XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

С интенсивным развитием промышленных объектов возникла острая необходимость в очистке отводимых сточных вод до санитарно-эпидемиологических норм. Использованные в качестве бытовых или промышленных нужд, воды массово сбрасываются в ближайшие естественные и искусственные водоемы. Подобная тенденция ведет к серьезным экологическим проблемам.

Загрязненные сточные воды представляют серьезную угрозу из-за наличия в них токсичных веществ и организмов, способных возбуждать инфекционные заболевания. По этой причине каждое предприятие должно иметь разрешение на слив вод и соблюдать предельно допустимый сброс(ПДС). Данный показатель устанавливает ограничение на количество сбрасываемых веществ, входящих в состав воды.

Для снижения концентрации вредных и опасных веществ; содержания крупнодисперсных частиц и потенциально опасных микроорганизмов вода обязательно должна быть очищена перед сбросом. Способы очистки сточных вод можно разделить на механические, физико-химические и биохимические. Данные способы могут быть совмещены для достижения наилучшего результата.

Наиболее эффективным и перспективным способом является физико-химический, так как для его осуществления может быть использована энергия различного происхождения: электрическая, химическая, тепловая, механическая. Озонирование воды относится к физико-химическому способу.

Озонирование-процесс очистки сточных вод, при котором используется газ озон, вырабатывающийся озонатором из кислорода, содержащегося в атмосферном воздухе. Озон является сильнейшим окислителем и имеет ряд значительных преимуществ: убивает все известные микроорганизмы; быстро действует; не придаёт вкусов и запахов, кислотность воды не меняется, а полезные вещества остаются в воде

Озонирование состоит из двух этапов: получения озона озоногенератором процесс очистки. Получение озона происходит по схеме, представленной на рисунке 1[1].

Рис. 1 . Блок-схема получения озона из атмосферного воздуха.

Существует три основных способа получения озона: с помощью УФ-излучения, в поле коронного разряда и электролитический способ.

Получение озона при помощи УФ облучения представляет собой процесс пропускания кислородосодержащего газа(чистый кислород) через прозрачную, камеру, где под воздействием коротковолнового УФ-облучения молекула кислорода диссоциирует на 2 атома и затем образуется озон путем слияния атома и целой молекулы кислорода . Количество полученного озона весьма мало, для эффективной дезинфекции недостаточно, поэтому метод применяется ограниченно.

Электролитический способ основан на электрохимических превращениях: ток пропускается через растворы электролитов, которые находятся в специальных ячейках, где происходит разложение молекул воды с образованием атомарного кислорода и затем озона.В результате получается достаточное количество газа для обработки воды, так как большая часть массы превращается в газовую форму, в отличие от УФ-облучения, где основная часть переходит в раствор.

Электросинтез озона в коронном разряде получил широкое распространение в промышленности за счет своей эффективности и надежности, а также оптимального соотношения энергозатрат к концентрации получаемого озона. Коронный разряд возникает в газе в сильно неоднородном электрическом поле между двумя электродами – высоковольтным и заземленным, которые разделены зазором и диэлетриком. Электроны движутся между электродами через зазор, тем самым воздействуя на молекулы кислорода, которые диссоциируют и образуют озон.

История применения озона в качестве дезинфектора воды насчитывает около двух столетий. В России первая озонаторная установка появилась в 1911 году в городе Санкт-Петербург. За многолетнюю общемировую практику использования метода озонирования были выявлены основные достоинства и недостатки метода. Серьезной проблемой является нестабильность озона. При температуре воды 20 ⁰С газ разлагается меньше, чем за 1 час, что влечет за собой повторное развитие микроорганизмов в воде[2].

Озонаторные установки для очистки воды довольно успешно были внедрены в жизнь в таких странах, как Германия, Франция, Швейцария. Несмотря на все преимущества и на многолетний опыт использования озонаторов, в России они не нашли повсеместного использования из-за своей энергоемкости и отсутствия экономически и технически обоснованных технологий использования озона[2].

Патентно-информационные исследования проведены с использованием следующих информационных ресурсов:

Роспатент - Федеральный Институт Промышленной Собственности (www.fips.ru)

Класс	№ патента, полезной модели	Название	Формула изобретения
C02F 1/78	151 198	ФИЛЬТР- ОЗОНАТОР	Настоящее техническое решение относится к области доочистки и обеззараживания бытовых и производственных сточных вод, может быть использовано на канализационных сооружениях любой производительности после биологической или физико-химической очистки. Задачей является совершенствование конструкции аналога установки для очистки воды. Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое техническое решение, является совершенствование очистной установки для сточных вод, снижение себестоимости очистки сточных вод при получении эффекта доочистки и обеззараживания до требований спуска их в водоемы и/или на поверхностьгрунта. Фильтр- озонатор содержит корпус, насос, генератор озона, деструктор избыточного озона, запорную арматуру, датчики уровня, трубопровод подачи исходной воды, распределительную систему подачи исходной воды, трубопровод подачи озоно-воздушной смеси, контактную камеру, трубопровод подачи промывочной воды, трубопровод удаления избыточного озона в деструктор, трубопровод удаления загрязненной промывочной воды в канализацию, трубопровод выпуска очищенных и обеззараженных сточных вод, отличающийся тем, что введены трубопровод подачи очищенной воды к генератору озона, резервуар исходной воды, расположенный в верхней части корпуса, бак фильтрата очищенной сточной воды, причем корпус выполнен из двух отделений (верхнего и нижнего) фильтрующей загрузки и контактной камеры смешения озоно-воздушной смеси с фильтратом верхнего отделения.
C01B 13/11	94 029 292	ОЗОНАТОРНАЯ УСТАНОВКА	Изобретение относится к устройствам для получения озона и очистки жидкости. Целью изобретения является повышение концентрации озона, вырабатываемого установкой, повышение КПД и надежности установки, снижение энергозатрат на выработку 1 кг озона, исключение загрязнения электродов окислами азота, ликвидация катушек сопротивления в тракте охлаждения озонатора .
C01B 13/11	94 015 380	ОЗОНАТОР	Изобретение относится к устройствам для получения озона и может быть использовано для приготовления питьевой воды , обеззараживания сточных вод , кондиционирования воздуха и других целей. Озонатор содержит корпус 1, концентрически расположенные в нем наружный электрод 2 и диэлектрик 4, верхнюю 5 и нижнюю 8 крышки. В верхней крышке 5 выполнено расположенное по оси корпуса 1 дросселирующее отверстие 6 для подачи струи воды , которая выполняет функцию внутреннего электрода озонатора , в верхней крышке 5 также размещен канал 7 для подвода воздуха. Для смешивания воды с озоновоздушной смесью в озонаторе предусмотрен диффузор 9, выполненный в нижней крышке 8.

По результатам патентно-информационного поиска было установлено, что основной целью изобретений является снижение затрат на очистку и обеззараживание сточных вод до санитарных норм, уменьшение конструктивных размеров озонаторной установки, снижение энергозатрат на выработку озона, увеличение надежности установок.

Использование озона в процессе очистки сточных вод является актуальным и перспективным процессом, который требует тщательного изучения в области снижения энергозатрат и снижении себестоимости на очистку воды.

Список использованных источников

Воронов Ю.В., Яковлев С.В. Водоотведение и очистка сточных вод/ Учебник для вузов:- М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2006-704 с.

Кузубова Л.И., Кобрина В.Н. Химические методы подготовки воды (хлорирование, озонирование, фторирование): Аналит.обзор/ СО РАН, ГННТБ, НИОХ.-Новосибирск, 1996.-132 с.

Орлов В. А., Озонирование воды. М.: Стройиздат, 1984. — 88 с.

Кожинов В.Ф., Установки для озонирования воды. М.: Стройиздат, 1968.-171 с.

Код для цитирования: Скопировать