О пользе озонирования
Проблема внедрения экологически безопасных методов очистки воды и воздуха становится все актуальнее. В свете этого заслуживает внимание озонирование — технология очистки, основанная на использовании озона.
Общеизвестно, что воздух в сосновом лесу отличается уникальной чистотой и свежестью, но не все знают, что это явление возникает из-за насыщенности воздуха газом озоном, выделяемым хвойными иголками. Являясь международным стандартом свежести воздуха, озон разрушает все известные вирусы, бактерии и даже грибки, устраняет практически все неприятные запахи, снижает токсичность окружающей среды, нейтрализуя такие газы, как сероводород, аммиак, окись углерода, обеспечивая полную деструкцию фенола, стирола, изопрена, хлорсодержащих соединений. Для получения озона требуется самый распространенный на Земле элемент — кислород, содержащийся в окружающем нас воздухе в безграничных количествах.
Как работает воздушный озонатор?
При помощи вентилятора, встроенного в корпус озонатора, обычный воздух пропускается через пластинчатую камеру. Там в результате электрического разряда, как и в результате грозового разряда, разрушается двухатомная молекула обычного атмосферного кислорода и образуется непрочная, а потому активная трехатомная цепочка кислорода. Это и есть озон. Озон вступает в химическую реакцию с бактериями и химически активными веществами (вредными смолами, газами, парами ртути). В результате реакции озон окисляет вредные вещества и уничтожает значительную часть бактерий, находящихся в атмосферном воздухе. Воздух становится свежим и безопасным. Спустя некоторое время оставшиеся молекулы озона распадаются, превращаясь в обычный кислород. При этом, как и в самой природе, высвобождаются необходимые для здоровья легкие отрицательные ионы, подавляющие положительные ионы, излучаемые патогенными зонами и такими электронными приборами, как телевизоры и мониторы. Примечательно, что, в отличие от существующих ионизаторов, воздушные озонаторы не создают так называемых ионных ветров, которые оставляют следы пыли на потолке.
Если мы говорим об озонировании воды плавательных бассейнов, то совершенно понятно, что при большом количестве купающихся или требованиях высокой прозрачности воды без озонирования просто не обойтись. При выборе метода обеззараживания и очистки озонирование предпочтительней не только по санитарно-гигиенической эффективности, но и в силу относительной малости эксплуатационных затрат. Озон получают, используя кислород атмосферного воздуха, то есть не требуются сырье и расходные материалы. При озонировании, в отличие от хлорирования, в воде не возникают токсичные хлорорганические соединения, которые должны удаляться в канализацию путем ввода значительного количества свежей подпиточной воды. Тем самым снижаются затраты на потребляемую воду и ее нагрев. Озон не изменяет рН воды, практически одинаково эффективен при рН в диапазоне от 6 до 8,5 и укрупняет молекулы загрязняющих веществ. Это позволяет отказаться от химреагентов корректировки рН и коагулянтов или значительно минимизировать их применение. Наконец, включение озонирующей установки осуществляется путем простого переключения электрического автомата на щите управления. Эксплуатационные затраты озонирования определяются в основном энергозатратами и составляют от 80 до 120 Вт на 1 м3 циркулирующей воды. Технология озонирования воды бассейна имеет свои особенности — озон в очищаемую воду подается в избытке, с обеспечением его полного химического потребления на окисление органических соединений. Опыт показывает, что даже в общественных бассейнах среднего объема достаточно только озонирования при правильно выбранной дозе вводимого озона, на что указывают химические и микробиологические анализы воды в чаше бассейна. Вместе с тем, в общественных бассейнах большого объема целесообразно комбинировать озонирование с хлорированием, при этом количество хлорсодержащих препаратов может быть снижено в несколько раз или вообще исключено на период работы озонирующей установки, что позволяет снизить опасную для человека концентрацию хлора в воде.
Задачи, решаемые при озонировании в питьевом водоснабжении, можно разбить на три основные группы: применение озонирования на централизованных объектах водоподготовки, локальная подготовка питьевой воды и использование озона в линиях розлива фасованной воды. Включение системы озонирования в технологию водозаборных сооружений обуславливается в основном такими причинами, как отказ от использования на первичной стадии хлора и недостаточная эффективность водоочистного оборудования. Подбор оборудования в этом случае проводится после предварительных работ по определению необходимой дозы озона и выбору наиболее экономически и технически целесообразной схемы озонирования. В дальнейшем результаты этих работ являются основой для рабочего проектирования и позволяют определить цену вопроса. Локальные озонирующие установки подготовки воды позволяют получить питьевую воду при отсутствии централизованного водопровода или ее недостаточного в нем качества. Такие установки могут использоваться в больницах, школах, столовых, кафе, на небольших производствах. Установки размещаются там, где проходит труба с некачественной водой, и подключаются на обводной линии. Очищенная вода по той же трубе под требуемым давлением подается потребителю. В зависимости от анализов воды базовая озонирующая установка может быть доукомплектована фильтровальным оборудованием. Использование же озона в линиях розлива фасованной воды может иметь место на начальной стадии для очистки воды, а также с целью конечного финишного обеззараживания с созданием высокой концентрации растворенного озона для увеличения сроков хранения.
С учетом универсальности воздействия озона на загрязнения как мощного окислителя и эффективного дезинфектанта его целесообразно использовать для одновременного обеззараживания и доочистки сточных вод взамен используемого в настоящее время хлора. Снижение загрязнений и обеззараживающий эффект зависят от дозы вводимого озона, которая определяется экспериментально. Доза озона определяет в основном также и стоимость оборудования. Другим интересным вариантом использования озона на очистных сооружениях является совместное озонирование и биологическая очистка. Введение небольшого количества озона в подаваемый на аэрацию воздух (1 мг озона на 1 л воздуха) стимулирует жизнедеятельность микроорганизмов и способствует увеличению степени очистки по БПК (биохимическое потребление кислорода) в среднем до 95%. После совместной обработки «озонирование — биологическая очистка» значительно улучшается отстаивание ила, повышается степень минерализации, к тому же, можно рассчитывать на 20-30- процентное снижение ХПК (химическое потребление кислорода). Немаловажным фактором является простое и недорогое аппаратурное оформление процесса. Эффективным направлением использования озонирования является дезинфекция трубопроводов и емкостей путем заполнения их озоновоздушной смесью с высокой концентрацией озона. Впервые данная технология была внедрена на Красноярском дрожжевом заводе и позволила предотвратить остановку завода по причине отсутствия острого пара. Результаты применения технологии на других производствах позволяют заявить о том, что во многих случаях озонирование трубопроводов и емкостей может заменить пропаривание. При этом процесс дезинфекции не требует приобретения реагентов и затрат на пар, а затраченное время значительно сокращается. Обрабатываться могут продуктопроводы и линии сжатого воздуха.
Микроозонирование же (озонирование малой интенсивности) предназначено для очистки воздушной среды жилых и общественных помещений и создания в них комфортного озоно-ионного режима. Источниками загрязнения воздушной среды помещений могут быть вещества, мигрирующие из мебели, строительных, отделочных материалов. Кроме того, в воздух поступают пары красок, лаков, растворителей. При постоянном курении в помещении токсичные вещества, содержащиеся в табачном дыме, адсорбируются на внутренних поверхностях, а затем выделяются в воздух, загрязняя его. Другими источниками загрязнения воздуха являются продукты жизнедеятельности человека, а также присутствие домашних животных. Очистку воздушной среды бытовыми генераторами озона можно осуществлять в двух режимах. В нормальном режиме озонирование непрерывно осуществляется в присутствии людей, при этом количество вырабатываемого озона никогда не превышает предельно допустимой концентрации (ПДК = 0,1 мг/ м3) При значительной загрязненности следует предпочесть усиленный режим озонирования, при этом следует либо покинуть обрабатываемую комнату, либо ненадолго включать указанный режим. Индикатором опасности может служить появление устойчивого запаха озона (порог запаха озона — 0,02 мг/м3). Еще одним фактором дискомфорта для человека является недостаток в жилых и общественных помещениях легких отрицательных ионов озона. При преобразовании первичного атмосферного воздуха в инфильтруемый (проходящий в помещение через стены, окна), и особенно в кондиционированный воздух резко уменьшается концентрация озона, которая рассматривается как показатель его чистоты и свежести. Для оптимизации воздушной среды помещений озон вводится в кондиционируемый воздух в количествах, необходимых для поддержания его концентрации на уровне ~0,02 мг/м3. Одновременно в воздухе происходит реакция молекул озона с тяжелыми отрицательными ионами:
О3 + М- ---->О3- + М ,
где О3 — молекула озона, О3- — легкий ион озона, М- — тяжелый отрицательный ион, М — частица аэрозоля.
Таким образом, озонирование приводит к образованию в воздухе легких отрицательных ионов озона. Именно отрицательные ионы озона характерны для наружного атмосферного воздуха, а их содержание в 1 см3 составляет около 2-5 тыс., что наблюдается на лучших курортах, улучшает функциональное состояние человеческого организма и обеспечивает воздушный комфорт в жилых и общественных зданиях. Микроозонирование жилых и небольших общественных помещений можно осуществлять при помощи бытовых генераторов озона (таких, например, как «Озон-01П»). При наличии приточной вентиляции в больших по объему помещениях целесообразно использовать генераторы, подобные «Озон-5П», встраивая их в вентсистему. Для безопасности можно использовать программаторы, позволяющие включать-выключать прибор согласно установленному режиму или устанавливать газоанализатор на озон с созданием обратной связи с озонатором. Ртуть особенно легко адсорбируется самыми различными материалами и очень медленно удаляется из помещения при его демеркуризации. Обычные методы очистки от ртути неэффективны и трудоемки. Озонирование же позволяет окислять пары металлической ртути, и, несмотря на то, что ртуть в виде окислов и солей остается в помещении, в воздушную среду она уже не поступает. Последующее проветривание и влажная уборка позволяют полностью очистить помещение.
Одним из российских лидеров в данной области является красноярское НПО «Пульсар», основанное в 1991 году. Предприятие занимается разработкой и производством озонаторного оборудования — в частности, вышеупомянутых «Озонов».
Сергей ЗОЛОТОВ
Общеизвестно, что воздух в сосновом лесу отличается уникальной чистотой и свежестью, но не все знают, что это явление возникает из-за насыщенности воздуха газом озоном, выделяемым хвойными иголками. Являясь международным стандартом свежести воздуха, озон разрушает все известные вирусы, бактерии и даже грибки, устраняет практически все неприятные запахи, снижает токсичность окружающей среды, нейтрализуя такие газы, как сероводород, аммиак, окись углерода, обеспечивая полную деструкцию фенола, стирола, изопрена, хлорсодержащих соединений. Для получения озона требуется самый распространенный на Земле элемент — кислород, содержащийся в окружающем нас воздухе в безграничных количествах.
Как работает воздушный озонатор?
При помощи вентилятора, встроенного в корпус озонатора, обычный воздух пропускается через пластинчатую камеру. Там в результате электрического разряда, как и в результате грозового разряда, разрушается двухатомная молекула обычного атмосферного кислорода и образуется непрочная, а потому активная трехатомная цепочка кислорода. Это и есть озон. Озон вступает в химическую реакцию с бактериями и химически активными веществами (вредными смолами, газами, парами ртути). В результате реакции озон окисляет вредные вещества и уничтожает значительную часть бактерий, находящихся в атмосферном воздухе. Воздух становится свежим и безопасным. Спустя некоторое время оставшиеся молекулы озона распадаются, превращаясь в обычный кислород. При этом, как и в самой природе, высвобождаются необходимые для здоровья легкие отрицательные ионы, подавляющие положительные ионы, излучаемые патогенными зонами и такими электронными приборами, как телевизоры и мониторы. Примечательно, что, в отличие от существующих ионизаторов, воздушные озонаторы не создают так называемых ионных ветров, которые оставляют следы пыли на потолке.
Если мы говорим об озонировании воды плавательных бассейнов, то совершенно понятно, что при большом количестве купающихся или требованиях высокой прозрачности воды без озонирования просто не обойтись. При выборе метода обеззараживания и очистки озонирование предпочтительней не только по санитарно-гигиенической эффективности, но и в силу относительной малости эксплуатационных затрат. Озон получают, используя кислород атмосферного воздуха, то есть не требуются сырье и расходные материалы. При озонировании, в отличие от хлорирования, в воде не возникают токсичные хлорорганические соединения, которые должны удаляться в канализацию путем ввода значительного количества свежей подпиточной воды. Тем самым снижаются затраты на потребляемую воду и ее нагрев. Озон не изменяет рН воды, практически одинаково эффективен при рН в диапазоне от 6 до 8,5 и укрупняет молекулы загрязняющих веществ. Это позволяет отказаться от химреагентов корректировки рН и коагулянтов или значительно минимизировать их применение. Наконец, включение озонирующей установки осуществляется путем простого переключения электрического автомата на щите управления. Эксплуатационные затраты озонирования определяются в основном энергозатратами и составляют от 80 до 120 Вт на 1 м3 циркулирующей воды. Технология озонирования воды бассейна имеет свои особенности — озон в очищаемую воду подается в избытке, с обеспечением его полного химического потребления на окисление органических соединений. Опыт показывает, что даже в общественных бассейнах среднего объема достаточно только озонирования при правильно выбранной дозе вводимого озона, на что указывают химические и микробиологические анализы воды в чаше бассейна. Вместе с тем, в общественных бассейнах большого объема целесообразно комбинировать озонирование с хлорированием, при этом количество хлорсодержащих препаратов может быть снижено в несколько раз или вообще исключено на период работы озонирующей установки, что позволяет снизить опасную для человека концентрацию хлора в воде.
Задачи, решаемые при озонировании в питьевом водоснабжении, можно разбить на три основные группы: применение озонирования на централизованных объектах водоподготовки, локальная подготовка питьевой воды и использование озона в линиях розлива фасованной воды. Включение системы озонирования в технологию водозаборных сооружений обуславливается в основном такими причинами, как отказ от использования на первичной стадии хлора и недостаточная эффективность водоочистного оборудования. Подбор оборудования в этом случае проводится после предварительных работ по определению необходимой дозы озона и выбору наиболее экономически и технически целесообразной схемы озонирования. В дальнейшем результаты этих работ являются основой для рабочего проектирования и позволяют определить цену вопроса. Локальные озонирующие установки подготовки воды позволяют получить питьевую воду при отсутствии централизованного водопровода или ее недостаточного в нем качества. Такие установки могут использоваться в больницах, школах, столовых, кафе, на небольших производствах. Установки размещаются там, где проходит труба с некачественной водой, и подключаются на обводной линии. Очищенная вода по той же трубе под требуемым давлением подается потребителю. В зависимости от анализов воды базовая озонирующая установка может быть доукомплектована фильтровальным оборудованием. Использование же озона в линиях розлива фасованной воды может иметь место на начальной стадии для очистки воды, а также с целью конечного финишного обеззараживания с созданием высокой концентрации растворенного озона для увеличения сроков хранения.
С учетом универсальности воздействия озона на загрязнения как мощного окислителя и эффективного дезинфектанта его целесообразно использовать для одновременного обеззараживания и доочистки сточных вод взамен используемого в настоящее время хлора. Снижение загрязнений и обеззараживающий эффект зависят от дозы вводимого озона, которая определяется экспериментально. Доза озона определяет в основном также и стоимость оборудования. Другим интересным вариантом использования озона на очистных сооружениях является совместное озонирование и биологическая очистка. Введение небольшого количества озона в подаваемый на аэрацию воздух (1 мг озона на 1 л воздуха) стимулирует жизнедеятельность микроорганизмов и способствует увеличению степени очистки по БПК (биохимическое потребление кислорода) в среднем до 95%. После совместной обработки «озонирование — биологическая очистка» значительно улучшается отстаивание ила, повышается степень минерализации, к тому же, можно рассчитывать на 20-30- процентное снижение ХПК (химическое потребление кислорода). Немаловажным фактором является простое и недорогое аппаратурное оформление процесса. Эффективным направлением использования озонирования является дезинфекция трубопроводов и емкостей путем заполнения их озоновоздушной смесью с высокой концентрацией озона. Впервые данная технология была внедрена на Красноярском дрожжевом заводе и позволила предотвратить остановку завода по причине отсутствия острого пара. Результаты применения технологии на других производствах позволяют заявить о том, что во многих случаях озонирование трубопроводов и емкостей может заменить пропаривание. При этом процесс дезинфекции не требует приобретения реагентов и затрат на пар, а затраченное время значительно сокращается. Обрабатываться могут продуктопроводы и линии сжатого воздуха.
Микроозонирование же (озонирование малой интенсивности) предназначено для очистки воздушной среды жилых и общественных помещений и создания в них комфортного озоно-ионного режима. Источниками загрязнения воздушной среды помещений могут быть вещества, мигрирующие из мебели, строительных, отделочных материалов. Кроме того, в воздух поступают пары красок, лаков, растворителей. При постоянном курении в помещении токсичные вещества, содержащиеся в табачном дыме, адсорбируются на внутренних поверхностях, а затем выделяются в воздух, загрязняя его. Другими источниками загрязнения воздуха являются продукты жизнедеятельности человека, а также присутствие домашних животных. Очистку воздушной среды бытовыми генераторами озона можно осуществлять в двух режимах. В нормальном режиме озонирование непрерывно осуществляется в присутствии людей, при этом количество вырабатываемого озона никогда не превышает предельно допустимой концентрации (ПДК = 0,1 мг/ м3) При значительной загрязненности следует предпочесть усиленный режим озонирования, при этом следует либо покинуть обрабатываемую комнату, либо ненадолго включать указанный режим. Индикатором опасности может служить появление устойчивого запаха озона (порог запаха озона — 0,02 мг/м3). Еще одним фактором дискомфорта для человека является недостаток в жилых и общественных помещениях легких отрицательных ионов озона. При преобразовании первичного атмосферного воздуха в инфильтруемый (проходящий в помещение через стены, окна), и особенно в кондиционированный воздух резко уменьшается концентрация озона, которая рассматривается как показатель его чистоты и свежести. Для оптимизации воздушной среды помещений озон вводится в кондиционируемый воздух в количествах, необходимых для поддержания его концентрации на уровне ~0,02 мг/м3. Одновременно в воздухе происходит реакция молекул озона с тяжелыми отрицательными ионами:
О3 + М- ---->О3- + М ,
где О3 — молекула озона, О3- — легкий ион озона, М- — тяжелый отрицательный ион, М — частица аэрозоля.
Таким образом, озонирование приводит к образованию в воздухе легких отрицательных ионов озона. Именно отрицательные ионы озона характерны для наружного атмосферного воздуха, а их содержание в 1 см3 составляет около 2-5 тыс., что наблюдается на лучших курортах, улучшает функциональное состояние человеческого организма и обеспечивает воздушный комфорт в жилых и общественных зданиях. Микроозонирование жилых и небольших общественных помещений можно осуществлять при помощи бытовых генераторов озона (таких, например, как «Озон-01П»). При наличии приточной вентиляции в больших по объему помещениях целесообразно использовать генераторы, подобные «Озон-5П», встраивая их в вентсистему. Для безопасности можно использовать программаторы, позволяющие включать-выключать прибор согласно установленному режиму или устанавливать газоанализатор на озон с созданием обратной связи с озонатором. Ртуть особенно легко адсорбируется самыми различными материалами и очень медленно удаляется из помещения при его демеркуризации. Обычные методы очистки от ртути неэффективны и трудоемки. Озонирование же позволяет окислять пары металлической ртути, и, несмотря на то, что ртуть в виде окислов и солей остается в помещении, в воздушную среду она уже не поступает. Последующее проветривание и влажная уборка позволяют полностью очистить помещение.
Одним из российских лидеров в данной области является красноярское НПО «Пульсар», основанное в 1991 году. Предприятие занимается разработкой и производством озонаторного оборудования — в частности, вышеупомянутых «Озонов».
Сергей ЗОЛОТОВ
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 23 за 2007 год в рубрике вода и тепло
