Обеззараживание воды озонированием и другими способами

Для действия озона на примеси, находящиеся в воде, необходимо смешивать его с водой. В настоящее время применяются два  способа:

а)смешивание с помощью эмульгаторов (эжекторов). Этот способ прост, но требует пропуска через эжектор всей обрабатываемой воды, что ведет к дополнительным расходам электро энергии;

б) подача озонированного воздуха через дырчатые трубы, размещенные в нижней части контактной колонны. Поток воды в колонне направляется сверху вниз. Время контакта обеззараживаемой воды озоном принимается равным 5 мин. Доза озона зависит от назначения озонирования воды: если озон вводится только для обеззараживания воды (после очистки воды), то доза озона может составлять 0,6—1,5 мг/л, если же озон предназначается и для других целей (например, для обесцвечивания воды, удаления сероводорода, обезжелезивания и т. д.), то доза озона может доходить до 4—5 мг/л.

Озон малорастворим в воде: при давлении 0,1 МПа на 1 Я воды при t = 0°С растворяется 1,42 г, при 10 °С — 1,04 г, при 30 °С — всего 0,45 г. Диссоциация озона довольно быстро протекает в щелочных растворах, а в кислотных он проявляет высокую стойкость. Озон является отравляющим веществом раздражающего и общего действия. Для безопасности обслуживающего персонале содержание озона в помещении должно быть не более 0,0001 мг/л. Пребывание человека помещении, где концентрация озона в воздухе составляет 0,001 мг/л, может быть только кратковременным; доза озона 0,018 мг/л вызывает удушье.

Все элементы установок и оборудования, с которыми соприкасается озон, должны быть устойчивы к нему. Озон и его водные растворы коррозионны: они разрушают сталь, чугун, медь, резину, эбонит.

Устойчивыми являются нержавеющая сталь и алюминий (срок службы специально подобранной нержавеющей стали составляет 10—15 лет, а алюминия — 5—7 лет).

Для обеззараживания воды могут применяться ионы тяжелых металлов (серебро, медь, кадмий, хром и др.). Наибольшее распространение получило серебро. Формы введения серебра могут быть самыми различными:

погружение в воду серебряных пластинок или выдерживание воды в серебряных сосудах; бактерицидный эффект наступает через 8—24 ч;

использование посеребренного песка; время бактерицидного действия в этом случае снижается до 2—4 ч;

введение в воду солей серебра — раствора нитрата серебра, аммиачного раствора серебра и др.; время бактерицидного действия сокращается до 1—2 ч;

электролитический метод наиболее эффективен для приготовления серебряной воды; растворение серебра протекает при расстоянии между пластинами 5—12 мм, плотности тока 0,15— 5,0 мА/см2 и напряжении на электродах 3—12 В; время бактерицидного действия составляет 15—120 мин.

Выход серебра по току зависит от состава примесей воды и условий электролиза, а это, в свою очередь, оказывает влияние на бактерицидное действие и скорость протекания процесса обеззараживания воды. Взвеси и некоторые растворенные в воде соли могут образовывать на поверхности серебра плотные пленки, делающие электроды малорастворимыми, или же изменять электрохимические реакции на электродах. Так, наличие в воде хлоридов приводит к образованию на серебряном аноде пленки хлорида серебра, затрудняющей растворение металла и, следовательно, понижающей выход серебра по току. Содержание сульфатов мешает электролитическому растворению серебра из-за выделения на аноде кислорода. Для протекания нормальных процессов растворения серебра содержание хлора должно быть не более 30 мг/л, а ионов сульфатов — не более 50 мг/л.

Для обеззараживания воды ионами серебра в настоящее время применяются ионаторы различных марок

Метод обеззараживания воды ионами серебра особенно эффективен при необходимости ее длительного хранения, так как бактерицидное действие даже небольших доз серебра сохраняется на протяжении многих месяцев. Внутренние поверхности емкостей, предназначенных для длительного хранения воды, содержащей ионы серебра, рекомендуется покрывать следующими веществами: силикатной эмалью, лаком ХС-74, эмалью ХС-710, высококачественной штукатуркой, серебром или посеребренными металлами. Емкости из дюралюминия, стали, оцинкованного железа и других металлов, более активных, чем серебро, для долговременного хранения питьевой воды, содержащей ионы серебра, непригодны.

Обеззараживание воды ультрафиолетовыми лучами (длина волны от 200 до 295 мкм) имеет следующие достоинства (по сравнению с хлорированием): ультрафиолетовые лучи уничтожают не только вегетативные, но и спорообразующие бактерии; работа установок с ультрафиолетовыми лучами в большей степени может быть автоматизирована; эксплуатация их проще и безопаснее, чем хлорного хозяйства. К недостаткам можно отнести отсутствие бактерицидного действия в мутных водах, а также эффект «последействия». В настоящее время для обеззараживания воды применяются установки с погружными и непогружными лампами. Продолжительность эксплуатации ламп, гарантируемая заводами, составляет не менее 1500 ч.

Основным типом обеззараживающей установки, применяемой на городских водопроводах, является ОВ-АКХ-1 с лампами ПРК-7. На малых водопроводах производительностью до 20— 30 м8/ч применяются бактерицидные установки типа НВ-1П и ОВ-ЗН саргонортутными лампами низкого давления БуВ-30 и БуВ-бОП. Условия пуска, наладки, возможные неисправности и способы их ликвидации приводятся в паспортах к этим установкам.

Для сохранения прозрачности кварцевых цилиндрических чехлов периодически (1—2 раза в месяц) поверхность их необходимо очищать от осадка, выпадающего из воды. За состоянием чехла как при эксплуатации, так и при очистке стекла наблюдают через верхнее смотровое окно. Чехлы очищают в процессе работы установки, отключая последовательно отдельные секции камеры. Качество облучения контролируется обычными бактериологическими анализами.

Ультразвуковые волны с малой длиной и частотой более 20 000 Гц активируют процессы окисления и вызывают в некоторых случаях коагуляцию белков. Бактерицидное действие ультразвуковых колебаний возрастает с увеличением интенсивности ультразвукового поля и продолжительности воздействия его на воду. Недостатком этого способа обеззараживания является сложность создания достаточно мощных генераторов ультразвуковых колебаний, которые действуют более эффективно на крупные клетки и многоклеточные организмы, чем на бактерии, гибель которых является основной целью обеззараживания.