X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Первые попытки применения озона для обеззараживания воды были предприняты в Западной Европе в конце XIX в., но практически озонирование осуществлено лишь в начале XX столетия.

Проблемы использования озона рассматривались на русских водопроводных съездах в 1901 и 1907 гг. Постановления, принятые съездами — прогрессивной общественно-технической организацией, способствовали устройству в Петербурге фильтроозонной станции.

В 1911 г. состоялся пуск этой станции в действие; в то время она являлась первой, самой крупной озонирующей установкой в мире и обеспечивала обработку 50 тыс. м³/сутки питьевой воды. Однако начавшаяся вскоре мировая война 1914—1918 гг., а затем иностранная интервенция против Советской России не позволили обеспечить поддержание станции на необходимом техническом уровне. Для обеззараживания воды стали применять хлорирование.

В настоящее время озонирование воды широко используется во Франции. Здесь в постоянной эксплуатации находятся сотни озонирующих установок, обрабатывающих суммарно свыше 1,7 млн. м³/сутки питьевой воды, что составляет более 35% всего расхода воды, подаваемой централизованными водопроводами. Рост числа озонирующих установок объясняется заметным улучшением их технико-экономических показателей.

Свойства озона. Озон обладает свойством быстро разлагаться в воздухе и, особенно, в воде. Растворимость озона в воде находится под заметным влиянием величины рН и количества веществ, растворенных в воде; небольшое содержание кислот и нейтральных солей усиливает растворимость озона, а наличие щелочей снижает ее.

Вследствие высокого окислительного потенциала бактерицидное действие озона, введенного в воду, сильнее, чем у других химических агентов. Поэтому озон вполне обеспечивает обеззаражива­ние воды от бактерий, если вода предварительно осветлена или если мутность природной воды ниже 3 мг/л. Это условие не является характерной чертой озонирования, так как предварительная очистка мутных вод обязательна при любых методах обеззараживания (при хлорировании, бактерицидном облучении и т. д.).

Следует отметить различия в действии озона на бактерии, содержащиеся в воде, по сравнению с действием хлора, С повышением интенсивности хлорирования постепенно увеличивается число отмирающих бактерий. Между тем озонирование вызывает внезапное резкое и полное бактерицидное действие, соответствующее определенной критической дозе озона.

Озон действует не только на окислительно-восстановительную систему бактерий, но и непосредственно на протоплазму, тогда как хлор — только на ферменты микробиальной клетки. Поэтому озон значительно активнее хлора по отношению к вирусам, поскольку последние не имеют, или почти не имеют, ферментных систем. Вирус полиомиелита погибает при величине остаточного озона 0,45 мг/л через 2 мин, а при дозе хлора 1 мг/л— только через 3 ч. Озон обладает высокой эффективностью также в уничтожении спо­ровых бактерий, цист и многих других патогенных микроорганизмов. Действие озона на споровые бактерии в 300—600 раз сильнее, чем хлора. Озон адсорбирует и окисляет гуминовые кислоты, вызывающие цветность воды. Исследования показали, что с увеличением степени обесцвечивания повышается удельная доза озона на 1 цветности воды. Опыты в Москве показали, что для получения рав­ного эффекта обесцвечивания нужно в 2,5 раза меньше озона, чем хлора. Озон действует в 15—30 раз быстрее хлора. Если вода поступает из водохранилища с несколько повышенной цветностью, вызванной развитием водорослей и фитопланктона, целесообразно применять двухступенчатую обработку воды: на микрофильтрах с последующим озонированием фильтрата. После обработки хлором вода имеет зеленовато-желтую окраску. Озонирование придает воде отчетливый голубой оттенок. Следовательно, обработка воды озоном снижает окраску в гамме желтого цвета, но несколько усиливает ее в гамме синего цвета. Озон может быть применен для удаления из воды железа и марганца в тех случаях, когда обезжелезивание и деманганация воды обычным способом не удаются. Это наблюдается, если железо или марганец содержатся в воде в виде органических комплексных сое­динений или коллоидальных частиц. Озонирование воды вызывает окисление этих соединений и осаждение железа и марганца. При этом требуется 1 вес. ч. озона на 1 вес. ч. железа и марганца. Запахи и привкусы воды хорошо устраняются при озонировании. К ним относятся запахи, выделяемые некоторыми водорослями, органическими субстанциями и микроорганизмами. Хлор также оставляет в воде специфический запах, особенно, если вода мало минерализована. При озонировании возрастает содержание растворенного кислорода, что способствует возврату очищенной озоном воде свежести, характерной для чистых природных источников.

Иногда озонирование применяют с главной целью — для устранения привкусов и запахов воды, так как озон действует на соединения, которые не поддаются действию других химических реагентов. Например, на Восточной водопроводной станции (Москва) хлорирование воды усиливало болотно-тинистый запах волжской воды. После озонирования дозами 0,5—1 мг/л эти запахи интенсивностью 4 балла полностью исчезали.

Особенно эффективен озон при очистке воды, загрязненной фенолами, сероводородом, сернистыми и цианистыми соединениямиЦисты — плотные оболочки, образующиеся вокруг одноклеточных организмов (например, жгутиковых, корненожек) при их размножении, а также в неблагоприятных для них условиях (пересыхание водоемов и т. п.). и другими веществами, способными вызвать плохой запах воды. Между тем хлорирование воды, содержащей фенолы даже в ничтожных количествах, сообщает ей весьма неприятный хлор-фенольный привкус. Озонирование представляет собой единственный современный метод обработки воды, который действительно универсален, так как проявляет свое действие одновременно в бактериологическом, физическом и органолептическом отношении. С химической точки зрения минеральные вещества, растворенные в воде и определяющие ее качественный состав, после озонирования не изменяются. Вместе с тем при обработке озоном в воду не вносится никаких дополнительных посторонних веществ, что происходит, например, при хлорировании воды.

В настоящее время разработаны устройства электротехнологического воздействия на водную среду с помощью генерируемого озона. Перспективность их использования доказана значительным количеством исследований. Внедрение технологии озонирования воды в предприятия сельскохозяйственного производства позволит значительно повысить уровень содержания сельскохозяйственных животных, что благотворно скажется на их продуктивности.

Список использованной литературы

Когановский, A.M. Физико-химические методы очистки промышленных сточных вод от поверхностно-активных веществ Текст./ A.M. Когановский, Н.А.Клименко. К.: Наукова думка, 1974.; -159 с.

Озонирование как способ очистки сточных вод от ароматических соединений / В.П. Ущенко и др. // Известия ВолгГТУ. 2008. Т. 1, № 5. -С. 79-81.

Алексеев С.Е. Исследование процессов озонирования для интенсификацииочистки сточных вод: дис. . к-та тех. наук / С.Е. Алексеев. Москва, 2005. - 244 с.

Алексеев С.Е. Применение озонирования для интенсификации процессов очистки природных и сточных вод // Водоочистка. 2007. - № 2. - С.23-27.

Код для цитирования: Скопировать