1. Озон это опасно?
В соответствие с ГОСТ 12.1.007-76 и 12.1.005-88 озон является веществом первого класса опасности, с остронаправленным механизмом действия, требующим автоматического контроля за его содержанием в воздухе, предельно допустимая концентрация (ПДК) озона в воздухе 0,1 мг/м3.
Все это чистая правда и на первый взгляд озону нечего делать в наших домах, однако давайте не будем делать скоропалительных выводов и познакомимся с ним поближе.
Озо́н (от др.-греч. ὄζω — пахну) — состоящая из трёхатомных молекул O3 аллотропная модификация кислорода. При нормальных условиях — голубой газ.
Впервые озон обнаружил в 1785 году голландский физик М. Ван Марум по характерному запаху и окислительным свойствам, которые приобретает воздух после пропускания через него электрических искр, а также по способности действовать на ртуть при обыкновенной температуре, вследствие чего она теряет свой блеск и начинает прилипать к стеклу.
Однако как новое вещество он описан не был, Ван Марум считал, что образуется особая «электрическая материя».
Термин озон был предложен немецким химиком X. Ф. Шёнбейном в 1840 году за его пахучесть, вошёл в словари в конце XIX века. Многие источники именно ему отдают приоритет открытия озона в 1839 году.
Озон является мощнейшим окислителем, который реагирует с примесями во много раз быстрее всем известного хлора, но в отличие от него не образует побочных канцерогенных веществ и не придает воде посторонних запахов, а скорость его реакции в несколько раз быстрее. Именно это его свойство используется в области водоподготовки.
По сути это яд, такой же как хлор или йод или, например яд змеи. Однако, никто почему то, особенно сильно не возмущается когда вода из под крана попахивает хлоркой, обнаруживает в аптечке раствор йода или пользуется мазью со змеином ядом. С озоном дело обстоит абсолютно так же – если доза озона подобрана верно (а сделать это могут опытные специалисты), то вода очищенная им не имеет никакого запаха, прозрачна, приятна на вкус и абсолютно безопасна.
Еще одним мифом об озоне является его взрывоопасность, об этом необходимо сказать следующее – озон при достижении концентрации более 30% по весу вступает в неконтролируемые реакции со взрывом. Однако достичь таких концентраций в промышленном оборудовании довольно сложно (это возможно сделать в лабораторных условиях), помимо этого производство озона с подобными концентрациями крайне не выгодно с точки зрения энергозатрат. По этому в промышленности и водоподготовке используется озон с концентрациями не более 13% которые не при каких условиях не приводят к взрыву газа.
2. Как действует озон?
Основной задачей озонирования воды является эффективная очистка от:
- запаха;
- мутности;
- цветности;
- перманганатной окисляемости;
- сероводорода;
- железа;
- марганца;
- фенолоф;
- СПАВов;
- нефтепродуктов.
Озон никак не влияет на содержание в воде минеральных веществ (жесткость) и не способствует удалению из воды полезных для человека солей и минералов.
3. Утечка озона и что от этого будет?
Озон, очень не стабильный газ, при комнатной температуре он разлагается на кислород в течении нескольких минут, а при температуре +40°С практически мгновенно, поэтому для эффективного применяя его синтезируют на месте эксплуатации. Также эти свойства озона используются для разложения не прореагировавшего в воде газа. Перед тем как выбросить газ в атмосферу его пропускают через специальное устройство – деструктор. Деструктор может быть термокаталитическим (с нагревом) или каталитическим (без нагрева) в качестве катализатора используют вещества с которыми озон активно реагирует, например гопталюм или уголь.
Предельно допустимая концентрация озона в воздухе 0,1 мг/м3, хотя нос человека чувствует концентрации в 20 раз ниже ПДК, к тому же озон в отличии от хлора не угнетает рецепторы, т.е. надышатся им при малых концентрациях, как например хлором невозможно. Если же концентрации в воздухе превышают ПДК, то и просто зайти в такое помещение довольно сложно, из-за резкого неприятного запаха. Надо так же сказать, что за всю историю применения озона в промышленности (с 1901 года в немецких городах Висбаден и Падерборн построены первые станции озонирования воды), не было зафиксированного ни одного случая отравления им с летальным исходом. Помимо этого в промышленных установках, а при желании заказчика и в бытовых, применяются так называемые газоанализаторы, которые измеряют количество озона в воздухе и при превышении норм ПДК сигнализируют об этом.
4. Для того что бы озонирование было эффективным необходимо:
1. Достаточное количество озона, т.е. если мы говорим об окислении железа то на 1 мг необходимо 0,5 мг озона, на 1 мг марганца до 2,25 мг озона и т.д. для каждого вида загрязнения. Дезинфицирующие же свойства озона проявляются только после окислительных, т.е. сначала окисляются химические примеси, а только после этого, оставшимся количеством озона производится обеззараживание. Поэтому дозу, как правило, подбирают с некоторым избытком, который гарантирует полное окисление и дезинфекцию.
2. Правильно подобрать способ введения озона в воду, это может быть барботаж или эжекция.
3. Достаточное время реакции, т.е. озон и вода должны эффективно перемешаться и какое то время быть в контакте друг с другом, это время принимается от 1 до 15 минут в зависимости от дозы озона и окисляемых примесей, а достигается это взаимодействие конструкцией контактной емкости.
Но это ещё не все! Когда мы говорим, об очистки озоном питьевой воды правильно было бы говорить не об озонировании (это только один из этапов), а об озоносорбции. Озоносорбция - это технология состоящая из двух этапов, собственно озонирования и фильтрования проозонированной воды на фильтрах с сорбирующей загрузкой, как правило, это активированный уголь.
5.Для чего необходимо фильтрование?
Вернемся на минутку к озонированию, при окислении озоном таких растворенных в воде веществ как железо или марганец они переходят из растворенного состояния в нерастворимое. Этот эффект можно наблюдать если наполнить стакан водой с избыточным содержанием железа и оставить его на открытом воздухе, то через какое то время на дне стакана появится осадок - это окисленное кислородом воздуха железо. Тоже самое делает и озон только гораздо быстрее и тщательнее. А теперь думаю можно и не объяснять, что эти ржавые хлопья необходимо удалить из воды т.е. отфильтровать например на песке или угле.
6. Почему именно уголь?
Во первых, уголь имеет очень развитую поверхность пор и является отличным сорбентом, на котором задерживается все то, что было окислено озоном.
Во вторых, уголь является катализатором, с которым реагирует остаточный озон, растворенный в воде и после этого мы получаем 0 мг/л озона в питьевой воде.
В третьих, уголь не дорого стоит и по сравнению с другими сорбентами экономически выгоден.
На сегодняшний день во всем мире озонирование признано наиболее эффективным и экологически безопасным методом очистки питьевой воды. В 2013 году в мире насчитывалось более 3000 станций водоподготовки использующих озон из них в Европе 1700, в США 270, а в России, к сожалению только 10.
7. Почему УФ-системы с разрядными лампами среднего давления эффективнее?
Обеззараживающий эффект ультрафиолетового излучения основан на фотохимических реакциях, запускающих механизм физико-химических и биологических мутаций микроорганизмов (бактерий, вирусов, микробов и простейших).
Изменения, касающиеся фатальных разрушений микроорганизмов, зависят от длины волны и дозы облучения.
Оптимальным решением с наибольшим бактерицидным эффектом обеззараживания и дезинфекции в водоподготовке и в сфере водоотведения без применения химических реагентов являются УФ-установки с разрядными лампами среднего давления.
В отличие от установок с разрядными лампами низкого давления, в т.ч. амальгамные (длина волны 254 нм в поддиапазоне UVC), уф-установки с лампами среднего давления (длина волны 280-315 в поддиапазоне UVB) нарушают структуру ДНК и РНК настолько, что предотвращают реактивацию микроорганизмов в дальнейшем, эффективно устраняют пестициды из питьевой воды, а также значительно понижают в воде плавательных бассейнов моно-, ди- и трихлорамины.
