Впервые озон был открыт немецким ученым Шенбейном в 1840 году. 

О технологии озонирования

ОЗОН (от др. -греч. ὄζω — пахнуть) — состоящая из трёхатомных молекул O3 аллотропная модификация кислорода. При нормальных условиях — голубой газ с сильным запахом. При сжижении превращается в жидкость цвета индиго. В твёрдом виде представляет собой тёмно-синие, практически чёрные кристаллы. Озон хорошо растворим в воде и обладает достаточно высоким редокс потенциалом уступая только фтору, что характеризует его  как сильный окислитель. Первый известный  генератор озона появился в 1850 году. С этого времени началось активное использование озона для различных целей, в частности для обработки воды. Первая установка в России, появилась в Санкт-Петербурге, в 1911 году.

Применение озона для обработки воды

Питьевая вода

Окисление Fe/Mn

Обезжелезивание воды. В природных, главным образом артезианских водах наиболее часто встречается железо в двух валентной форме, находящееся в растворенном состоянии. Марганец в природной воде обычно сопутствует железу. Являясь сильным природным окислителем озон переводит растворенное железо и марганец в нерастворимый осадок который задерживается с помощью фильтров, при этом сам превращается в кислород, не образую при этом так называемых побочных продуктов (by products). Озонирование придаёт воде отчётливый голубоватый оттенок, убирает запах, привкус и насыщает воду кислородом приближая её ко вкусу родниковой воды. Таким образом обезжелезивание воды озоном — это один из наиболее эффективных и безопасных методов обезжелезивания воды, который позволяет удалить практически любое количество растворенного железа.

Снижение цветности, привкуса и запаха

Вода поверхностных источников, как правило, имеет повышенную цветность. Если цветность воды обусловлена содержанием гуминовых кислот, введение озона с последующей фильтрацией на песчаных фильтрах во многих случаях позволяет достичь нормативных показателей по цветности, содержанию взвешенных частиц, железа и марганца без использования дополнительных реагентов (коагулянтов, флокулянтов), так как озон, окисляя молекулы органических кислот, превращает их в природные флокулянты, которые способны укрупнять, содержащиеся в воде коллоидные загрязнения до размеров, позволяющих задерживать их песчаными фильтрами. Неприятные привкусы и запахи в некоторых природных водах вызываются присутствием соединений минерального и органического происхождения, находящихся в растворенном или коллоидном состоянии. Озон окисляет эти соединения, приводя к их расщеплению, что приводит к устранению привкусов и запахов. Эффективное обесцвечивание воды озонированием является одним из определяющих критериев в выборе озона в качестве воздействующего реагента при подготовке питьевой воды.

Дезинфекция

Бактерицидное действие ОЗОНА

  С гигиеничной точки зрения метод озонирования воды имеет существенные преимущества благодаря высокому окислительно-восстановительному потенциалу бактерицидного действия.

  Доза ОЗОНА, необходимая для обеззараживания воды, варьируется в зависимости от содержания в воде органических веществ, от температуры воды и от величины активной реакции воды (рН).

  Прозрачная и чистая ключевая вода и воды горных рек, мало загрязнённые посторонними примесями, требуют примерно 0,5 мгО3/л. Вода, поступающая из открытых водохранилищ, может вызывать расход ОЗОНА до 2 мг/л. Средняя доза ОЗОНА составляет 1 мг/л.

  Экспериментальные исследования показали, что с повышением температуры воды необходимо также увеличивать дозу ОЗОНА.

  При изучении влияния активной реакции воды на обеззараживающее действие ОЗОНА было установлено, что увеличение рН более 7,1 сопровождалось значительным уменьшением коэффициента использования ОЗОНА водой.

  Продолжительность контакта озоно-воздушной смеси с обрабатываемой водой колеблется от 5 до 15 минут сообразно с типами установок и их производительностью, (при повышении температуры время контакта увеличивается).

Действие озона на споры, цисты и другие патогенные микробы

ОЗОН обладает высокой эффективностью в уничтожении спор, цист и многих других патогенных микробов. Исследования показали, что действие ОЗОНА на указанные организмы является всегда наиболее быстрым и результативным. В частности споры уничтожаются в воде озоном в 3000 раз быстрее, чем хлором.

  Опыты показали, что ОЗОН обладает высоким спорицидным эффектом. ОЗОН пропускали в течение определённого времени через воду дистиллированную, водопроводную, колодезную, речную и прудовую, заражённую спорами антропоида. Полное обеззараживание загрязнённых естественных вод, содержащих до 10000 спор антропоида в 1 мл, достигалось после пропуска ОЗОНА через воду в течение 1 часа. Также была установлена прямая зависимость величины озонопоглощаемости воды от степени её загрязнения, чем чище вода, тем меньше озонопоглощаемость. Уничтожение спор озонированием происходит значительно быстрее, чем при хлорировании.

 Воздействие озона на вирусы

  ОЗОН оказывает резко выраженное, быстрое и радикальное воздействие на многие вирусы. Механизм этого явления объясняется полным окислением вирусной материи.

  По данным исследований известно, что возбудители полиомиелита уничтожаются ОЗОНОМ за 2 минуты при концентрации 0,45 мг/л, тогда как при хлорировании дозой 1 мг/л для этого требуется 3 часа.

Универсальный характер действия озона

  Изложенное выше показывает, что озонирование представляет собой единственный современный метод обработки воды, который действительно универсален, поскольку он проявляет своё действие одновременно в бактериологическом, физическом и органолептическом отношении.

  С бактериологической точки зрения весьма существенно, что все микробы - патогенные и сапрофитные, встречающиеся в воде, уничтожаются озоном, при этом их оживление совершенно исключено. Озон обладает высоким спорицидным эффектом, который находится в прямой зависимости от количества озона, пропущенного через воду, и в обратной зависимости от органического загрязнения воды.

  Исследования учёных установили преимущества озона для нейтрализации вируса полиомиелита по сравнению с обычными средствами обеззараживания (хлором, двуокисью хлора), а также цист и сопутствующих бактерий. Благодаря значительному уменьшению содержания органических веществ в озонированной воде, последняя становится менее подверженной последующим загрязнениям.

  С физической точки зрения вода после озонирования претерпевает значительные качественные изменения. В достаточно большом слое вода приобретает красивую голубоватую окраску, свойственную родниковой воде. При озонировании вода хорошо аэрируется, что делает её более усваиваемой и приятной для питьевого потребления.

  С органолептической точки зрения в озонированной воде не только не возникает каких-либо привкусов и запахов (что неизбежно при хлорировании), но, наоборот, устраняются всякие следы привкуса и запаха, ранее существовавшие в обрабатываемой воде.

  С химической точки зрения минеральные вещества, растворённые в воде и определяющие в некоторой мере и питательные свойства, не изменяются после озонирования. В то же время, обработка озоном не придаёт воде никаких дополнительных посторонних веществ и химических соединений.

  Традиционные методы очистки не устраняют значительного содержания микро загрязнений, ухудшающих качество конечного продукта – питьевой воды. Даже адсорбция активированным углём не обеспечивает необходимой эффективности очистки. Активированный уголь хотя и даёт удовлетворительное решение для устранения пестицидов и углеводородов, но не может конкурировать с озоном для очистки воды от фенолов, детергентов и веществ, экстрагируемых хлороформом, в число которых в основном входят углеводороды. Кроме того, метод углевания имеет  высокую стоимость, так как требует больших расходов дорогостоящего активированного угля.

      Помимо всего прочего ОЗОН позволяет:

• Улучшить флокуляцию.
• Снизить общее содержание органического углерода (например, тригалометана)
• Уничтожить продукты внутрисекреторной деятельности. Вещества, которые могут окисляться озоном
• Адсорбируемые органические галогенпроизводные, плюс NO2 (Нитрит), Fe (Железо), Mn (Марганец), CN- (Цианид), пестициды, ЭДТА (Этилендиаминтетрауксусная кислота), NOx (Окиси азота), H2S (Сероводород, другие пахучие вещества), Хлорсодержащие углеводороды, ПАУ (Полициклические ароматические углеводороды), Красители, Лекарственные препараты, Соединения, разрушающие продукты внутрисекреторной деятельности.

Сточная вода

При обработке сточной воды озоном, особое внимание уделяется способностям:

– Снижения ХПК (Химической потребности в кислороде)

– Обесцвечивания

– Уничтожение тенсидов

– Уничтожение фенолов

– Обработка ила (увеличение жизненного цикла, обогащение кислородом)

– Уничтожение адсорбируемых органических галогенпроизводных

– Уничтожение продуктов внутрисекреторной деятельности

Техническая вода

Оборотная вода на ТЭЦ и АЭС

Одним из наиболее перспективных в настоящее время методов использования озона является его применение для очистки воды систем охлаждения. . Обработку охлаждающей воды озоном, как альтернативу использованию привычных биоцидов, начали внедрять несколько лет назад в странах Западной Европы, США, Австралии и др. странах.

Основные проблемы связанные с охлаждающей водой это:

• Биообрастание
• Коррозия
• Накипь

В настоящее время в качестве наиболее часто применяются такие как хлор, диоксид хлора, перекись водорода. Однако их применение имеет ряд существенных недостатков. Хлор - один из наиболее химически активных элементов и вступает в реакцию со множеством соединений даже при комнатной температуре. Однако в результате реакции образуются адсорбируемые органические галогенпроизводные такие как трихлорэтилен, хлороформ , хлоральгидрат, четерххлористый углерод , дихлорэтан и др. которые являются сильными канцерогенными веществами.

Применение озона в качестве альтернативы имеет ряд существенных преимуществ в частности, так как общие расходы зависят от объема потребляемой энергии, химикатов и затрат на инвестиции, амортизацию, эксплуатацию, хранение и доставку по каждой позиции в отдельности, то применение озонирования является, менее дорогостоящим, чем применение органических биоцидов. Кроме того применение озона обеспечивает:

– долговременную защиту от микробиологии (самый низкий показатель роста)

– возможность непрерывного дозирования → озон не вызывает у микробиологи привыкания в отличие от биоцидов;

– снижение эксплуатационных расходов;

– повышение промышленной безопасности;

– отсутствие необходимости хранения, загрузки, переливания опасных химических веществ;

– сокращение численности сотрудников за счет непрерывного автоматического контроля за функционированием системы;

– гарантированный уровень ХПК и АОГ ниже предельных значений;

– сокращение расходов по сбросу воды, связанных с сокращением уровня ХПК и АОГ в сбросной воде охлаждающей камеры

– уменьшение объема как подпиточной, так и сбросной воды благодаря снижению периодичности промывки фильтра.

– более низкий уровень энергопотребления для обеспечения циркуляции охлаждающей воды;

– улучшение теплопередачи;

– очень хорошая глубина прозрачности;

– скорость коррозии менее 0,1мм/год.

Прочие сферы применения:

В настоящее время исследование процесса озонирования приводит к постоянному расширению способов и методов применения ОЗОНА. Все чаще его применяют:

• в плавательных бассейнах
• озонирование воды для ополаскивания на предприятиях по производству напитков
• обработка продуктов (например, крахмала) для улучшения вязкости
• обработка фруктов и овощей для увеличения срока хранения
• обработка поверхностей
• отбеливание целлюлозы (Целлюлозно-бумажная промышленность)
• фарфоровая глина (каолин) озонолиз/синтез
• синтез новых продуктов
• модификация продукции, устранение запаха
• окисление H2S (устранение запахов)
• меркаптаны

Системы получения ОЗОНА

Генераторы способны вырабатывать до 100 кг ОЗОНА в час и находят практическое применение на:

• Предприятиях снабжения питьевой водой большой производительности
• Отбеливание целлюлозы
• Использование для обработки сточных вод

Генераторы озона – это выбор проектировщиков и конечных пользователей по всему миру, которые нуждаются в надежном, эффективном решении.

Это обусловлено тем, что каждая такая система разрабатывается и адаптируется инженерами «с нуля» под индивидуальные требования заказчиков.

В результате система генерации ОЗОНА становится компактной, экономически эффективной и надежной.

В генераторах ОЗОНА предусмотрена возможность управления производительностью, что позволяет подстраиваться под изменяемые условия технологического процесса.Технология озонирования характеризуется низкими удельными расходами энергии. Все это реализовано в компактном оборудовании. Что в свою очередь минимизирует площади размещения оборудования и связанные с этим расходы на строительство.