Нормы [1]

В последние 20 лет области применения озона значительно расширились и во всем мире ведутся новые разработки. Следует обратить внимание на то, что столь бурному развитию технологий с использованием озона способствует его экологическая чистота. В отличии от других окислителей озон в процессе реакции разлагается на молекулярный и атомарный кислород и предельные оксиды. Все эти продукты, как правило, не загрязняют окружающую среду и не приводят к образованию канцерогенных веществ, как например при окислении хлором и фтором.

Обеззараживание - это удаление из воды бактерий, спор, микробов вирусов (инактивация). Для удаления бактерий в воду вводят дезинфицирующее вещество. Чем больше дезинфицирующего вещества введено, тем эффективнее его воздействие на бактерии. Доза дезинфицирующего вещества (минимальное количество дезинфицирующего вещества в миллиграммах, необходимое для инактивации одного литра обрабатываемой воды) варьируется в зависимости от содержания в воде органических веществ, от температуры воды и от величины активной реакции воды с дезинфицирующим веществом - рН. На рис. 1 приведен график зависимости количества бактерий, содержащихся в воде, от величины дозы воздействующего дезинфицирующего вещества (в нашем случае хлора Dcl и озона Dоз).

Рисунок 1

Из графика видно, что при использовании хлора, чем больше его дозировка в обрабатываемую воду, тем меньшее количество бактерий выживает. Для озона обнаруживается резкое бактерицидное действие при достижении критической дозы озона равной 0,40,5 мг озона в газе на литр обрабатываемой воды. Причем, происходит полная инактивация воды.

Механизм воздействия окислителя состоит в разрушении бактерий путем инактивации бактериальных протеинов, то есть диффузией через мембрану клетки в цитоплазму с поражением жизненных центров.

Исследования механизма озонирования бактерий показали, что действие его происходит быстро при условии поддержания нужной концентрации растворенного озона в воде в течение определенного времени. Если озон эффективно воздействует на бактерии, то хлор производит только выборочное отравление жизненных центров бактерий, причем довольно медленнее из-за необходимости длительного времени для диффузии в цитоплазме.

Кроме большой способности уничтожения бактерий озон обладает высокой эффективностью в уничтожении спор, цист (плотные оболочки, образующиеся вокруг одноклеточных организмов, например, жгутиковых и корненожек, при их размножении, а также в неблагоприятных для них условиях) и многих других патогенных микробов.

Обесцвечивание - это удаление из воды органических и химических веществ, окрашивающих воду. В зависимости от цветности исходной воды требуется большее или меньшее количество озона для обесцвечивания воды.

В России для поверхностных вод средних и северных районов для доведения цветности воды до нормы в 20° обычно требуется доза озона D_оз = 2,5 мг/л.

Для южных районов, где исходная цветность воды значительно больше, требуется уже доза озона, равная 8 мг/л (см. рис. 2).

Физический механизм воздействия озона при обесцвечивании воды заключается, во-первых, в разложении веществ до простейших Н₂О и СО₂, во-вторых, в коагуляции (объединении) веществ с дальнейшим выпадением их в осадок.

Эффективное обесцвечивание воды озонированием является одним из определяющих критериев в выборе озона в качестве воздействующего реагента при подготовке питьевой воды.

Рисунок 2

Удаление железа и марганца. В природных водах наиболее часто встречается железо в двухвалентной форме, находящееся в растворенном состоянии. Марганец в природной воде обычно сопутствует железу. Оба этих вещества придают воде цветность и характерный привкус. Озон легко окисляет соли железа и марганца с образованием нерастворимых веществ, которые удаляются отстаиванием или фильтрацией. Химические реакции сульфидов железа и марганца с озоном можно записать в виде:

Mn SO₄ + O₃ + 2H₂O = H₂ Mn O_{3(осадок)} + O₂ + H₂ SO₄

2 Fe SО₄ + H₂ SO₄ + O₃ = Fe₂(SO₄)_{3(осадок)} + H₂O + O₂

Устранение привкусов и запахов воды

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:

1. минерального происхождения, т.е. вызываемые наличием железа, марганца, сероводорода и общей повышенной минерализацией;

2. природного органического происхождения - гуминовые кислоты, органические вещества, водоросли и чаще всего планктона

3. городского происхождения - продукты распада органических веществ в городских отбросах;

4. промышленного происхождения - различные химические стоки, гудрон, моющие средства и др. смолы;

5. сельскохозяйственного происхождения - пестициды, гербициды, минеральные удобрения.

3. Описание условий объекта

очистка питьевой вода озонирование

Сравнив результаты анализа воды с ПДК, мы наблюдаем превышение по общему железу и цветности.

Рассмотрим принципиальную технологическую схему установки для комплексной очистки питьевой воды в городе Хабаровск. В данной установке реализована традиционная схема очистки воды озонированием и фильтрованием. Схема установки показана на рис. 3

Перед поступлением в установку из артезианской воды с температурой 12 ^оС и начальной концентрации взвешенных веществ 409,5 мг/л сначала входным фильтром грубой очистки, а затем в отстойнике 1 с производительностью 2750 м³/сутки удаляются механические примеси. Далее вода поступает на обработку реагентами. Предозонирование воды осуществляется после удаления механических примесей и производится в контактном аппарате 2. Озон в контактный аппарат поступает от генератора озона 3. Предозонирование имеет целью проведения первичного обеззараживания воды, удаления цветности, окисления и переведения в коллоидное состояние растворенных металлов. Одновременно озонирование воды способствует реализации процесса флокуляции (явление слабого хлопьеобразования - коллоидальной мутности вод). Образовавшиеся нерастворимые вещества удаляются из воды отстаиванием в специальных аппаратах - отстойниках 1. Часто для усиления процесса флокуляции после предозонирования в воду добавляют специальные вещества - коагулянты 4, способствующие процессу слияния частиц в крупные агломераты и более быстрому выпадению их в осадок. К таким веществам относятся сульфат алюминия и хлорное железо. Для улучшения смешивания коагулянтов с водой в камерах смешения 5 осуществляют интенсивное перемешивание воды и коагулянта. После отстойника вода с оставшимися в ней загрязнителями подвергается повторному озонированию, целью которого является проведение промежуточной дезинфекции и окисления органических веществ.

В нашем примере введение озона в воду осуществляется с помощью эжектора 7. Вода с расщепленными органическими веществами поступает в фильтр 8. После фильтрации вода подвергается озонированию для окончательной дезинфекции и придания необходимых вкусовых качеств. На выходе к потребителю вода консервируется хлором 9, не позволяющим развитию бактерий в воде при ее транспортировке по трубопроводу.

4. Расчет сооружения

4.1 Расчет среднесуточных расходов