Международный,
независимый фермерский портал

Оборудование для озоновой очистки и обеззара-живания питьево

Страницы: 1 2 3 4 5 6 След.
RSS
Оборудование для озоновой очистки и обеззара-живания питьево
 


Оборудование для озоновой очистки и обеззара-живания питьевой воды
Озонирование — современный и действеннй спо-соб очистки воды. Озон — это не только мощное средство для подготовки питьевой воды. Пере-чень областей, в которых он используется как обеззараживающее средство, средство для уда-ления запахов, катализатор химических и техноло-гических процессов достаточно велик. Озон очень эффективен при обработке воздуха. Это дезин-фекция помещений для хранения продуктов и для содержания животных, очистка загрязнений воз-духа при выбросе после «грязных» металлургиче-ских и химических производств, предпосевная обработка семян, обработка целлюлозы, отбели-вание тканей. Озонирование воздушной среды улучшает условия труда, снижает микробную за-грязненность. Отдельной и важной отраслью ис-пользования озона является медицина. В озоно-терапии применяются озонированные физиологи-ческие растворы, озонная аутогемотерапия; озон очень эффективно используется при лечении ожо-говых заболеваний. Озон и его действие известны и изучаются достаточно давно, прикладное ис-пользование озона началось еще в ХIX веке.
Несомненно, что озонирование является одним из наиболее экологически чистых и универсальных методов обработки воды.
Озонирование, как средство для обеззаражива-ния, впервые было опробовано в 1886 г. во Фран-ции. С 1905 г. в России начала действовать экспе-риментальная установка для озонирования воды при Петропавловской больнице. В 1911 г. в Петер-бурге была введена в строй самая крупная в мире производственная установка озонирования, обра-батывавшая 44 500 м3 воды в сутки. В мире на се-годняшний день работает множество систем во-доподготовки, использующие озонирование. В основном в Северной Америке и Европе.
В России в советское время в большом масштабе озонирование было использовано на Восточной водопроводной станции в Москве. В 1968 г. стан-ция была оснащена озонаторами французской фирмы «Трейлигаз». Однако из-за относительной дороговизны оборудования, строгости технологии и нестабильного качества выпускаемого оборудо-вания озонирование долго оставалось на уровне эксперимента.
В области водоподготовки озон также использует-ся в нескольких направлениях:
обеззараживание и очистка питьевой воды из по-верхностных или подземных источников;
обеззараживание и очистка сточных вод;
обеззараживание и очистка воды в системах обо-ротного водоснабжения бассейнов.
Мы остановимся на свойствах озона и использо-вании его в подготовке питьевой воды.
Озон является трехатомной модификацией кисло-рода (О3) и при нормальной температуре и дав-лении представляет собой газ бледно фиолетово-го цвета. В природном состоянии озон находится в высоких слоях атмосферы, где возникает фотохи-мическим путем под действием солнечной ра-диации. Он обладает характерным «грозовым» запахом и в переводе с греческого означает «па-хучий». В искусственных условиях озон получают различными методами, но в большинстве случаев в смеси с воздухом или кислородом. В производ-ственных процессах получения озона для очистки воды озоновоздушную смесь получают при по-мощи «тихого» или коронного электрического разряда в озонаторах. Процесс получения озона из кислорода воздуха сопровождается выделени-ем большого количества тепла. Поэтому генера-торы озона должны иметь воздушное или водяное охлаждение.
 
Озон является одним из наиболее сильных при-родных окислителей. Следует отметить, что связь одного из атомов в молекуле озона относительно непрочна, что обуславливает нестабильность мо-лекулы в целом и эффективность взаимодействия с другими веществами. Именно благодаря этому свойству озон является наиболее сильным окис-лителем и исключительным по эффективности де-зинфицирующим средством.
Нестабильность озона обуславливает необходи-мость его применения непосредственно на месте получения. Озон не подлежит упаковке, хранению и транспортировке.
Озон имеет высокую растворимость и активно вступает в реакцию с широчайшим спектром ор-ганических и неорганических веществ, его окисли-тельный потенциал составляет 2,07 Вольта и усту-пает только фтору 2,87 В.
Одним из преимуществ озона с гигиенической точки зрения является неспособность, в отличие от хлора, к реакциям замещения. В воду не вносятся посторонние примеси и не возникают вредные для человека соединения, такие как тригало-метаны – соединения хлора с органикой. Особен-ностью озона является и его быстрое разложение в воде с образованием кислорода, т.е. озон обла-дает полной экологической безопасностью. Время «жизни» озона в воде в зависимости от чистоты воды составляет от 10 мин. до нескольких часов.
Скорость разложения озона в воздушной или водной среде оценивается при помощи периода полураспада, т.е. времени, в течение которого концентрация озона уменьшается вдвое.
Водные растворы озона менее стабильны, чем га-зообразный озон. Скорость распада озона в воде возрастает в следующих случаях:
при наличии в воде примесей, окисляемых озо-ном (химическая потребность воды в озоне);
при повышенной мутности воды, т.к. на границе раздела между частицами и водой реакции взаи-модействия озона протекают быстрее;
при воздействии на воду УФ облучением.
Растворимость озона в воде выше, чем кислорода, поэтому в воде, обработанной озоном, повы-шается содержание растворенного кислорода, что обеспечивает воде свежий вкус даже при комнат-ной температуре.
 
При озонировании воды ряд загрязнений перехо-дит в нерастворимые или слаборастворимые в воде формы, которые задерживаются сорбцион-ными загрузками. Отмечено, что озонирование значительно увеличивает эффективность сорбции и ресурс фильтрующих загрузок, а совместное ис-пользование озона и сорбции повышает степень окисления загрязнений.
НПФ «Озоновые технологии» разрабатывают и производят Системы озоновой очистки воды раз-личной производительности по воде и озону. Озоносорбционная технология реализованная в этих системах, эффективно снижает окисляемость, мутность и цветность воды, удаляет запах и прив-кус, окисляет и удаляет из воды широчайший спектр органических и неорганических соедине-ний и ионов металлов.
При разработке систем мы опирались на работы российских ученых из Института Химической Фи-зики РАН Станислава Дмитриевича Разумовского и Геннадия Ефремовича Заикова, которые иссле-довали и описали кинетику и механизм взаимо-действия озона с органическими веществами. Первой стадией окисления органических соеди-нений озоном является образование ОЗОНИДОВ – веществ, нерастворимых или слаборастворимых в воде. Эти продукты окисления нестабильны, по-этому задача озоносорбции обеспечить такие временные и геометрические параметры систе-мы, чтобы максимальное количество озонидов попало на сорбент до их разложения и дальней-шее окисление проходило на поверхности и в по-рах загрузки. В этом случае полностью исключает-ся образование в очищенной воде таких продук-тов окисления как альдегиды, кетоны и т.п. В па-тентах РФ, полученных специалистами нашей фирмы, описаны соотношения параметров сис-тем, обеспечивающих максимальную эффектив-ность озоносорбционных процессов.
Озон взаимодействует также с ионами ряда ме-таллов, в том числе и тяжелых, переводя их в ионы более высокой валентности, например, Fe 2+→Fe 3+; Mn 2+→Mn 4+ и т.д. Соли и гидроокиси этих металлов становятся нерастворимыми или слабо растворимыми в воде и эффективно задер-живаются песчаной и угольной загрузками.
Обладая несомненными преимуществами, как наиболее эффективный, комплексный и естест-венный реагент, озон не является панацеей от всех загрязнений воды. Хотя ряд источников воды удается очистить до нормативов бутилированной воды применением лишь озоновых технологий, но озонирование и озоносорбция не могут быть единственным универсальным методом очистки воды, избавляющим ее от всех возможных за-грязнений. Если состав исходной воды по каль-цию, магнию, калию, натрию и фтору соответствует нормативам, то при озоносорбции содержание этих элементов не изменится – нет необходимости корректировать количество этих важнейших для расфасованных вод минеральных компонентов. Если же их содержание превышает нормативы, то часть воды необходимо направить после системы озоновой очистки на умягчение и мембранную фильтрацию. Кроме того, озоносорбционная технология не изменяет содержание в воде сульфатов, нитратов, хлоридов и карбонатов. Для коррекции количества этих ионов следует приме-нять умягчение и обратноосмотические системы. Необходимо отметить, что вода после системы озоновой очистки содержит растворенный озон, который увеличивает эффективность и ресурс умягчителей и мембран, т.к. гарантирует дезин-фекцию загрузки. Содержание растворенного озона в воде настолько мало, что не представляет опасности для корпусов, узлов и загрузок сле-дующих за озоносорбцией дополнительных сис-тем очистки.
Поэтому проектирование каждой линии водопод-готовки должно опираться на максимально под-робный анализ воды источника.
Применение озона накладывает ряд технических требований к производству и производственным помещениям. Остановимся на аспектах безопас-ности при эксплуатации озонового оборудования.
Озонирование — это процесс, требующий опре-деленного состава оборудования. Как правило, это:
генератор озона, в котором осуществляется выра-ботка озона из воздуха или кислорода;
оборудование подготовки воздуха (осушители воздуха или концентраторы кислорода);
система введения озона в воду и его смешения;
реактор — емкость, в которой за счет перемеши-вания и выдержки обеспечивается необходимое время контакта озона с водой;
фильтры различного назначения;
деструктор озона для разложения остаточного не растворившегося озона;
приборы контроля озона в воде и воздухе.
Предельно-допустимая концентрация (ПДК) озона в воздухе рабочей зоны регламентируется ГОСТом 12.1.005 "Общие санитарно-гигиенические требо-вания к воздуху рабочей зоны", согласно которому она составляет 0,1 мг/м3.
 
Запах озона фиксируется человеком в концентра-циях 0,001мг/м3, что в десятки раз меньше ПДК, поэтому появление слабого запаха озона в поме-щении не является тревожным сигналом. Для обеспечения надежного контроля содержания озона в производственном помещении должны быть установлены газоанализаторы, позволяющие осуществлять мониторинг концентрации озона и в случае превышения ПДК принять своевременные меры по ее снижению.
Любая технологическая схема, содержащая озо-новое оборудование, должна быть оснащена га-зоотделителем, с помощью которого избыточный (не растворившийся) озон поступает в каталитиче-ский деструктор, где разлагается до кислорода. Т.к. озон является сильнейшим окислителем, все газовые магистрали должны быть выполнены из озоностойких материалов (нержавеющая сталь, ПВХ, полиэтилен и т.п.).
Остановимся на способности озона дезинфициро-вать и стерилизовать воду.
Практически не известны микроорганизмы, бак-терии, споры и вирусы, стойкие к озону. Более вы-сокая окислительная способность озона, по срав-нению с хлором, обуславливает различия в де-зинфицирующих механизмах этих окислителей. Хлор подавляет и отравляет микроорганизмы. Озон разрушает белок бактерий. В отличие от хлора, эффекта «привыкания» микроорганизмов к озону не может быть по определению, а время инактивации их озоном в 10–30 раз меньше при меньшей дозе. Разрушение вирусов озоном объ-ясняется быстрым окислением сульфидных групп. Например, вирус полиомиелита погибает при концентрации озона 0,45 мг/л через 2 мин, а от хлора - только за 3 ч при 1мг/л.
На споровые формы бактерий озон действует до 600 раз быстрее хлора.
Дозы озона, в зависимости от состава обрабаты-ваемой воды, составляют от 0,5 до5 мг/л, время реакции озоно-воздушной смеси с водой для эф-фективного окисления примесей — от 1–2 до 10–15 мин.
В отличие от воды, прошедшей УФ-обеззараживание очищенная и подготовленная к розливу вода, насыщаясь озоном, полностью де-зинфицируется и на некоторое время сама приоб-ретает дезинфицирующие свойства. Благодаря этому повышается микробиологическая безопас-ность процесса розлива. Озон надежно стерили-зует стенки тары, пробку и воздушный зазор под пробкой. Особенно эффективна комбинированная обработка воды озоном в сочетании с ополаски-ванием тары озонированной водой. Срок хране-ния воды после озонирования практически не ог-раничен. Тогда как вода, прошедшая УФ-обеззараживание, не имеет бактерицидного эф-фекта и подвержена при розливе вторичному осеменению. Это особенно хорошо известно тем, кто при расфасовке использует оборотную тару.
Универсальным показателем стерилизации явля-ется окислительно-восстановительный потенциал воды. Обычно при значении 700 мВ достигается полная стерилизация воды. Для стерилизации та-ры необходим более высокий потенциал. Но и при более низких значениях окислительно-восстановительного потенциала достигается су-щественное сокращение количества микробов. Например, в аквариумных системах хорошие ре-зультаты дают величины от 300 до 400 мВ.
Опыт использования озонирования на современ-ном этапе, накопленный на системах разной про-изводительности, говорит то том, что эту техноло-гию можно и нужно применять не только на мощ-ных водопроводных станциях, отвечающих за снабжение водой крупных городов, но и в систе-мах водоподготовки малой и средней производи-тельности. Современное оборудование надежно, безопасно и компактно. Например, НПФ «Озоно-вые технологии» поставила несколько тысяч Уста-новок озонирования различной производитель-ности и назначения. Только на предприятиях – производителях расфасованных вод в настоящее время работают около сотни Установок озониро-вания.
 
Психологическим ограничением применения озо-нирования являются относительно высокие пер-вичные капитальные затраты на озонаторное оборудование. Однако, последующая эксплуата-ция показывает исключительную экономичность. Судите сами:
несомненно, что качество воды при водоподго-товке с использованием озонирования будет зна-чительно выше, чем при прочих технологиях.
эксплуатационные затраты связаны только с по-треблением электроэнергии (в среднем 20– 50 Вт час на 1 г озона).
при использовании озоносорбционной техноло-гии ресурс Установок по активированному углю превосходит все самые смелые прогнозы. Нам из-вестны фирмы-производители бутилированной питьевой воды, где при стабильно хорошем каче-стве очистки воды активированный уголь не за-меняется более 4 лет. Соответственно, нет затрат на угольную загрузку, на работы по ее замене и нет простоя в работе линии розлива.
при использовании озоносорбционной техноло-гии на стадии предварительной очистки исходной воды значительно продлевается срок службы оборудования по умягчению и осмотических мембран.
Что необходимо знать, что бы выбрать озонатор-ное оборудование?
Выбираем необходимую производительность по воде (в куб.м в час). Одним из первых этапов про-ектирования является правильное определение необходимой дозы озона при обработке 1 м3 во-ды. Сделать это можно на основании анализов воды и рекомендаций по требуемым дозам озона для удаления тех или иных загрязнений. Опреде-ляемся с производительностью по озону, как пра-вило, измеряемой в граммах озона в час.
Очень важным является способ растворения озона в воде. Наиболее эффективным и безопасным является инжектирование, при котором озоно-воздушная смесь высасывается из разрядных элементов озонатора. Подобная система позволя-ет исключить поступление озона в воздух произ-водственного помещения из подводящих озоно-проводов. Кроме этого, необходимо учитывать особенности технологии получения озона, способ охлаждения озонаторов, комплектацию постав-ляемого оборудования.
В большинстве случаев требуется озонирование воды непосредственно перед расфасовкой, но иногда целесообразно включить озонирование, как дополнительную ступень очистки, в состав действующих сооружений. В этом случае важно определить место озонирования в технологиче-ской цепочке, материалы оборудования и трубо-проводов.
И, конечно, правильнее поручить разработку тех-нологии с использованием озонирования специа-листам, имеющим опыт в этой области.
 
Озон (О3).
Бактерицидные свойства озона были установлены еще в
конце XIX в. Озон широко применяется при обеззараживании питьевой
воды. Он представляет собой аллотропическое видоизменение кисло-
рода. При обычных условиях это голубовато-фиолетовый газ, в жид-
ком состоянии – темно-синего цвета, в твердом – черного. При опреде-
ленных условиях озон взрывоопасен. Растворимость его в воде выше,
чем у кислорода. Молекула озона крайне неустойчива и легко разлагает-
ся с выделением энергии. Озон обладает высоким окислительным по-
тенциалом и легкостью диффузии через клеточные оболочки микробов.
Он окисляет органическое вещество микробной клетки, приводя ее к ги-
бели. Спорообразующие бактерии более устойчивы к воздействию озо-
на. Последний губительно действует на гидробионты. Водоросли гибнут
при концентрации озона 0,5–1,0 мг/л, моллюски – при 3,0 мг/л. Для пол-
ной гибели циклопов, олигохет, дафний и коловраток достаточно 2 мг/л.
Для обеззараживания воды достаточно 0,5–4 мг/л О
3
. Чем более мутная
вода, тем больше нужно расходовать озона. Он улучшает вкус воды,
снижает ее цветность и уничтожает запах. Подача озона после биоло-
гического фильтра обеспечивает окисление аммония и нитритов.
Озон при концентрации 15 мг/л полностью уничтожает за 15 с
бактерии и вирусы и окисляет значительное количество органических
веществ, а также снижает концентрацию железа.
 
Давайте порассуждаем вместе, этого момента я и сам не знаю:
если озон подать сразу после бассейна, - в мехфильтре отсортируется все уже мертвое, а в биофильтре переработается мочевина. Пока озон дойдет до биофильтра, то уже разложится на кислород. После биофильтра УФ лампа добьет любые его остатки. В бассейн прийдет чистая вода без озона.
Если подать озон вместо УФ лампы - он может не разложиться.
 
Бактериальная дезинфекция
Французы стали первыми в области использования озона бактериальной дезинфекции. О'Донован указывает, что обычная дозировка озона для очистных сооружений для обработки питьевой воды составляет от 1.5 до 2 мг/л. Когда в воде присутствуют органические и неорганические материалы, необходимый требуемый уровень озона должен быть обеспечен изначально. Таким образом, дозировка озона, требуемая для достижения необходимой бактериальной дезинфекции может быть выше упомянутого диапазона. Обычно при использовании озона в качестве дезинфеканта, стремятся также обеспечить вирусную инактивацию.
Вирусная инактивация
В результате проведенных исследований Доктором Коином и его сотрудниками, было доказано, что при концентрации озона в воде в количестве 0,4 мг/л и поддержании этой концентрации по меньшей мере 4 минуты, уничтожается по крайней мере 99,9% вирусов полеомелита типа 1, 2 и 3. В дальнейшем при применении озона для обработки воды, санитарные службы Франции руководствовались именно этим правилом- инактивации как можно большего количества наиболее опасных болезнетворных вирусов.
 
Реактивный период:
Озон вводится в воду в контактной камере, для удаления аммиака, аминокислот, бактерий и вирусов. Обрабатываемая вода находится в камере в течение 1-2 минут для получения полного эффекта и завершения озоновой реакции.
Вода проходит через фильтр с активированным углем, чтобы удалить свободный озон и дополнительно очистить воду. В некоторых сооружениях, избыточный озон удаляется постепенно, каскадом .
Очищенная вода поступает в бассейн.
Скорость инжекции озона изменяется от 0.5 до 1.4 мг/л, в зависимости необходимого уровня и скорости потока, но уровень озона в контактной камере всегда находится в пределах 0.4 мг/л.
 
Очистка воды может быть улучшена биологической фильтрацией. В этом случае цель озонации двойная: окисление воды с одной стороны, и улучшения биологического состава в результате биодегенерации (разложения органики) с другой. В фильтрах, помимо классического задержания механических частиц, происходит процесс нитрификации, удаляя частично растворы аммиака. Когда озонаторная установка расположена после фильтра, озон кроме того играет роль мощного дезинфеканта. В этом случае, содержание свободного озона в концентрации 0,4 мг/л должно поддерживаться не менее 1 минуты.
Проблемы очистки воды плавательного бассейна
В отличие от естественного процесса, биологической очистки поверхностных вод, искусственно построенный плавательный бассейн испытывает недостаток различных симбиотических микроорганизмов. Когда патогенные микроорганизмы, передаваемые людьми, помещены в естественную симбиотическую среду, скажем, озеро, они конечно не сталкиваются с идеальными условиями для развития. Они подвергаются борьбе за существование, за питательные вещества с организмами, гораздо лучше приспособленными к этой среде, они не способны развиваться из-за преобладания низких температур, они сталкиваются метаболическими процессами других организмов, и не могут создавать колонии, которые могли вызывать эпидемию и инфицирование.
По сравнению с естественной средой, плавательные бассейны – благоприятная среда для развития бактерий и вирусов. Каждый купальщик вносит в воду не только от 300 до 400 миллионов бактерий, но также и 0,5 г . органических материалов в форме маленьких частиц кожи, кожного жира, пота, косметики и т.д.
В связи с тем, что представленные микроорганизмы, главным образом бактерии и грибы, но также и патогенные вирусы вступают в контакт с купальщиком, очень высока вероятность инфицирования, это представляет острую гигиеническую проблему. Кроме того, благоприятная среда и относительно высокие температуры (28-30°C) способствуют ускорению метаболизма клеток микроорганизмов, их размножению и увеличению численности до колоний, способных вызывать эпидемиологическое заражение. Поэтому обязательно гарантировать качество воды плавательного бассейна в соответствии с гигиеническими требованиями и правилами.
Только очень небольшое количество загрязнений воды бассейна можно устранить при помощи фильтрации. Основная часть органических частиц присутствует в коллоидной форме или в полностью растворимой форме. Вещества, находящиеся в воде в коллоидной форме, могут быть отфильтрованы только после предварительной коагуляции, с выпадением хлопьев при помощи специальных установок (при помощи алюминия - или солей железа). Полностью растворенные органические составы, например, азотные соединения, не могут быть удалены этим способом обработки воды; они могут быть устранены только высокотемпературными реакциями окисления или адсорбцией. Удаление существенного количества органических веществ, не говоря уже о микроорганизмах, требует больших затрат и время, необходимое на стандартную дезинфекцию.
 
Дозировка озона
Согласно нормам и требованиям средняя доза озона при цикле очистки воды общественного плавательного бассейна составляет 1.38 мг/л, и от 1.07 до 1.7 мг/л при повторном цикле.
Принципы использования стандартного генератора озона для плавательных бассейнов.
В связи с небольшой эксплуатационной нагрузкой домашних бассейнов по сравнению с общественными, требуется гораздо меньшее количество озона для обработки воды. Основные особенности применения генератора озона.
Генератор озона работает совместно с фильтрационной установкой.
Для его установки не требуется согласие или разрешение ведомственных организаций.
Лучше приобретать собранный, действующий генератор озона с гарантийным сроком эксплуатации, а не собранный из отдельных частей. Его стоимость будет зависеть от необходимой производительности или количества генерируемого озона.
Компактная установка, которую без труда можно подключить к уже существующей или новой фильтрационной установке.
Надежная, полностью автоматическая работа установки, правильность функционирования которой будет проверена сразу.
Абсолютно безопасна для купальщиков, поскольку максимальная допустимая концентрация озона в воде бассейна (0.01 мг/л) и в окружающем воздухе (0.1 мг/м3), предписанный согласно требований безопасности, никогда не будет достигнут, не говоря уже о превышении этой дозировки.
В отличие от других систем дезинфекции, нет необходимости следить о наличии средств дезинфекции (например, хлора) в дозаторных устройствах, поскольку весь процесс происходит на полной автоматике, включая и выключая установку в зависимости от содержания остаточного озона в воде.
Приспособлен для любых диаметров труб и не зависит от типа фильтрационной установки (картриджная, песочная, с атомной решеткой).
Озоновый генератор просто устанавливается на подающей линии после фильтра и, если возможно, после нагревателя. Таким образом, вся вода, проходящая через фильтр, проходит также через озонаторную систему.
 
Механизм бактерицидного действия озона объясняется его влиянием на обмен веществ в живой клетке, при котором нарушается равновесие превращения активной сульфидной группы в неактивную группу. Установлено, что озон универсально разрушает микроорганизмы в воде. Это можно объяснить способом действия озона. В отличие от обычно употребляемого хлора, озон не дает обратного замедляющего эффекта на внутриклеточные ферменты. Из-за высокой окислительной способности озон действует как окислитель на стенку-мембрану клетки вплоть до проникновения внутрь микроорганизма и окисления определенных важных компонентов (протеинов, ферментов, ДНК, РНК). Когда большая часть мембраны разрушена, клетка погибает. Если стенка-мембрана разрушена частично, клетка может соединиться с другой клеткой, что объясняет наблюдаемые иногда явления регенерации (сублетальное поведение).
Озонирование воды имеет преимущества перед хлорированием по воздействию на органолептические характеристики воды. Известно, что окраска вод обусловлена наличием попадающих в них в результате вымывания из почвы или торфа окрашенных гумусовых кислот (в составе гумусовых кислот различают гуминовые кислоты и фульвокислоты). При этом обесцвечивание раствора гуминовых кислот почвенного и торфяного происхождения озоном не связано с деструктивным окислением, поскольку в углекислый газ в этих условиях переходит незначительная часть углерода. Наблюдаемое обесцвечивание объясняется окислением фенольных гидроксилов до соответствующих хинонов и далее разрывом молекул по мостикам, соединяющим ароматические ядра, и образованием менее окрашенных фульвокислот, а гумусовые кислоты остаются в воде в виде малоокрашенных креновых и надкреновых кислот.
При озонировании продуктов жизнедеятельности микроорганизмов и водорослей происходит практически полное удаление запахов и привкусов в широком диапазоне кислотности, температуры и ионного состава воды.
Интересным вариантом использования озонирования является его применение при производстве бутилированной воды . Вводя в воду не посредственно перед розливом избыточное количество озона, добива ются того, что после закупорки бутылей выделяющийся из воды озон стерилизует их верхнюю часть и пробку. Затем озон медленно разлага ется, насыщая воду кислородом, что придает ей родниковый вкус.
Используется озон и для «холодной стерилизации» емкостей, трубопроводов и бутылок. Для этого их обрабатывают водой с растворенным значительным избытком озона.
По современной технологии производство озона осуществляется на месте применения на специальных установках – озоногенераторах. Озон образуется при высокочастотном коронном разряде в потоке осушенного воздуха. Расход энергии составляет 5–15 кВт/кг О3·ч . Концентрация озона в воздухо-озонной смеси составляет 50–250 г/м3.
Следующей задачей является введение озона в воду. Для его растворения используются методы барботажа и эжекции.
В крупных промышленных установках наиболее часто используется барботаж озоно-воздушной смеси через очищаемую воду . Сложнейшей проблемой является обеспечение одинакового времени контакта пузырьков с водой. Для этого необходимо создание равномерных пузырьков, а также их введение по всему объему воды.
В установках относительно небольшой производительности наиболее распространен и достаточно эффективен метод эжекции. Очищаемая вода проходит через эжектор, создает в нем разрежение, при котором в воду засасывается необходимое количество озона. Интенсивное перемешивание в эжекторе диспергирует озон на мельчайшие пузырьки с огромной поверхностью контакта. Поэтому скорость растворения велика. Кроме того, разрежение на линии после озоногенератора гарантирует безопасность от попадания озона в воздух рабочих помещений.
После растворения озона необходимо обеспечить определенное время его контакта с водой для осуществления химических реакций окисления и удаления из воды избыточного количества воздуха и озона. Для этого устанавливают контактно-сепарационный аппарат, из которого вода направляется на угольный фильтр для доочистки от органики и деструкции озона.
Совместить эффективное растворение озона и заданную длительность его контактирования с водой позволяют пульсационные колонны со специальными распределительными тарелками. Озоно-воздушная смесь вводится в нижнюю часть колонны; возвратно-поступательное движение воды, создаваемое специальным пульсатором, и распределительные тарелки обеспечивают ее диспергацию до пузырьков заданных оптимальных размеров, которые поднимаются противотоком к двигающемуся вниз потоку воды. Этим достигается высокая степень использования озона при большой удельной производительности аппарата.
При любом методе подачи озона он полностью никогда не растворяется и удаляется с отходящими из адсорбера газами. Допустимое содержание озона в воздухе составляет 0,2 мг/м3. Поэтому этот озон должен быть деструктирован. Используются каталитический и термический методы.
 
Как можно использовать озонатор для ухода за домашними животными?
1. Можно использовать для устранения неприятных запахов.
2. Можно животным давать пить озонированную воду, а также и купать в ней.
3. Можно произвести дезинфекцию домашнего питомца. Для этого концом воздуховода без насадки провести обработку шерсти и лап.
4. Озонирование воды в аквариумах позволяет повысить прозрачность воды, уничтожить бактерии, устранить неприятный запах, предотвратить процесс разложения корма в воде.
5. Благотворно влияет процесс озонирования на аквариумные растения.
6. Озон восстанавливается в кислород, что обогащает воду аквариума кислородом, способствует повышению жизнеспособности рыбок, повышает их иммунитет.
Нельзя озонировать мальков и икру рыбы, потому что озон для них губителен.
 
О.И. Шубравый (ГУК «Московский зоопарк»)
Применение озона в аквариумистике, особенно в морской, всегда вызывает много противоречивых отзывов и результатов.
Во-первых, что такое озон? Это трехатомный кислород. Обычно его получают за счет электрического, так называемого тихого, разряда в воздушной среде. Второй способ - ультрафиолетовое облучение воздуха, которое также вызывает образование озона. Кроме того, существуют экзотические способы получения озона - это высокочастотные стриммерные разряды прямо в воде, однако такая методика недоступна аквариумистам-любителям.
Типы генераторов озона
Сначала обсудим менее распространенный способ получения озона при помощи ультрафиолета. К сожалению, все лампы, которые мы можем сейчас найти в России, имеют специальную защиту по стеклу на излучение, которое генерирует озон, а именно на диапазон 250 нанометров. Бактерицидные лампы имеют длину волны примерно 280 нм, и то стекло, которое в них применяется, является светофильтром для длины волны, генерирующей озон. Поэтому, хотя частично озон и генерируется обычными бактерицидными лампами, но КПД этого процесса очень низок.
Самый распространенный способ - барьерный разряд. Между двумя электродами, один из которых изолирован диэлектриком, подается высокое напряжение переменного тока (как правило, 50 Гц), и в разрядном промежутке по воздуху начинается так называемый тихий разряд. Большинство (примерно 99%) коммерческих озонаторов работают на этом принципе. Самые современные из них имеют более высокочастотный генератор, что позволяет увеличить КПД. Впрочем, для аквариумистов-любителей КПД в этом случае не имеет серьезного значения.
Существует еще один способ, вернее еще одна разновидность разрядников. Это так называемые разрядники поверхностного разряда. Такой разрядник представляет собой пластину керамики, полностью металлизированную с одной стороны. А с другой стороны на нее нанесена решетка электродов. Между ними подается напряжение с очень высокой частотой, и сверху возникает так называемый поверхностный разряд – «подушка» синего цвета, которая генерирует озон. Озонаторы такого типа выпускаются в Японии, а в настоящее время их выпускает и фирма, руководителем которой я являюсь. Мы выпускаем их для собственных нужд, а также по спецзаказам, в том числе предназначенных для аквариумистов-любителей - небольших габаритов и производительностью примерно полграмма озона в час.
 
Требования к воздуху, подающемуся в озонатор
Итак, у большинства коммерческих озонаторов, которые можно приобрести, генератор озона, как правило, представляет собой стеклянную трубку с металлическим или металлизированным электродом, расположенным снаружи, и металлическим электродом, расположенным внутри. Покупая такой озонатор (как правило, они имеют частоту 50 Гц), необходимо убедиться, что его разрядник можно мыть изнутри.
Озон получают из воздуха или кислорода. Причем, как правило, это осушенные воздух и кислород. Какая нужна степень осушки? Для воздуха необходимая степень осушки составляет примерно 60 градусов от точки росы. Это очень сухой воздух. Если же мы будем подавать в разрядный промежуток воздух или кислород, не отвечающие этим требованиям, то получим синтез азотных соединений в тихом разряде. Взаимодействуя с влагой воздуха, эти соединения образуют азотную или азотистую кислоту, которые каплями оседают внутри разрядника. Так как они являются ингибиторами синтеза озона, то озонатор через какое-то время просто перестает генерировать озон. В этом случае для того, чтобы удалить капельки кислоты, приходится разбирать прибор и тщательно промывать его соляной кислотой, ацетоном или спиртом, затем тщательно просушивать и только после этого вновь запускать.
Кроме того, при работе озонатора на влажном воздухе производимые им соединения азота будут сдуваться в аквариумную воду и, соединяясь с ней, приводить к образованию нитратов и нитритов. Это отрицательно сказывается при содержании кораллов, несмотря, на то, что эти соединения будут производиться в небольших количествах, так что «живые камни» и биофильтры легко с ними справятся.
Однако самой большой проблемой является то, что при работе на влажном воздухе разрядник очень быстро выходит из строя.
Соответственно, в том случае, если вы собираетесь применять озонатор, работающий на барьерном или поверхностном разряде, необходимо сразу иметь в виду, что вам понадобится и осушенный воздух.
Осушка обычно осуществляется патроном с силикагелем или цеолитом, который необходимо регулярно регенерировать. К нему могут быть приложены индикаторы осушки – это, как правило, тот же силикагель, который в сухом воздухе окрашен синим ярким цветом, а при попадании влажного воздуха мгновенно желтеет. То есть в коммерческих озонаторах, как правило, на выходе из осушительного патрона ставится индикатор с несколькими кусочками цветного силикагеля, по цвету которых сразу можно сказать, какова степень осушки воздуха и достаточна ли она для нормальной работы озонатора.
В домашних условиях и силикагель, и цеолит регенерируются или в СВЧ-печке или просто путем прокаливания в духовке, при температуре 100-150ºС. После чего наполнитель опять засыпается в патрон (только быстро, чтобы он опять не напитался влагой), и тот снова готов к работе.
Подача озона в аквариум
Конечно, ставить подающий озон распылитель непосредственно в аквариум ни в коем случае нельзя. Потому что озон является токсичным газом. По токсичности и по окислительной способности он располагается где-то между фтором и хлором. Его неправильное использование легко приводит к гибели аквариумных рыб, хотя человеку отравиться озоном с летальным исходом очень сложно (в отличие от фтора и хлора).
Поэтому озонирование, как правило, происходит в отдельной емкости. Это может быть специальная колонка, где барбатируется прокачиваемая через нее вода, или флотатор, в который можно вводить небольшие контролируемые количества озона. Флотатор дает очень хорошее смешивание озона с водой вне зависимости от того, на каком принципе основана его работа – барботаж, Вентури или инжектор.
Обычно я изготавливаю флотаторы сам (или, если это коммерческий флотатор, я его, как правило, переделываю), герметично закрывая узел, через который идет выход пены и воздуха, для того, чтобы неотработанный озон (та его часть, которая не прореагировала и не растворилась в воде полностью, в соответствии с равновесными концентрациями) не попадала в воздух помещения. Часть содержащего озон воздуха из этого узла вновь забирается на инжектор, а часть (именно небольшая часть - столько, сколько поступает из озонатора) пропускается через поглотитель озона.
 
В противном случае, если воздух из озонреактора просто выбрасывать в атмосферу, при достаточно высокой производительности озонатора, нельзя будет находиться в помещении, где он работает. Озон обладает очень резким запахом. Кроме того, он вызовет порчу всех резинотехнических изделий, находящихся в зоне его действия. В том числе - очень быстрое разрушение проводов изоляторов (например, может выйти из строя телевизор и другая бытовая техника). Поэтому то небольшое количество воздуха, которое будет выходить из флотатора (основное количество будет циркулировать по кругу), надо пропускать через активированный уголь, являющийся прекрасным поглотителем озона и способный предотвратить его негативное воздействие.
Кроме того, воду, прошедшую через озоно-контактную колонку тоже нежелательно сразу подавать в аквариум, особенно в морской. В пресноводный аквариум можно, но с существенными оговорками, хотя это может вызвать определенные проблемы, а в морской - нельзя категорически. Дело в том, что озон является мощным окислителем. Он разрушает циклические углеводороды. В том числе может разрушить даже бензольное кольцо, однако при этом остаются продукты озонолиза. Некоторые из них могут быть очень токсичны, являясь свободными радикалами. Именно они приносят наибольший вред при озонировании.
Вредные воздействия озона на воду аквариума
Когда мы начинаем знакомиться с отзывами по практике применения озона, то сталкиваемся с широким диапазоном мнений - от «у меня озон был, и все было хорошо», до «а у меня был и все пожег». Это разнообразие результатов его использования связано с химизмом воды. Неизвестно, какие именно вещества содержались в воде и что за продукты озонолиза появились в результате обработки воды озоном.
Какой вред может принести озон в морском аквариуме (по убывающей):
удалит из воды йод (его окислит и выведет из воды полностью); удалит из воды марганец;
переведет железо из двухвалентной в трехвалентную форму, сделав его недоступным для гидробионтов (т.е., по сути дела, тоже удалит из воды);
самое главное - озон вступает во взаимодействие с бромом.
Взаимодействие с бромом – самая серьезная проблема из возникающих при озонировании морской воды в аквариуме. Вступая в реакцию с соединениями брома, озон приводит к образованию так называемых гипобромидов, являющихся химическим аналогом гипохлоридов. Это мощная, абсолютно дезинфицирующая субстанция, применяющаяся для дезинфекции и протравливания.
При хлорировании обычно применяется гипохлорид. Здесь получается гипобромид. По своей сущности он такой же активный, как и гипохлорид. Но если гипохлорид при соприкосновении с органикой полностью разлагается и выводится из воды, то продукты распада гипобромида, возвращаясь в зону контакта с озоном, восстанавливаются опять до гипобромида и возвращаются в оборот. То есть, присутствие брома в морской воде ведет все время к прессингу гипобромида, который вызывает поражение жабр, слизистых оболочек и так далее.
Тем не менее, можно достигать хороших результатов при озонировании, применяя следующие методы борьбы с его отрицательными сторонами.
На Западе в некоторых небольших океанариумах при содержании акул используют достаточно дорогостоящую технологию, исключая бром из состава искусственной морской воды. Это позволяет активно использовать озонирование, достигая хорошего качества очистки воды, очень красивого цвета воды (голубого или можно сказать фиолетового) и некоторых других положительных моментов.
Кроме того, при озонировании применяют активированный уголь. То есть та вода, которая прошла через флотатор и озонировалась, обязательно должна быть пропущена через контактор с активированным углем. Уголь задержит продукты озонолиза, в том числе и гипобромиды. Кроме того, растворенный в воде озон будет постоянно регенерировать уголь. Срок службы активированного угля при фильтрации озонированной воды существенно увеличивается по сравнению с другими способами его использования при очистке аквариумной воды. Это происходит потому, что озон очищает его поры, которые в обычном случае быстро зарастают органикой и т. п. Если мы пропускаем воду через активированный уголь, то можем озонировать воду без каких-либо проблем для морского аквариума.
 
Положительные стороны озонирования воды в морском аквариуме
Во-первых, происходит стерилизация воды – за счет контакта озона с оболочками бактерий и других факторов.
Во-вторых, резко улучшается выход пены во флотаторе, поскольку озон является коагулянтом, стимулирующим пенообразование, и вывод органических веществ не только за счет их окисления, но и за счет того, что они, в этом случае, лучше выводятся с пеной.
В-третьих, озон разлагает гуминовые кислоты, окрашивающие воду, хотя, конечно, с проблемой окрашивания воды органическими кислотами чаще встречаются не морские, а пресноводные аквариумисты.
В-четвертых, озон напрямую переводит мочевину, аммиак и нитриты в нитраты сразу, минуя обычные цепочки биологического окисления токсичных азотных соединений.
Правильное дозирование озона
Итак, сколько же надо озонировать? Как понять, сколько надо подать озона, чтобы не навредить аквариуму.
Есть такой прибор, который называется ORP-метр, который измеряет в милливольтах окислительно-восстановительный потенциал (он же - редокс-потенциал). Там применяется достаточно простой электрод, это просто кусочек платины, погруженный в воду, и электрод сравнения. Если мы высокоомным прибором станем измерять напряжение между электродом сравнения и кусочком платины, то полученный результат будет зависеть от качества воды. Чем вода чище, чем меньше в ней веществ, способных окислиться, тем будет выше окислительно-восстановительный потенциал.
Исследования показывают, что при окислительно-восстановительном потенциале около 400 мВ вода является практически стерильной. Причиной этого является отсутствие субстрата, на котором бактерии могли бы как-нибудь существовать. 400 мВ - это верхний предел, который надо учитывать при озонировании воды.
То есть, если мы возьмем прибор, который измеряет окислительно-восстановительный потенциал, и, получив сигнал от него, будем включать и выключать озонатор, ориентируясь на значение 400 мВ, то получим ту дозу озона, которая нам необходима.
 
Однако следует учесть, что даже в том случае, когда мы пропускаем воду после озонирования через активированный уголь, она будет на выходе иметь окислительно-восстановительный потенциал, равный 700-800, а иногда даже 1200 мВ. То есть эта вода будет весьма агрессивной. Несмотря на то, что после прохождения через активированный уголь в ней не будет содержаться ни продуктов озонолиза, ни гипобромидов, ни самого озона, все равно такая вода может быть смертельна для рыб, оказавшихся в зоне ее подачи в аквариум.
Для чего я на это обращаю внимание. Если взять излишне мощный озонатор, то на выходе можно получить окислительно-восстановительный потенциал порядка 900-800 мВ, хотя в аквариуме в целом он будет держаться на уровне около 400 мВ. При этом рыба, попавшая под струю обработанной озоном воды, может погибнуть. Соответственно, необходимо применять озонаторы не слишком высокой производительности и избегать высокой концентрации озона. Обычно производительность озонатора должна быть такой, чтобы обеспечивать подачу примерно 50-150 мг озона в час на тонну аквариумной воды. Все зависит от нагрузок, от того, как работает флотатор, от того, имеется ли в аквариуме фильтр-денитрофикатор и т. д.
Если поддерживать в аквариуме значение окислительно-восстановительного потенциала на уровне 400 мВ, то решается целый ряд проблем, обычных для морского аквариума.
Во-первых, в стерильной воде рыбы не поражаются заразными заболеваниями.
Во-вторых, в условиях высокого окислительно-восстановительного потенциала значительно лучше себя чувствуют рыбы и кораллы, рыбы меньше подвергаются стрессу и так далее.
По отношению к беспозвоночным. Наиболее чувствительны к озону все-таки рыбы. В отличие от рыб кораллы, актинии, ракообразные и прочие беспозвоночные, как правило, легко выдерживают высокие значения окислительно-восстановительного потенциала (порядка 800-900 мВ), а также наличие в воде продуктов озонолиза, за исключением гипобромидов.
Управление подачей озона
В продаже имеется довольно большой выбор измерителей окислительно-восстановительного потенциала (ORP-метров). Часто они скомбинированы с pH-метром.
Лучше всего использовать модели, позволяющие автоматически включать или выключать озонатор, в зависимости от значения окислительно-восстановительного потенциала.
В какой точке лучше измерять окислительно-восстановительный потенциал? Лучше всего установить измеряющий электрод на входе во флотатор. То есть окислительно-восстановительный потенциал воды перед тем, как она поступит во флотатор, не должен превышать 400 мВ. Кроме того, необходимо несколько раз измерить потенциал воды, подаваемой в аквариум, после обработки ее озоном. И, если возможно, отрегулировать производительность озонатора таким образом, чтобы ее окислительно-восстановительный потенциал не превышал 700-750 мВ, поскольку рыбы плохо переносят значения свыше 700 мВ. Таким образом, можно, во-первых, подобрать мощность озонатора, а во-вторых - управлять озонатором.
В продаже имеются подобные приборы, изготавливаемые западными фирмами. Надо сказать, что подобная техника достаточно дорога у всех производителей. Наша компания по заказу производит такие приборы в одном блоке вместе с озонаторами, работающими по принципу барьерного разряда. Пожалуй, мы единственные, кто поступает подобным образом, поскольку в этом случае приходится решать проблему подавления помех на высокочувствительный усилитель измерителя окислительно-восстановительного потенциала, возникающих при работе генератора озона.
Применение озона в пресноводном аквариуме
Подходы к применению озона в пресноводном аквариуме те же, что и в морском. Однако в связи с тем, что соединения брома в пресной воде, как правило, отсутствуют, в этом случае не возникает проблем, связанных с образованием гипобромидов.
Целесообразность применения озонирования для любительских морских аквариумов
Озонирование воды нецелесообразно, если она в нормально спроектированном коралловом аквариуме (мини-рифе) имеет окислительно-восстановительный потенциал, примерно равный 400 мВ, даже без применения озона. С другой стороны, в морском аквариуме, заселенном преимущественно рыбами, которые выделяют большое количество органических веществ, применение озона, на мой взгляд, необходимо.
 
мы на работе брали лампу ДРЛ разбивали у нее верхнее стекло и включали в сеть, в мастерской запах стоял как перед дождем. это похоже то прибор о котором вы говорите?
 
Эти лампы не вырабатывают озон.
Для этого существуют специальные установки.
Страницы: 1 2 3 4 5 6 След.
Читают тему (гостей: 1)