Озонирование воды

Озон является одним из наиболее сильных окислителей уничтожающих бактерий, споры и вирусы (в частности, вирусы полиомелита). Преимуществом озонирования является и то, что при этом одновременно с обеззараживанием происходит обесцвечивание воды, а также ее дезорация и улучшение вкусовых качеств. Озон не изменяет природные свойства воды, так как его избыток (непрореагированный озон) через несколько

минут превращается в кислород.

Озон (О₃) - газ бледно-фиолетового цвета с острым характерным запахом, довольно хорошо растворен в воде. Озон взрывоопасен и агрессивен по отношению к веществам, способным окисляться. Он быстро разлагается с образованием молекулярного и атомарного кислорода и концентрацией в воде гидроксильных ионов и органических соединений. В процессе разложения озона имеются промежуточные реакции с образованием свободных радикалов НО₂ и ОН, обладающих окислительными свойствами. Озон получают из атмосферного воздуха или технического кислорода в аппаратах, называемых озонаторам (генераторами), представляющими собой излучатели, состоящие из двух электропроводимых поверхностей - электродов в виде параллельных пластин с зазором, либо в виде двух концентрично расположенных цилиндров разого диаметра. К внутренней поверхности одного из электродов прикреплен диэлектрический материал (обычное или барносиликатное стекло). Этот диэлектрический барьер исключает образование разрядов искровой или дуговой формы и вызывает необходимость питания озонатора только переменным током.

Промышленность выпускает низкочастотные (50-200 гц) озонаторы, работающие на токе промышленной частоты и высококачественные (400-10000 гц) более компактные и менее металлоемкие. Завод «курганхиммаш» серийно выпускает генераторы ОП-6 производительностью по озону до 8 кг/ч; производительность генератора РГО-1 по озону до 10 кг/ч, «Озон-1,5» и «Озон-4» -соответственно 1,5 и 4 кг/ч озона (частота 2500 гц). Общая схема установки по озонированию показана на рисунке

Озонаторный котел представляет собой горизонтальный цилиндрический аппарат с вмонтированным в него из нержавеющей стали трубками по типу теплообменника. Внутри каждой стальной трубы помещена стеклянная труба с небольшой (2-3 мм) кольцевой воздушной прослойкой, являющейся разрядным пространством. Внутренняя поверхность стеклянных трубок покрытых графитомедным (или алюминиевым) покрытием. Стальные трубы являются одним из электродов, а покрытия на внутренних стенках стеклянных трубок - другим. К стеклянным трубам подводят электрический ток напряжением 8-10 кВ, а покрытия на стеклянных трубах заземляют. При прохождении электрического тока через разрядное пространство происходит разряд коронного типа, в результате которого в воздушном зазоре образуется озон. Предварительно осушенный и очищенный воздух проходит через кольцевое пространство и таким образом озонируется, т.е. образуется озоновоздушная смесь. Стеклянные трубки являются диэлектрическим барьером, благодаря чему разряд получается «тихим», т.е. расстоянием без образования искр. При этом до 90% электроэнергии превращается в теплоту, которую отводит от озонатора циркулирующая в межтрубном пространстве аппарата охлаждающая вода.

Подача в озонаторы кислорода увеличивает выход озона в 2-2,5 раза по сравнению с подачей воздуха, но требует строительство установок для получения кислорода. Воздух, используемый в озонаторах должен быть, предварительно освобожден от влаги и пыли. Даже следы влаги, попадая в разрядное пространство аппарата, вызывают появление искрового разряда, который значительно снижает показатели работы озонатора - уменьшается выход озона и примерно в 4 раза возрастает расход электроэнергии (по сравнению с подачей сухого воздуха). Кроме того, присутствие следов влаги делает озон весьма агрессивным к деталям озонатора, трубам и арматуре. Для извлечения пыли воздух пропускают через матерчатые фильтры специальных конструкций, а для удаления влаги устанавливают адсорберы, разгружаемые обычно селикагелем. При сушке воздуха выделяется теплота. Чтобы в озонатор не попал слишком теплый воздух, его подвергают охлаждению. С этой целью воздух пропускают через теплообменник либо охлаждают в самом адсорбере путем подачи воды через змеевик, располагаемый непосредственно в седикагеле.

Озон (озовоздушная смесь) вводят в воду либо через эжекторы (эмульсаторы), либо через сеть пористых труб или распределительных каналов, укладываемых по дну контактного резервуара и перекрываемых фильтросными пластинами.

Доза озона зависит от назначения озонирования воды. Если озон вводят только для обеззараживания в фильтрованную воду (после ее предварительного коагулирования), то дозу озона принимают 1-3 мг/л, для подземной воды 0,75-1 мг/л, при введении озона для обесцвечивания и дезодорации воды доза озона может доходить до 4 мг/л. Экспозиция обрабатываемой воды с озоном принимается 6-12 мин.

СХЕМА ОЗОНАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

1-воздушный фильтр; 2-воздуходувка; 3-водяной теплообменник; 4-фреоновая холодильная установка; 5-влагопоглотительный фильтр; 6-озонатор; 7-контактный резервуар; 8,9-подача исходной и отвод озонированной воды.