Озонирование сточных вод

Министерство образования  и науки РФ

Волгоградский государственный  архитектурно-строительный университет

Факультет «Инженерные системы  и техносферная безопасность»

Кафедра «Водоснабжение и водоотведение»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Озонирование  сточных вод.

 

 

 

 

 

Выполнил:

студ. гр. ВиВ 1-09

Москаленко А.Н.

Проверил:

Потоловский Р.В.

 

 

 

 

 

Волгоград 2013

 

Содержание:

 

Введение……………………………..…………………………………..3

 

1. Некоторые сведения  об озоне. …………………………………...........4

2. Озон в природе. ………………………………………...……………….6

3. О технологии  озонирования. …………………………..........................7

4.Способы получения озона………………………………………………9

5. Очистка воды озоном.……………………………………………..….13

6. Преимущества  и недостатки озонирования………………………..14

Заключение……………………………………………………….……15

Список использованной литературы…………………………………16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Озонирование — технология очистки, основанная на использовании  газа озона — сильного окислителя. Озонатор вырабатывает озон из кислорода, содержащегося в атмосферном  воздухе. При производстве озона  необходимо удалять влагу из воздуха, иначе в озонаторе будет образовываться азотная кислота. При взаимодействии с окисляющимися химическими  веществами и микроорганизмами (все  они с химической точки зрения — хорошо окисляющиеся соединения углерода) озон превращается в обычный  кислород. Вещества, подвергшиеся окислению, могут перейти в газообразную фазу, выпасть в осадок или не представлять такой опасности, как  исходные вещества.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Некоторые  сведения об озоне

Озон – (от древнегреческого  — пахнущий)  голубоватый газ  состоящий из трёхатомных молекул  кислорода.

В природе озон образуется из молекулярного (двухатомного) кислорода  в результате действия ультрафиолетового  спектра солнечного света, при разрядах молнии, а также в небольших  количествах в водопадах в  прибойной волне.

Воду, обогащенную озоном можно использовать для:

• дезинфекции и дезодорации (вместо химических моющих средств) детских  игрушек, посуды, холодильника, стен и  полов в ванной и туалетной  комнатах, пр.;

• обработки пищевых продуктов - мяса, рыба, яйца, зелень, овощи, фрукты и др.;

• домашней косметологии и  озонотерапии (устранение перхоти, угрей, полоскание горла, лечение дёсен, устранение грибковых заболеваний кожи, целлюлита  и др.);

• ухода за домашними  животными и рыбками;

• полива комнатных и  садовых растений и обработка  семян;

• отбеливания и придания цветности белью, устранения остатков порошка в тканях;

Озон не представляет опасности  для здоровья, и безвреден для  окружающей среды.

Уникальные свойства озонированной  воды основываются на сильнейшей окислительной  способности озона и  высокой  растворимости в воде.

Озонированная вода уничтожает все возбудители болезней и  разрушает  большинство химикатов.

При озонировании в воду не вносится ничего постороннего. Озон быстро распадается и обогащает  воду кислородом улучшая вкусовые и  лечебные свойства воды.

 

Содержание кислорода  в воде увеличивается в 12 - 15 раз. При этом минеральный состав и pН  остаются без изменений.

В холодной воде через 15-20 мин. озон распадается на половину, образуя  гидроксильную группу и воду.

Эффективное бактерицидное  действие озона в воде проявляется  при концентрации 0,4 – 0,5 мг в газе на 1л обрабатываемой воды.

Озон разлагает органические и химические вещества, находящиеся  в воде до простейших – воды, углекислого  газа и осадка уже не активных веществ. Осадок легко снимается, отстаивается, или фильтруется.

Обработка воды избыточным количеством озона не влечет за собой  негативных последствий. Газ быстро превращается в кислород, что только улучшает качество воды.

Озон по своим свойствам  уничтожения бактерий и вирусов  в 2,5-6 раз эффективнее ультрафиолетовых лучей и в 300-6000 раз эффективнее  хлора. При этом в отличие от хлора  озон уничтожает даже цисты глистов, вирусы герпеса и туберкулеза.

Сегодня наиболее современным  и единственно эффективным методом  считается озонирование воды, а также  дезинфекция и дезактивация. Вода, приобретая отрицательный энергетический заряд, структурируется, затем насыщается атомарным и молекулярным кислородом, становится слабоминерализованной, а  это поддерживает электролитный  состав нашей крови, гибнет негативная информация, нарушающая биоэнергетические  клеточные запасы.

Главная особенность озонированной  воды в том, что её структура на уровне клетки подобна структуре  крови. Поэтому она воспринимается организмом как своя часть и включается естественным образом в систему  жизнедеятельности. Если использовать озонаторы в быту, то это вернёт молодость, укрепит ваше здоровье, а  также продлит жизнь.

 

2. Озон  в природе

 

Озон - трехатомный кислород - газ интенсивного синего цвета; при  низких температурах (-112 °С) превращается в темно-синюю жидкость, а при  еще более глубоком охлаждении образует темно-фиолетовые кристаллы. Своим  голубым цветом атмосфера Земли  обязана именно озону.

     Известно, что  основная часть природного озона  сосредоточена в стратосфере  на высоте от 15 до 50 км над поверхностью  Земли. Больше всего озона в  пятикилометровом слое (20-25 км), который  называют озоновым. Концентрация  озона в этом слое невелика, однако общее его количество  в стратосфере достигает очень  внушительной цифры - более 3 млрд  т.

    Озон образуется  из кислорода воздуха. Предельно  Допустимая Концентрация озона  в воздухе 0,1 мг/м3 (СанПиН). Запаховый  порог в десятки раз ниже. То  есть еще задолго до ПДК  присутствие озона будет заметно. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. О  технологии озонирования

 

Озонирование воды представляет собой специальный метод водоподготовки, при котором происходит тщательная и комплексная очистка воды без  каких либо вредных и побочных эффектов. Обработка воды озоном имеет  большие и неоспоримые преимущества перед другими технологиями, представленными  на рынке. Озон, как природный окислитель, благодаря своей высокой активности, при смешивании с очищаемой водой, достаточно быстро окисляет загрязнения, переводя их из растворенного состояния  во взвесь, которая легко задерживается  на самом угольном фильтре. Остаток  озона трансформируется опять в кислород, из которого он и был произведен, вода же, пройдя через угольный фильтр - осветлитель подается непосредственно Потребителю. Процесс обработки питьевой воды (посмотреть схему установки) озоном происходит достаточно быстро, при этом не требуется никаких расходных реагентов, материалов, регламентных работ, в самой воде не образуется вредных примесей, сохраняется минеральный состав и уровень Ph, другими словами, очистка является абсолютно экологически безопасной. Большинство самых распространенных загрязнений, это металлы, за исключением золота и платины, и другие загрязнения -  практически все органического происхождения, подвержены непосредственно озоновому окислению. Имея повышенную стерилизующую способностью, озон оказывает обеззараживающее воздействие на различных возбудителей вирусных заболеваний, в том числе и на споры, невосприимчивые к хлорной обработке. Благодаря обработке воды озоном, потребитель всегда получает очищенную, насыщенную кислородом и обеззараженную питьевую воду, самого высокого качества.

     Озонирование  воды широко применяется, например, при очистке воды из подземных  и поверхностных источников, оборотной  воды бассейнов, очистке и стерилизации  сточных вод, используется для  обеззараживания воды, предназначенной  для бутилирования, удаляя из  воды все неприятные привкусы и запахи, используется для дезодорации воздуха, очистки вентиляционных выбросов и т.д.

Одной из актуальных проблем  человечества в новом тысячелетии  является водоподготовка: очистка и  получение пригодной для потребления  воды. На сегодня вода (по данным ВОЗ) менее чем из 1% источников хозяйственного водоснабжения не требует дополнительной очистки. Во всех остальных случаях  подготовка и особенно обеззараживание  воды просто необходимы, так как  при использовании некачественной воды достаточно велик риск получения  всевозможных заболеваний.

    Основными загрязняющими  факторами, вредными для здоровья  человека, являются повышенное содержание  марганца, железа, сероводорода, всевозможной  органики, неприятные привкус и  запах, неестественный цвет. Загрязнения  в воде могут наблюдаться как  в виде взвеси (мутность, осадок), так и в растворенном состоянии.  Дисперсные частицы особой проблемы  для очистки не представляют  и, как правило, задерживаются  обычными механическими фильтрами  различных конструкций и габаритов,  но растворенные загрязнения  такие фильтры уже задержать  не могут.  

 Самый наглядный и  распространенный пример - это растворенное  железо в воде артезианской  скважины, когда поступающая из  скважины вода, пройдя через фильтры  механической очистки достаточно  прозрачна, но в течение короткого  времени, после контакта с окружающим  воздухом, начинает мутнеть и  появляется ржавый осадок. Для  того, чтобы хорошо очистить воду  от растворенных загрязнений,  необходимо использовать мощный  реагент-окислитель (реагентная система  очистки), который вступая в реакцию  с растворенными включениями,  переводит их из растворенных  форм во взвесь, которая уже  задерживается на механическом  фильтре. 

 

 

 

 

4. Способы  получения озона

Существует несколько  способов получения озона, среди  которых наиболее распространенными  являются: электролитический, фотохимический и электросинтез в плазме газового разряда.

    Электролитический  (грязный) метод синтеза озона  осуществляется в специальных  электролитических ячейках. В  качестве электролитов используются  растворы различных кислот и их соли (H2SO4 HCLO4 NaCLO4 KCLO4). Образование озона происходит за счет разложения воды и образования атомарного кислорода, который присоединяясь к молекуле кислорода образует озон и молекулу водорода. Этот метод позволяет получать концентрированный озон, но в силу своей энергоемкости широкого применения не нашел.

     Фотохимический  метод получения озона основан  на диссоциации молекулы кислорода  под действием коротковолнового  УФ излучения. Этот метод не  позволяет получать озон высокой  концентрации, к тому же работоспособность  УФ лампы ограничена временем. Метод нашел применение в медицине, пищевой промышленности.

     Электросинтез  озона (чистый метод), основанный  на различных видах газового  разряда, а именно: барьерного, поверхностного  и импульсного получил наибольшее  распространение. Этот метод позволяет  получать озон высоких концентраций  при большой производительности  и невысоких энергозатратах оборудования.

     На основе  метода барьерного разряда, на  протяжении многих лет производится  широкий модельный ряд генераторов  озона, применяемых во всевозможных  технологических схемах, работающих  как на подготовленном, так и  на неосушенном воздухе. 

Проблема методов очистки  воды, использующих «долгоиграющие»  окислители (хлор и марганцовка), заключается  в том, что реагенты, добавляемые  в исходную воду, не полностью вступают в реакцию с растворенными  включениями. Только сезонная нестабильность скважинной воды гарантирует, что Потребитель получает воду либо с остаточным реагентом, либо с недоочищенными включениями. Вода, прошедшая такие виды очистки характеризуется как техническая или условно питьевая.

В Установках, основанных на использовании озона, происходит следующее:

    Озон, активная  форма кислорода, являясь очень  мощным окислителем и стерилизующим  агентом, обеспечивает окисление  металлов и дезактивацию бактерицидных,  даже вирусных и споровых загрязнений,  что недоступно для других  методов стерилизации (таких как  хлорирование, обработка ультрафиолетовым  излучением и т.п.).

    Озон производится  генератором из окружающего воздуха  О3 - О1 с необходим запасом,  безнапорным образом (эжектированием) подается в очищаемую воду,  обеззараживая ее, окисляя органические  и неорганические примеси (например  железо, сероводород, марганец), переводя  их из растворенных форм в  формы, поддающиеся фильтрации. Излишек  озона превращается в обычный  кислород О3 - О2. Вода же, пройдя  через фильтрующую загрузку из  активированного угля, избавляется  от остаточного растворенного  озона О3 - О2 и подается потребителю,  который получает чистую, насыщенную  кислородом родниковую воду, которая  сохранила в себе все необходимые  человеку минеральные соли.

  На поверхности и  в толще угля:

1. Происходит каталитическое  доокисление продуктов озонолиза.

2. Озон превращается в  кислород.

3. Задерживаются продукты  окисления, переведенные в осадочные  включения и взвеси.

                                     

    Активированный  уголь в Установке работает  не как адсорбент, имеющий ограниченный  срок действия, а как катализатор  и промывной механический  фильтр, не имеющий никаких ограничений  по сроку службы. Промывки производятся в ручном или автоматическом режиме. Схемы установок приведены на рисунках 1 и 2.

 

Гидравлическая  схема установки с ручной промывкой  с подключением к трубным магистралям

 

Рис.1

 

 

 

 

 

Гидравлическая  схема установки с автоматической промывкой с подключением к трубным  магистралям

 

  

Рис.2

 

 

 

5. Очистка воды озоном

При помощи озонирования эффективно очищают артезианскую, водопроводную и поверхностную воду от всех возможных растворенных окисляемых загрязнений. Показатели загрязнения воды приведены в таблице 1.

Табл.1

Показатели загрязнения  воды

Показатель загрязнения  воды	Степень возможного загрязнения воды	ПДК по СанПиНу	Значение показателей  после озонирования
Железо	160 мг/л и более	0,3 мг/л	0,05 мг/л
Марганец	6 мг/л и более	0,1 мг/л	0,01 мг/л
Сероводород	3 мг/л и более	0,003 мг/л	0,001 мг/л
Аммоний	12 мг/л и более	2 мг/л	0,1мг/л
Перманганатная  окисляемость	90	5мгО2/л	1мгО2/л
Кремний	16 мг/л и более	10 мг/л	2 мг/л
Нефтепродукты	0,8 мг/л и более	0,1 мг/л	0,001 мг/л
Цветность	600 мг/л и более	20 град	5 град
Мутность	240 мг/л и более	2,6 мг/л	Ниже порога определяемости
Запах	Без ограничения	2 балла	Ниже порога определяемости

 

Одновременно с вышеуказанными загрязнениями, при помощи озонирования можно очистить воду от свинца, цинка, меди, хрома, стронция, ртути, мышьяка, цианидов, хлоридов и т.д.Одновременно снижаются такие показатели, как общая жесткость, фториды, фосфаты БПК, ХПК.

Очень Важно! Одновременно происходит полное и глубокое обеззараживание  воды, включая бактерии, микробы, споры, вирусы.

6. Преимущества  и недостатки озонирования

Преимущества  озонирования

• Озон уничтожает все известные микроорганизмы: вирусы, бактерии, грибки, водоросли, их споры, цисты простейших и т. д.
• Не существует и не может возникнуть устойчивых к озону форм микробов
• Остаточный озон стерилизует поверхность.
• Озон действует очень быстро — в течение секунд
• Озон удаляет некоторые запахи и привкусы, которые некоторым людям кажутся неприятными.
• Озонирование не придаёт дополнительных вкусов и запахов
• Озонирование не изменяет кислотность воды и не удаляет из неё необходимые человеку вещества.
• Остаточный озон быстро превращается в дикислород (O₂).
• Озон может вырабатываться только на месте, поскольку его хранение и транспортировка невозможны. Для выработки озона нужен свободный газообразный дикислород.
• Озон уничтожает известные микроорганизмы в 300-3000 раз быстрее, чем любые другие дезинфекторы

 

Недостатки озонирования

• Дороговизна озонатора.
• Необходимость специальной подготовки воздуха (осушка) или работа на кислороде.
• Недостаточная способность озона к разрушению фенольных соединений.
• Необходимость длительного контакта озона с загрязнителем в случае комплексных соединений.

Заключение

Озон является очень сильным окислителем и чрезвычайно ядовит даже в низких концентрациях. Озон относится к самому высокому классу опасности вредных веществ, поэтому его использование должно контролироваться специальными датчиками. Однако, очень быстро распадается на кислород, становясь совершенно безопасным и не оставляя токсичных элементов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список  использованной литературы:

1. Кожинов В.Ф., Кожинов И.В. Озонирование  воды. М., Стройиздат, 1974.

 

2. Орлов В.А. Озонирование воды. М., Стройиздат, 1984.

 

3. ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль  за качеством».

4. Кожинов И.В., Шуберт  С.А. «Питьевое водоснабжение  населения: проблемы и решения». «Водоснабжение и санитарная  техника», 1995, № 6, с. 3 - 6