Обеззараживание воды (стр. 2 из 3)

Чтобы в озонатор не попал слишком теплый воздух, его подвергают охлаждению. С этой целью воздух пропускают через теплообменник либо охлаждают в самом адсорбере путем подачи воды через змеевик, располагаемый непосредственно в селикагеле. Озон (озоновоздушная смесь) вводят в воду либо через эжекторы (эмульгаторы), либо через сеть пористых труб или распределительных каналов, укладываемых по дну контактного резервуара. Распределительные каналы перекрывают фильтросными пластинами.

Доза озона зависит от назначения озонирования воды. Если озон вводят только для обеззараживания в фильтрованную воду (после ее предварительного коагулирования), то дозу озона принимают 1 ... 3 мг/л, для подземной воды — 0,75 ... 1 мг/л, при введении озона для обесцвечивания и обеззараживания воды доза озона может доходить до 4 мг/л. Продолжительность контакта обеззараживаемой воды с озоном принимается 5... ... 12 мин.

Рис. 14.9. Влияние температуры (а) и величины рН (б) на интенсивность разложения озона

Скорость разложения озона увеличивается при повышении рН, температуры, и степени минерализации воды (рис. 14.9). Озон очень сильный окислитель, его окислительный потенциал 2,06 В. Патогенные микроорганизмы уничтожаются им в 15— 20 раз, а споровые формы бактерий — в 300—600 раз быстрее, чем хлором. Механизм обеззараживания воды озоном основан на его способности инактивировать сложные органические вещества белковой природы, содержащиеся в животных и растительных организмах.

Чистый озон взрывоопасен, он не взрывается, если его концентрация в озоно-воздушной смеси не превышает 10%, т. е. 140 г/м3. Озон токсичен и может поражать органы дыхания. ПДК озона в воздухе помещений, где находятся люди, не более 0,0001 мг/л.

Для обеззараживания воды доза озона изменяется в соответствии с ее температурой и рН, а также содержанием в ней органических веществ.

В ряде случаев озонирование является универсальным методом водообработки, так как кроме обеззараживания воды дезодорируется и разлагаются органические вещества, обусловливающие цветность воды, улучшается процесс коагулирования примесей. Концентрация остаточного озона после выхода воды из контактной камеры должна быть 0,1—0,3 мг/л. Передозировка озона не опасна, так как через короткое время он превращается в кислород.

Отечественная промышленность выпускает низкочастотные (50—200 Гц) озонаторы, работающие на токе промышленной частоты и высокочастотные (400—10 000 Гц) более компактные и менее металлоемкие. Завод «Курганхиммаш» серийно выпускает генераторы ОП-6 производительностью по озону до 8 кг/ч (табл. 3), производительность генератора РГО-1 по озону до 10 кг/ч и высокочастотные «Озон-10» также 10 кг/ч, «Озон-1.5» и «Озон-4» — соответственно 1.5 и 4 кг/ч озона (частота 2500 Гц).

Таблица 3 Техническая характеристика озонаторов марки ПО

Марка озонатора	Сила тока, А	Мощность разряда, кВт	Расход воздуха, м3/ч	Выход озона, г/ч	Расход охлаждающей воды, м3/ч	Размер, мм			Масса, кг
						диаметр	длина	высота
ПО-2	1	5	20	250	1	606	1600	85	620
ПО-3	1,4	7	24	470	1	706	1585	121	740
ПО-5	2,5	20	50	1000	2,5	1006	1825	241	933

Примечание. Возможная концентрация озона в озонаторах составляет 20 мг/л; расход электроэнергии на I кг озона—14,7 кВт * ч

Обеззараживание воды бактерицидными лучами

Для обеззараживания подземных вод рекомендуется применять бактерицидное излучение при условии, если коли-индекс исходной воды не более 1000 ед/л, содержание железа до 0,3 мг/л, мутность до 2 мг/л. Обеззараживание воды бактерицидными лучами имеет ряд преимуществ перед хлорированием. Природные вкусовые качества и химические свойства воды не изменяются. Бактерицидное действие лучей протекает во много раз быстрее, чем хлора; после облучения воду сразу можно подавать потребителям. Бактерицидные лучи уничтожают не только вегетативные виды бактерий, но и спорообразующие. Эксплуатация установок для обеззараживания воды бактерицидными лучами, проще, чем хлорного хозяйства.

В.Ф. Соколовым было установлено, что наибольшим бактерицидным действием обладают ультрафиолетовые лучи с длиной волны от 295 до 200 мкм. Эту область ультрафиолетового излучения называют бактерицидной. Максимум бактерицидного действия располагается около длины волны в 260 мкм. Процесс отмирания бактерий описывается уравнением

(1)

где р — число бактерий в единице объема, оставшихся живыми после бактерицидного облучения; р0 — начальное число бактерий в единице объема; Е — интенсивность потока бактерицидных лучей; Т — продолжительность облучения; k=2500 — коэффициент сопротивляемости бактерий.

Эффект обеззараживания воды зависит от произведения интенсивности бактерицидного облучения Е на продолжительность облучения Т, т. е. от количества затраченной бактерицидной энергии Это означает, что один и тот же эффект может быть получен при малой интенсивности облучения, но большой продолжительности его и, наоборот, при большой интенсивности облучения и малой продолжительности.

При определении требуемого количества бактерицидной энергии необходимо учитывать ее поглощение при прохождении потока лучей через слой воды. Интенсивность потока лучистой энергии в толще поглощающего оптически однородного вещества (в мкВт/см2) изменяется по закону Ламберта—Бугера

обеззараживание вода озонирование бактерицидный

(2)

где Е0 — интенсивность потока лучистой энергии, поступающей на поверхность вещества, мкВт/см2; а — коэффициент поглощения см-1; х — толщина слоя поглощающего вещества, см.

Коэффициент поглощения существенно зависит от состава воды и для различных источников водоснабжения меняется в широких пределах. Наибольшее влияние на коэффициент поглощения оказывает цветность воды, ее мутность и содержание железа. Жесткость, хлориды, сульфаты, аммиак, нитриты и нитраты в обычных концентрациях практически не влияют на поглощение бактерицидной радиации.

При обеззараживании бактерицидными лучами неочищенных мутных, цветных вод или вод с повышенным содержанием железа коэффициент поглощения оказывается настолько большим, что бактерицидный метод становится экономически нецелесообразным, а с санитарной точки зрения — ненадежным. Поэтому применение бактерицидных лучей рекомендуется только для обеззараживания воды, прошедшей очистку, или для подземных вод, не требующих очистки, но нуждающихся в обеззараживании в профилактических целях.

Большая разница в значениях коэффициента поглощения различных вод указывает на то, что наиболее правильным было бы его экспериментальное определение в каждом конкретном случае проектирования установок для обеззараживания воды. Если такая возможность по каким-либо причинам исключается, можно воспользоваться эмпирической формулой, полученной В.Ф. Соколовым:

(3)

где Ц — цветность воды, град; П — эмпирическая величина, учитывающая влияние мутности воды, равная 7 для вод цветностью до 20 град и 9 для вод цветностью 20 ... 50 град; CFe— концентрация железа, мг/л.

Микроорганизмы, находящиеся в воде, имеют различную степень сопротивляемости действию бактерицидных лучей и значение коэффициента kзависит от вида бактерий. Коэффициент сопротивляемости различных видов вегетативных и патогенных бактерий коли, равного приблизительно 2500, что и принимают при расчетах необходимого количества бактерицидной энергии для обеззараживания. При этом эффект обеззараживания воды, характеризуемый отношением р/р0, подсчитывают по отмиранию бактерий коли. Он зависит от количества затраченной бактерицидной энергии Е-Т, т. е. один и тот же эффект может быть получен при малой интенсивности облучения, но большой продолжительности его и, наоборот, при большой интенсивности облучения и малой продолжительности. При определении необходимого количества бактерицидной энергии следует учитывать ее поглощение при прохождении потока лучей через слой воды: для бесцветных, не требующих обезжелезивания подземных вод, получаемых с глубоких горизонтов, — 0,1 см-1; для родниковой, грунтовой, подрусловой и инфильтрационной воды — 0,15 см-1; для воды поверхностных источников водоснабжения, прошедшей очистку на очистных сооружениях, — 0,2 ... 0,3 см-1.