большое значение при обработке воды с последующим ее использованием в таких сферах как фармакология и пищевая промышленность.
Если источник воды сильно загрязнен бактериями, а также известно о присутствии в нем вредных микроорганизмов, цист лямблий, энтеровирусов, стойких к обычному воздействию хлором, озон незаменим, ему альтернативы нет. Каким образом озон действует на бактерии пока что изучено недостаточно, но он все равно активно используется благодаря своей высокой эффективности.
Озон – сильнее как окислитель, чем хлор (при одинаковых дозах). По скорости реакции озон также превосходит своего «конкурента», бактерии уничтожаются в 15-20 раз быстрее, чем при применении хлора. Если брать споровые бактерии, то озон эффективнее хлора в 300-600 раз. Этот хорошо заметно, если сравнить их окислительные способности:
— у хлора Cl2 она составляет 1,35 В,
— у озона О3, соответственно, 1,95 В.
Так как в воде отсутствуют химические элементы, способные быстро вступить в реакцию с озоном, можно совершить действенное разрушение при содержании озона 0,01-0,04 мг/л. С целью уничтожения бактерий полиомиелита (имеется в виду штамм Le и Mv) вода должна подвергаться действию хлором на протяжении 1,5-3 часов, доза окислителя при этом берется 0,5-1 мг/л. Озон уничтожает указанные бактерии всего за 2 минуты, причем достаточно всего 0,05–0,45 мг/л.
Есть у озона и еще одно позитивное свойство, он отлично справляется с вирусами. Энтеровирусы вместе с отходами жизнедеятельности человеку отправляются в сточные воды, затем попадают в поверхностные источники воды, откуда берется сырье для производства питьевой воды. Было проведено немало опытов и установлено, что достаточно 0,4-1,0 мг/л остаточного озона, не разрушающегося на протяжении 4-6 минут, чтобы избавиться от вредоносных вирусов. Чаще всего такого воздействия хватает и для уничтожения всех микробиологических загрязнений.
Если учесть, что при использовании хлора увеличивается токсичность обработанной воды, определяемой при помощи гидробионтов, применение озона позволяет избавиться от вирусов без повышения токсичности, скорее, даже с ее понижением.
С санитарной точки зрения, нет лучше способа для уничтожения бактерий в воде, чем ее озонирование. При этом процессе не только полностью уничтожаются враждебные для человека микроорганизмы, но и улучшаются органолептические характеристики, в очищенной воде отсутствуют канцерогенные вещества и продукты с высокой токсичностью. Основной недостаток озонирования – кратковременность действия, такой минус отсутствует у хлорирования.
Озон в качестве осветлителя
Чаще всего специфический цвет присущ воде, добытой из природных источников, куда может попадать жидкость с болот. Цвет придают гумусовые вещества, в основном фульвокислоты и коллоидные элементы гуминовых кислот. Окраска обычно образуется желтоватая с разной степенью насыщенности. Гумусовые элементы могут обладать разной стойкостью к воздействию окислителей.
Гуматы, растворенные в природных водах, легко разрушаются под действием озона. Если же цветность возникла из-за фульвокислот, озона понадобится в 1,5 раза больше. Насколько эффективным будет воздействие на воду озоном, определяется природным составом гуминовых веществ, они обладают разной стойкостью к действию озона. Во время озонирования некоторое уменьшение цветовой интенсивности достигается за счет увеличения показателя рН. При вводе в воду 1 мг/л озона и рН=3, уменьшение цветности равно 0,5 град, если рН составляет 7-8 градусов, цветность уменьшается на 1,8 град.
При снижении температуры исходной воды в границах 5-40°С действие озона в качестве обесцвечивающего вещества усиливается. Чем выше степень обесцвечивания, тем больше удельная порция озона на 1 град. цветности, от которой избавляются.
Озон как окислитель
Озон – сильный окислитель, способный воздействовать на многие органические соединения, что имеются в сточных и природных водах. Он быстро разрушается в воде, плохо в ней растворяется. При длительном действии на металлические элементы систем водоснабжения может способствовать их ржавлению.
Озон для удаления железа и марганца из воды
При наличии в воде марганца или железа в качестве органических веществ или коллоидных элементов аэрация, катионирование или известкование могут оказаться бессильными. Тогда на выручку придет озон. В процессе окисления происходит трансформация соединений марганца и железа в формы, неспособные к растворению. Затем остается лишь произвести фильтрацию воды для удаления выпавших осадков. Расход озона должен быть равным содержанию в воде железа или марганца.
Избавление от сторонних запахов и привкусов
Плохой запах и неприятный привкус воде придают минеральные и органические соединения, которые могут быть растворены в воде или находиться в ней в коллоидном состоянии. При окислении эти элементы разрушаются, благодаря чему исчезает плохой вкус и запах.
Озон способен растворять такие образования, с которыми не могут справиться иные химические реагенты. Речь идет о сернистых и цианистых веществах, фенолах и прочих, все они являются источником неприятного запаха и вкуса.
Если при обработке использовалось больше озона, чем необходимо, не возникнет никаких неприятностей. Ведь озон – нестойкое вещество, не пройдет и нескольких минут, как он станет кислородом. Хлор отличается от озона, он может вступить с некоторыми соединениями в реакцию, из-за чего образуются сложные вещества, стающие источниками резких противных запахов. Наглядная тому иллюстрация – хлорирование воды, содержащей фенолы. Обработанная вода такого типа становится невкусной, приобретает ужасный аромат даже в том случае, если пропорциональное содержание в ней фенолов была ничтожно мало (1:100 000).
Специфика озонирования воды
Озонирование воды – затратный метод ее обработки, так как расходуется много электроэнергии, применяется сложная дорогостоящая аппаратура, нуждающаяся в квалифицированном обслуживании. Есть у озонирования и некоторые особенности. Озон – быстроразлагающееся вещество, он не будет так же долго действовать, как хлор. Кроме того, если обрабатывается вода с высокой цветностью или с повышенным содержанием органических соединений, могут появиться побочные продукты (осадки), из-за чего необходимо предусмотреть фильтрацию обработанной жидкости с использованием активного угля.
Во время озонирования часто появляются такие побочные продукты: кетоны, альдегиды, броматы (если имеются бромиды), органические кислоты, пероксиды и прочие вещества. Если воздействовать озоном на воду, содержащую гуминовые кислоты, а также образования фенольного вида, не исключено появление фенола. Отдельные химические элементы и их соединения обладают стойкостью к действию озона. В таком случает надо добавить в воду перекись водорода.
Расчет дозировки и использование озона в системах водоподготовки
Порция озона для обработки воды рассчитывается из планов по ее дальнейшему использованию. При необходимости уничтожить бактерии в уже отфильтрованной обесцвеченной и коагулированной воде озон понадобится в количестве 1-3 мг/л. Для воздействия на подземную воду потребуется 0,75-1 мг/л озона. Если необходимо снизить цветность и уничтожить вредоносные микроорганизмы в загрязненной воде дозу озона придется повысить до 5 мг/л.
Длительность контакта воды с озоном в среднем составляет 8-12 минут. При повышении давления способность озона растворяться в воде повысится. Плюс такого способа в отсутствии дополнительных химических реагентов. При восстановлении озона образуется кислород.
