Озонирование воды

Наилучшая замена существующим дезифектантам; удаляет органические, неорганические загрязнители и металл-органические комплексы.

Озон применяется в очистке и доочистке питьевой воды, подготовке воды для производства пива, безалкогольной и слабоалкогольной продукции, стерилизации стеклянных и пластиковых (ПЭТ) бутылок, озонирования воды в бассейнах и аквариумах, санации стоков, а также используется для дезинфекции водными растворами озона производственных и бытовых помещений, предметов и иных поверхностей.

Преимущества использования озона в обработке воды:

1. Озон – один из самых сильных окислителей, без труда уничтожает органические загрязнители (белки, жиры, фенолы, нефтепродукты, меркаптаны и т.д.), а так же обезвреживает или устраняет многие неорганические загрязнители, такие как аммиак, нитриты (NO₂^–), сероводород, комплексные соли железа и марганца.
2. Озон уничтожает все бактерии и вирусы. Нет ни одной бактерии или, тем более, вируса, которые были бы устойчивы к действию озона. Озон химически «сжигает» их за счет того, что является одним из самых сильных окислителей.
3. Озон вырабатывается непосредственно на предприятии, за счет этого исключаются затраты на транспортировку, хранение и исходные реагенты, так как получается он из кислорода воздуха, которым мы дышим.
4. При использовании озона в воду не попадают посторонние вещества. Неизрасходованный на реакцию озон очень неустойчив в воде, период полураспада 20-30 минут, с нагреванием этот процесс ускоряется, а при распаде получается обычный кислород (О₂).
5. Качественная обработка занимает всего несколько минут.

Выбор необходимого оборудования зависит от многих факторов, таких как:

• Цель,
• Количество и вид загрязнителя,
• Объем обрабатываемой воды,
• Температура,
• Способ озонирования и предполагаемый режим

Схема очистки воды озоном выглядит примерно так:

Вариант 1.

Вариант 2.

Литература:

1. Соловьёва О.А., Фалова О.Е. Озонирование как экологически безопасная процедура очистки питьевой воды. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2012. № 1. С. 103-104

Ухудшение экологии, а также не достаточная осведомленность о состоянии грунтовых вод при частной застройке могут стать причинами столкновения с плохим качество воды.

В данном материале, мы кратко опишем показатели воды и их влияние на организм человека, а также возможность и эффективность использования озона для нормализации показателей воды, как одного из сильнейших окислителей.

1. рН – концентрация водородных ионов в растворе.
Определение осуществляется в интервале от 10 до 10-14 мол/л, что соответствует величине рН от -1 до 14.

Нейтральному состоянию раствора при температуре 220С соответствует рН =7, понижение величины – кислотному, а повышение – щелочному.

Рекомендовано: рН=6-7.

Влияние озона на показатель

Озон практически не изменяет рН воды, за исключением незначительного повышения щелочности.

2. Цветность – показатель качества воды, характеризующий интенсивность окраски воды.

Количество влияющих на цветность веществ зависит от геологических условий водоносных горизонтов, характера почв и т.д. Наименьшая цветность наблюдается у подземных вод. Снижение показателя зависит от дальнейшей очистки воды.

Влияние озона на показатель

Озон эффективно борется с цветностью, не создаёт хлорированных органических соединений. 1 мг озона на литр воды, может удалить 10 единиц цвета (CU).

До озона: вода зелено-коричневая.

После обработки озоном: вода прозрачная с голубым отливом.

Озон удаляет цвета в процессе окисления, удаляет вкусовые продуцирующие агенты и широкий спектр органических веществ, все это делает воду прозрачной.

3. Мутность – вызвана присутствием тонкодисперсных взвесей органического и
неорганического происхождения.

Мутность отрицательно влияет на внешний вид воды и защищает микроорганизмы при ультрафиолетовом обеззараживании и стимулирует рост бактерий.

Уменьшение можно достичь при снижении жесткости, окислов железа и марганца.

Повышение мутности воды может быть вызвано выделением карбонатов.

Влияние озона на показатель

Эффективно удаляет мутность. Мутность, вызванная наличием взвеси неорганического происхождения, должна быть предварительно отфильтрована механическими фильтрами.

4. Запах – относится к органолептическим показателям воды. Запах обусловлен свойствами сырой воды и методами ее обработки.

Запах воды характеризуется видами запаха и интенсивностью.

На запах воды оказывают влияние состав растворенных веществ, температура, значение рН. Интенсивность запаха воды определяют экспериментальным путем при 200С и 600С и измеряют в баллах, согласно требованиям ГОСТа.
Влияние озона на показатель

Озон убирает все запахи, связанные с органическими веществами и бактериями, химически разрушая источники запаха.

Устранение привкуса и запаха воды озонированием

Неприятные привкусы и запахи в некоторых природных водах вызываются присутствием соединений минерального и органического происхождения, находящихся в растворенном или коллоидном состоянии. Эти привкусы по своему происхождению могут быть:

а) минерального происхождения, т.е. вызываемые наличием железа, марганца, сероводорода и общей повышенной минерализации;

б) природного органического происхождения – гуминовые кислоты, танин, органические вещества, поступающие со стоками, водоросли и планктон;

в) городского происхождения – продукты распада органических веществ в городских отбросах (глюциды, протиды, липиды);

г) промышленного происхождения – различные химические стоки, моющие средства (детергенты), углеводороды, гудрон и другие смолы;

д) сельскохозяйственного происхождения – пестициды, гербициды, минеральные удобрения;

е) продукты, образующиеся во время обработки воды, в основном соединения, образующиеся при хлорировании перечисленных выше загрязняющих веществ.

На практике редко встречаются привкусы и запахи воды, происходящие только от одного вида загрязнений. Чаще всего они вызываются целым комплексом причинных явлений.

Процесс озонирования может быть разделен на два последовательных этапа:

Первичное и вторичное или озон вводиться единовременно при окончательной обработке воды (после фильтров). Озон во всех случаях окисляет названные выше соединения, приводя к их расщеплению, сопровождающемуся исчезновением привкусов и запахов.

Таким образом происходит нейтрализация веществ путем своего рода «холодного сжигания». Между тем хлор оставляет иногда в воде специфический запах; по-видимому, это особенно часто происходит с водами маломинерализованными.

По сравнению с другими окислителями озон обладает рядом преимуществ. Так, благодаря более высокой окислительной способности, озон в состоянии действовать на такие соединения, которые не поддаться действию других химических реагентов. Обработка воды избыточным количеством озона не влечет за собой никаких нежелательных явлений: избыточный озон, будучи нестойким, снова превращается в кислород в течение нескольких минут.

Озонирование не создает дополнительных или замещающих соединений, тогда как хлор дает с некоторыми веществами сложные соединения, вызывающие появления весьма резких запахов. Типичным примером является хлорфенол, образующийся при обработке хлором воды имеющей примесь фенолов.

В этих случаях хлорированная вода приобретает весьма неприятные привкусы и запахи, даже если фенолы присутсвуют в ничтожной пропорции 1:100000.

Именно поэтому ГОСТ 2874-54 в числе дополнительных требований к качеству питьевой воды устанавливает необходимость отсутсвия хлорфенольных запахов при хлорировании воды.

В предварительно хлорированной воде г. Ницы замечали некоторый запах хлорфенола. Однако после озонирования фильтрованной воды этот запах никогда не наблюдался за все время 55-летней эксплуатации озонирующей установки

Но и при отсутствии фенольных загрязненйний хлорирование вызывает усиление привкуса и запаха исходной воды. Так, на Восточной водопроводной станции в Москве обработка воды хлором, как правило, вела к усилению болтоно-тинистых запахов волжской воды. После озонирования на опытной установке дозами 0,5-1 мг/л эти запахы воды интенсивностью 3 балла полностью исчезали.

Рис. 29. Разбавление воды, при котором исчезает запах с помощью озона

А – интенсивность запаха до озонирования;

B – то же, после озонирования; C – то же, после хлорирования

Запахи: D и E – затхлый; F – actin-condiens; G – actin-griesens; H – actin-creataceus; I – actin-coelicolor

5. Жесткость – жесткостью воды называют свойство воды, обусловленное наличием в ней растворенных солей кальция и магния.

Общая жесткость – представляет собой сумму карбонатной (временной) и некарбонатной (постоянной) жесткости. Карбонатная жесткость обусловлена наличием в воде гидрокарбонатов и некарбонатов (при рН>8,3) кальция и магния.

При нагревании гидрокарбонаты распадаются с образованием угольной кислоты и выпадением в осадок карбоната кальция и гидроксида магния.

Данный тип жесткости почти устраняется при кипячении и поэтому называется временной. Некарбонатная жесткость обусловлена присутствием кальциевых и магниевых солей сильных кислот и при кипячении не устраняется (постоянная жесткость).

Влияние озона на показатель

Ионы кальция и магния присутствуют в состоянии наибольшей валентности. Сильный оксидант озон не может окислить эти ионы до более высокого уровня валентности.

6. Азот аммиака – азот аммонийный (NH3 и NH4). По данным ВОЗ норма 1,5мг/л.

По данному показателю судят о загрязненности источника воды, как пример:

Влияние озона на показатель

Удаление до 80-90%, совместно с другими методами фильтрации.

Исследования по удалению аммиака, нитритов и нитратов азота с помощью озонатора, фильтрации песком, биологического активированным углем показали, что все из испытанных процессы показали эффективность в удаления азота.

Из которых и Озонирование + Фильтрация песком + Биологически активированный уголь и Озонирование + Биологически активированный уголь наиболее эффективные в удалении аммонийного азота, со средней эффективностью удаления 90 и 80 процентов, соответственно.

7. Нитриты – соли азотистой кислоты. Нитрит-анионы являются промежуточными
продуктами биологического разложения азотсодержащих органических
соединений.

Благодаря способности превращаться в нитраты, нитриты, как правило,
отсутствуют в поверхностных водах. ПДК нитритов (по NO2) в воде водоемов
составляет 3,3 мг/л. Повышенное количество азота в природной воде свидетельствует
о загрязнении источника сточными водами.

Поэтому в питьевой воде вообще не допускается присутствие органического и аммонийного азота.

Влияние озона на показатель

Удаление до 80-90%.

8. Нитраты – соли азотной кислоты. Возможности для нитратного загрязнения питьевой
воды зависят от глубины, конструкции скважины, характеристики подземных вод формации, а также климатических условий.

Во многих случаях, время необходимое для поступления нитрата через почву в грунтовые воды, трудно предсказать.

Повышенные дозы потребления воды и продуктов питания, снижают способность крови к переносу кислорода.

Влияние озона на показатель

Удаление до 80-90%.

9. Окисляемость перманганатная – позволяет оценить наличие в воде только легко растворимых веществ, таких как сульфиды, нитриты, железо двухвалентное, некоторые гуминовые вещества.

Выражается количеством миллиграммов кислорода, необходимого для окисления в определенных условиях органических веществ, содержащихся в 1л воды.

Для подземных вод это небольшая величина.

Влияние озона на показатель

Не применимо.

10. Хлориды – присутствуют практически во всех пресных поверхностных и грунтовых
водах, а также в питьевой воде в виде солей металлов.

В основном их присутствие в воде связано с вымыванием из горных пород хлорида натрия (поваренной соли).

Именно по органолептическому показателю – вкусу и утвержден ПДК питьевой воды по хлоридам (350 мг/л).

Влияние озона на показатель

Для снижения хлоридов целесообразно использовать угольный фильтр.

11. Сульфаты – естественное содержание сульфатов в поверхностных и грунтовых водах обусловлено выветриванием пород и биохимическими процессами, происходящих в водоносных слоях земли. Ухудшение вкуса воды и ощущение привкуса сульфатов возникает при их концентрации 250-400 мг/л.

Повышенное содержание сульфатов в воде приводит к расстройству желудочно- кишечного тракта. Очистка воды от сульфатов проводится комплексно и направлена на снижение общего солесодержания воды.

Влияние озона на показатель

Озон окисляет H2S в серу, которая затем осаждается в виде ярко-желтых частиц. Избыток серы может быть слит и утилизирован.

Озон может также окислить последующие формы серы при достаточном времени контакта.

12. Фтор – (фториды). Фтор в виде фторидов может содержаться в природных и грунтовых водах. Концентрация фтора в питьевой воде должна быть не более 1,5 и не менее 0,5 мг/л., поэтому при избытке фтора в природной воде ее обесфторивают, а при недостатке – фторируют.

Избыток фтора в организме вызывают разрушение зубной эмали, осаждает кальций, что приводит к нарушению кальциевого и фосфорного обмена. По этим причинам, определение фтора в питьевой воде, а также водах
артезианских скважин, является очень важным.

Лимитирующий показатель вредности – санитарно-токсический.

Влияние озона на показатель

Для удаления фторидов существуют специальные фильтры. Один из них может быт использован до озонатора.

13. Железо – общее. Практически всегда присутствует в подземных водах, концентрация
зависит от геологического строения и гидрогеологических условий бассейна. Соединения железа в воде присутствуют в растворенной, коллоидной и нерастворенной форме.

Высокое содержание железа ухудшает вкус питьевой воды. По показаниям вредности для здоровья такой показатель не установлен.

В присутствии окислителя, двухвалентное железо окисляется и переходит в трехвалентную форму, образуя малорастворимый гидроксид железа, выпадающий в осадок.

Таким образом, для удаления окислов железа, необходим сильный окислитель и рН 8,5-9,0.

Влияние озона на показатель

Растворимое железо Fe (II) называется двухвалентным железом.

Двухвалентного железо Fe (II) окисляется до трехвалентного железа Fe (III) с помощью озоном.

Это трехвалентное железо Fe (III) затем гидролизуется образованием Fe (OH) 3, что может быть удалено стандартной фильтрацией.

Реакция преобразования двухвалентного железа Fe (II) в трехвалентное железо Fe (II) потребляет 0,43 мг озона на мг Fe (II). Железо также может быть окислено кислородом.

Окисление двухвалентного железа требует только электронного обмена, следовательно это быстрая реакция.

14. Марганец – в чистом виде в природе не встречается. В рудах он присутствует в виде окислов, гидроокисей и карбонатов. В марганцевых рудах всегда присутствует железо.

Он распространен не так сильно как железо, но очень похож на него по своим свойствам.

По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) с 1998г. установлены очень жесткие нормы предельного содержания марганца в водопроводной воде – 0,05 мг/л.

По нормам СанПин допустимое содержание марганца в водопроводной питьевой воде – 0,1 мг/л. Повышенное содержание в воде марганца неблагоприятно отражается на высшей нервной деятельности человека, наблюдается снижение активности ферментов крови.

Влияние озона на показатель

Растворимый Марганец Mn (II) окисляется озоном с образованием диоксида марганца MnO2, который является частицей и может быть легко удален с помощью стандартной фильтрации.

Этот процесс потребляет 0,88 мг озона на 1 мг марганца Mn (II).

Тем не менее, в течение окисления марганца он может образовать растворимый перманганата MnO4.

В то время как перманганат обычно возвращается к форме двуокиси марганца MnO2 в течение долгого времени (20-30 минут), лучше разработать систему удаления марганца с соответствующими дозами озона и интегрировать контроль для предотвращения избыточного окисления.

15. Цинк – содержится в виде катионов или в виде комплексных анионов. Цинк может присутствовать и в нерастворимых в воде формах – в виде гидроокиси, карбоната, сульфида.

Роль цинка в жизнедеятельности организма заключается в том, что он входит в состав более 40 важных ферментов. Цинк влияет на вкус и обоняние.

Очистка воды от ионов цинка – комплексная, на основе процессов фильтрации и сорбции.

Влияние озона на показатель

99.5% и выше. Зависит от дозы и времени обработки. Для точного расчета обратитесь к специалисту.

16. Медь – может присутствовать в различных формах: ионной, комплексной, коллоидной
и при соприкосновении с воздухом изменять свое состояние.

Содержание меди в питьевой воде не должно превышать 2мг/л за период 14 суток.

Однако недостаток меди в питьевой воде также нежелателен. Ионы меди придают воде металлический вкус. У разных людей порог вкусового определения меди составляет 2-10мг/л.

Естественная способность к такому определению повышенного содержания меди в воде, является природным механизмом защиты организма.

Бактерицидным свойствам меди Федеральное Агенство по Охране Окружающей Среды США(USEPA), официально присвоило меди и нескольким сплавам меди, статус веществ с бактерицидной поверхностью.

Влияние озона на показатель

99.5% и выше. Зависит от дозы и времени обработки. Для точного расчета обратитесь к специалисту.

17. Свинец – предельно допустимая концентрация свинца в водопроводной воде не должна превышать 0,01-0,03 мг/л.

Вода с повышенным содержанием свинца может вызывать острые или хронические отравления у человека.

Острое отравление опасно тем, что может привести к смерти. Хроническое отравление свинцом развивается при постоянном употреблении малых концентраций свинца.

Свинец имеет свойство накапливаться в тканях организма, его излюбленная локализация в теле – это волосы, ногти и слизистая оболочка десен (при этом образуется так называемая свинцовая кайма на деснах).

Свинец также очень часто поражает центральную и периферическую нервную систему, кишечник, почки.

Влияние озона на показатель

99.5% и выше. Зависит от дозы и времени обработки. Для точного расчета обратитесь к специалисту.

18. Кадмий – к серии специфических можно отнести примеси, присутствие которых влияет на органолептические, гигиенические и химические свойства воды, а также оказывает воздействие (чаще отрицательное) на применяемые технологические приемы очистки природных вод. К числу токсичных веществ, содержание которых в питьевой воде строго лимитируется, отнесены бериллий, молибден, мышьяк, свинец, селен, стронций, кадмий, ртуть, цианиды, полициклические углероды.

Влияние озона на показатель

99.5% и выше. Зависит от дозы и времени обработки. Для точного расчета обратитесь к специалисту.

Оценка санитарно – бактериологических показателей качества воды

Процесс озонирования способен уничтожить все известные бактерии и вирусы.

При озонировании воды, прежде всего, учитывают время контакта и концентрацию озона в воде.

Иследование

Озон является очень мощным дезинфицирующим средством. В таблице 1 сравниваются КВ-значения (концентрация * время) различных дезинфицирующих средств для дезактивации вирусов.

Хлор подходит для дезактивации бактерий и вирусов, но не может быть использован, чтобы деактивировать простейших.

таблице 2 показана скорость дезинфекции Giardia cyst.

В этой таблице вы можете увидеть, что хлор и хлорамин имеют более низкие КВ-значения. Это означает, что озон является более мощным дезинфицирующим средством, чтобы дезактивировать этот микроорганизм.

ростейшие Cryptosporidium практически не деактивируется хлором и хлорамином.

КВ-значения для дезактивации хлора колеблются в пределах от 3000 до 4000 мг мин / л для 1-лога дезактивации (= 90% деактивации).

Таблица 1: КВ-значения для дезактивации вирусов различными дезинфицирующими средствами

*Данные получены при температуре 10*С, pHв диапазоне 6-9 и свободный хлор 0.2 – 0.5 мг/л.

**Данные получены при температуре 10*С и pH 8.

***Данные получены при температуре 10*С и pH 6-9.

Таблица 2: КВ-значения для инактивации Giardia cyst различными дезинфицирующими средствами

*Данные получены при температуре 10*С, pH 7 и свободный хлор равен или меньше 0.4 мг/л.

**Данные получены при температуре 10*С и pH 6-9.

***Данные получены при температуре 10*С и pH 6-9.

Преимущество озона является то, что он минимально влияет на рН и температуру.

Тем не менее, растворимость озона уменьшается при повышении температуры, уровень дезинфекции увеличивают при 10 ° C. В диапазоне 0 – 30 ° C, эти два фактора уменьшают друг друга.

Скорость обеззараживание озоном почти не изменяется в диапазоне рН от 6 – 8,5.

Для некоторых резистентных микроорганизмов (таких как Giardia Muris), скорость дезинфекции увеличивается при более высоких значениях рН.

Для других видов микроорганизмов, все наоборот.

Варианты технических решений

Для очистки и доочистки воды рассмотрите возможность внедрения озонаторов для воды.

Опираясь на опыт работы, мы можем предложить установку озонирования под ваши нужды.

Получить консультацию по озонаторам, вы можете путем заполнения опросного листа или связавшись с нами.