ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ ВОДЫ ОЗОНОМ

Обеззараживание воды озоном - универсальный метод обработки воды, позволяющий эффективно воздействовать на большое число различных загрязнителей искусственного и естественного происхождения с одновременным ее обеззараживанием. При нормальной температуре и давлении озон представляет собой газ бледно-фиолетового цвета с плотностью 2,14 г/л. Озон малорастворим — в 1 л воды при О С его растворяется 1,42 г, при 10 С — 1,04 г, взрывоопасен, токсичен, поражает органы дыхания и центральную нервную систему. Предельно допустимое содержание озона в воздухе помещений — 0,001 мг/л. Являясь аллотропной модификацией кислорода, озон не обладает стабильностью и в воде распадается на молекулу и атом кислорода. Скорость распада возрастает с увеличением солесодержания, рН и температуры воды. Присутствие металлов и окислителей (хлор, бром и так далее) приводит к ускорению его деструкции. Озон имеет высокий окислительно-восстановительный потенциал, что является главной причиной его активности по отношению к различному рода загрязнениям воды. Озон — очень эффективный реагент, применяемый при очистке воды от фенолов и других органических веществ, при обеззараживании воды, содержащей патогенные бактерии и различные вирусы, а также для предотвращения развития в воде сапрофитных бактерий, водорослей, грибов и тому подобное. Примерная потребность в озоне, мг/л, составляет при очистке вод: подземных — 0,5—1, очищенных поверхностных — 2—3, очищенных из загрязненного источника — 2,5— 5, высокоцветных — 3—6. Для достижения удовлетворяющих санитарной нормы показателей по обеззараживанию бытовых сточных вод требуемая доза озона составляет 6,5—11 мг/л.
Озон получают непосредственно на месте потребления путем электрического разряда в воздухе. Элементарный генератор озона состоит из двух электродов, разделенных диэлектриком. Электрод низкого напряжения представляет собой цилиндр из нержавеющей стали, в котором с зазором установлен полый цилиндрический стеклянный диэлектрик, покрытый с внутренней стороны тонким слоем металла. Электрод высокого напряжения размещен строго по центру стеклянного диэлектрика. Поток сухого воздуха (или кислорода) поступает в пространство между цилиндрическим электродом и стеклянным диэлектриком. При наложении переменного тока высокой частоты происходит электрический разряд и образуется озон. Работа генератора сопровождается слабым фиолетовым свечением. При электрическом разряде выделяется теплота, поэтому требуется охлаждение электрода низкого напряжения. Разность потенциалов, подведенная к электродам, составляет 10— 20 кВ.
Концентрация озона в озоно-воздушной смеси в среднем составляет 10—20 г/м , производительность озонаторов — 50—100 г/ч на один метр квадратный площади поверхности, потребление энергии от 20 до 30 Вт на 1 г озона. На расход электроэнергии при получении озона из воздуха существенно влияют его влагосодержание, температуpa и давление. Поэтому на установках воздух, подаваемый в озонаторы, компрессируется и осушается до температуры точки росы с тем, чтобы снизить его абсолютную влажность до 0,03—0,1 г/м3. Затраты электроэнергии при получении озона могут быть существенно снижены при использовании вместо воздуха кислорода.
Для эффективной работы озонаторных установок большое значение имеет полнота смешивания содержащего озон воздуха с обеззараживаемой водой. Озоно-воздушная смесь может вводиться в воду через пористые материалы, например, пористую керамику или перфорированные трубы. Смешение озоно-воздушной смеси с водой осуществляется при этом за счет барботирования при пропуске смеси через толщу воды. Озон и его водные растворы чрезвычайно коррозионны. Поэтому все элементы озонаторных установок и трубопроводы, контактирующие с озоном или его водными растворами, должны изготовляться из коррозиестойких материалов.
Несмотря на эффективность озона в бактерицидном и вирулицидном отношениях, вода не получает необходимой дезинфекционной защиты по длине водоводов и распределительных сетей из-за быстрого распада озона. Свойство озона разрывать большие органические молекулы на фрагменты, — легче усваиваются микроорганизмами, а также нестабильность его — распад на молекулу и атом кислорода через короткий промежуток времени после ввода озоно-воздушной смеси в воду — не позволяют предотвратить развитие микроорганизмов в длинных трубопроводах. Кроме этого, озон малоэффективен при высоких температурах воды (более 45°С).Являясь сильным окислителем, озон при обработке воды не только ее обеззараживает, но и на разных стадиях процесса водоподготовки взаимодействует с загрязнениями органического и неорганического происхождения. Так, использование озона приводит к удалению железа, марганца, хрома, меди и других компонентов, в том числе входящих в органические комплексы.
В зависимости от дозы при применении озона происходят обесцвечивание воды (на 65%), ее дезодорация и улучшение вкусовых качеств; снижение концентрации органических примесей (на 30—50%), имеющих в своей основе гуминовые кислоты; понижение концентрации некоторых органических галоидных соединений (па 30— 90%).