Качество воды в природных водоемах, которые используются для забора в водопроводы, с каждым годом падает. Очистка питьевой воды для крупных мегаполисов становится настоящей проблемой. Длительное время одним из основных способов очищения воды было хлорирование, которое в сочетание с многочисленными методами фильтрации (песчаными/угольными фильтрами, использованием флокулянтов и коагулянтов) достаточно эффективно справлялось загрязнениями и вредоносной микрофлорой. К сожалению, хлор сам по себе является ядовитым веществом, поэтому много усилий предпринималось для нейтрализации вредного воздействия хлора на организм человека. Сегодня для этих целей все чаще используется аллотропная модификация кислорода, которая лишена многих недостатков, присущих хлору.
Следует отметить, что первые попытки использовать трехатомную форму кислорода для очистки предпринимались еще в конце XIX столетия, но тогда не было технологий, обеспечивающих промышленное производство озона соответствующего качества. Сегодня ситуация изменилась, и все чаще в качестве основного реагента вместо ядовитого хлора, обладающего способностью на протяжении длительного времени сохранять свою токсичность и требующего значительных усилий для удаления, используется озон. Его преимущество – существенно большая дезинфицирующая и окислительная способность и невысокая продолжительность жизни: трехатомный озон в течение 10-15 минут разлагается, образуя обычный кислород, безопасный для человека.
Озон в природе образуется преимущественно в верхних слоях атмосферы, где сильны процессы ионизации под действием космического излучения. В обычных условиях он образуется, например, во время грозы и имеет достаточно резкий характерный запах. Для очистки воды требуется озон в промышленных масштабах. Получают его из кислорода посредством пропускания электрического разряда. Дело в том, что молекулы кислорода при воздействии на них мощным зарядом распадаются на атомы, которые, в свою очередь, немедленно соединяются с ближайшей молекулой кислорода, образуя озон. Молекула озона также неустойчива, вступая в реакцию с атомарным кислородом, она разлагается на две молекулы обычного кислорода.
Озонирование воды
– процедура многоступенчатая, а технология процесса зависит от такого фактора, как качество воды, поступающей в водоочистные сооружения. Если исходная вода загрязнена несильно обычно используется одноступенчатая очистка, предполагающая озонирование, сочетающееся с коагуляцией (пропусканием воды через угольные/песчаные фильтры). Такой процесс называется предозонированием, позволяющим избавиться от загрязнений неорганической или органической природы, легко поддающихся окислению. При одноступенчатой очистке озон требуется в относительно небольших количествах.
Двухступенчатая схема очистки предполагает добавление к предыдущему способу повторного озонирования, которое проводят после обработки воды флокулянтами/коагулянтами. Повторное озонирование позволяет избавиться от более стойких загрязнений, оставшихся после первой стадии очистки. Поскольку второй этап озонирования обычно проводят перед использованием песчаных/угольных фильтров, качество сорбционной очистки возрастает, а сами фильтры служат намного дольше.
Трехступенчатая схема озонирования включает третий, дополнительный этап очистки озоном, называемый постозонированием. Сего помощью удается добиться максимального полного обеззараживания, существенно улучшив органолептические характеристики воды.
Схемы очистки воды с помощью озона могут быть разными. В городских водоочистных станциях, как правило, применяют барботажные колонны, на дно которых подается насыщенная озоном воздушная смесь, проходящая вверх сквозь толщу воды и очищающая её.
Преимущества озонирования
Обеззараживание воды. Очень редкие разновидности микроорганизмов способны противостоять воздействию озона. Чтобы полностью избавиться от вредоносных бактерий, озона нужно намного меньше, чем хлора, причем обеззараживание происходит намного быстрее, чем при использовании ядовитого хлора;
Улучшение органолептических свойств очищаемой воды. Озон способен эффективно устранять любые посторонние привкусы и запахи, что делает питьевую воду практически нейтральной, без запахов плесени, рыбы, гнилых водорослей, тины. Этому способствует способность кислорода частично растворяться в воде. Напротив, остаточный хлор, который всегда в небольших концентрациях присутствует в хлорированной воде, придает ей специфический, неприятный запах и вкус. Озон обладает также обесцвечивающим действием, уничтожая большинство органических соединений, ионов солей марганца и железа, которые делают цвет воды рыжим.
Окисление нефтепродуктов, разложение их до безопасных поверхностно-активных веществ. С помощью озона разлагаются соединения тяжелых металлов, фенола, сероводород, цианиды, пестициды, гербициды, нитраты и аммиак, попадающие в почву.
Очистка сточных вод
Еще одна важная сфера применения трехатомного кислорода – очистка сточных промышленных вод. Наиболее распространенный тип загрязнения – химическое, когда в воду попадают вещества органического происхождения (кислоты, фенолы, пестициды), неорганические (щелочи, соли металлов). Встречаются в сточных сбросах и токсические вещества (соединения ртути, свинца). Бактериальное загрязнение характеризуется наличием бактерий, грибов, вирусов и других простейших микроорганизмов.
Сточные воды – это результат технологических процессов с использованием воды (а вода в больших количествах используется практически на любом крупном предприятии). Естественно, у каждой отрасли промышленности имеются свои особенности, влияющие на состав сточных вод. Скажем, целлюлозно-бумажная промышленность характеризуется сбросом сульфатов, жирных и смолистых веществ, лигнинов, органики (целлюлозы). Машиностроительная отрасль загрязняет сточные воды тяжелыми металлами, цианидами, фторидами, аммонием. Отходы текстильной, пищевой промышленности – это органические красители, синтетические поверхностно-активные вещества, нефтепродукты, жиры. Предприятия химпрома загрязняют сточные воды теми же СПАВ, фенолами, нефтепродуктами, углеводородами. Список можно продолжать до бесконечности.
Эффективность озонирования промышленных стоков.
Использование трехатомного кислорода при очистке сточных вод позволяет добиться следующих целей:
- Очистки воды от фенолов и нефтепродуктов;
- Окисления органики и неорганических соединений, биологически активных веществ;
- Очистки сточных вод от канцерогенных веществ;
- Окисления ионов тяжелых металлов, марганца, растворенного железа;
- Дезодорации и обесцвечивания воды;
- Очистки от сероводорода и ацетона;
- Доочистка после биологической очистки.
Озонирование существенно облегчает поздние этапы очистки сточных вод, а финишное озонирование улучшает их органолептические свойства.
