Благодаря превосходным свойствам дезинфекции и окисления озонаторы широко используются для очистки питьевой воды.
Озонаторы воды могут быть установлены в нескольких точках всей системы обработки, например, во время предварительного окисления, промежуточного окисления или для конечной дезинфекции.
Как правило, рекомендуется использовать озон для предварительного окисления, перед песочным фильтром или фильтром с активированным углем. После озонирования эти фильтры могут удалить оставшееся органическое вещество (важное для окончательной дезинфекции).
Эта комбинация имеет несколько преимуществ:
Удаление органического и неорганического вещества;
Удаление микрозагрязнителей, таких как пестициды;
Улучшение процесса флокуляции/коагуляции-декантации;
Усовершенствованная дезинфекция и сокращение побочных продуктов дезинфекции;
Удаление запаха и вкуса.
Удаление органического вещества и неорганического вещества
Все источники воды содержат природные органические вещества (NOM). Концентрации (обычно измеряемые как растворенный органический углерод, DOC) отличаются от 0,2 до более 10 мг L-1 [.
NOM создает прямые проблемы, такие как запах и вкус в воде, но также косвенные проблемы, такие как образование побочных продуктов органической дезинфекции, поддержка восстановления роста бактерий в системе распределения.
Для производства чистой питьевой воды, водоподготовки в коттедже, розливе воды в бутылки, системах УЗЫ, удаление NOM является предварительной задачей в современной очистке воды.
Озон, как и любой другой окислитель, редко достигает полной минерализации НОМ. Органическое вещество частично окисляется и становится легче биодеградируемым. Это приводит к увеличению количества BDOC (биоразлагаемого DOC).
В результате озонатор улучшает процесс удаления NOM с помощью последующей фильтрации, когда он используется в качестве предварительного окислителя. В исследовательских работах описано влияние озона в сочетании с биологическим фильтром.
Объединенная обработка привела к уменьшению DOC на 40-60%. Удаление происходит еще больше, когда озонатор воды используется в сочетании с коагулянтом. Это связано с тем, что озон может улучшить процесс коагуляции.
Комбинированная коагуляция-озоно-биофильтрация приводит к снижению DOC на 64%. Когда была применена только биофильтрация, показатель снизился всего 13%. Оптимальная концентрация для удаления органического вещества озоном была при дозе озона: Озон/DOC = 1 мг/мг.
Большинство неорганических веществ можно устранить озоном довольно быстро. После озонирования биохимическая фильтрация также требуется для неорганического вещества. А именно, окисление образует нерастворимые соединения, которые необходимо удалить на следующей стадии очистки воды.
Пестициды
Микропористые вещества, такие как пестициды, могут встречаться в поверхностных водах, но также и в подземных водах. Стандарты питьевой воды для пестицидов в России могут отличатся.
Ниже приведены требования к качеству питьевой воды по СанПиН 2.1.4.1074-01.
| Показатели | СанПиН 2.1.4.1074-01 | ВОЗ | USEPA | ЕС | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ед. измерения | Норм.
ПДК, не более | Показ.
вредн. | Класс опасн. | ||||||
| Водородный показатель | ед. рН | в пределах 6-9 | - | - | - | 6,5-8,5 | 6,5-8,5 | ||
| Общая минерализация (сухой остаток) | мг/литр | 1000 (1500) | - | - | 1000 | 500 | 1500 | ||
| Жесткость общая | мг-экв/л | 7,0 (10) | - | - | - | - | 1,2 | ||
| Окисляемость перманганатная | мг О2/л | 5,0 | - | - | - | - | 5,0 | ||
| Нефтепродукты, сумиллиграммарно | мг/литр | 0,1 | - | - | - | - | - | ||
| Поверхностно-активные вещества (ПАВ), анионоактивные | мг/литр | 0,5 | - | - | - | - | - | ||
| Фенольный индекс | мг/литр | 0,25 | - | - | - | - | - | ||
| Щелочность | мг НСО3-/л | - | - | - | - | - | 30 | ||
| Неорганические вещества | |||||||||
| Алюминий (Al3+) | мг/литр | 0,5 | с.-т. | 2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 | ||
| Азот амиллиграммонийный | мг/литр | 2,0 | с.-т. | 3 | 1,5 | - | 0,5 | ||
| Асбест | милл.
волокон/л | - | - | - | - | 7,0 | - | ||
| Барий (Ва2+) | мг/литр | 0,1 | с.-т. | 2 | 0,7 | 2,0 | 0,1 | ||
| Берилий (Ве2+) | мг/литр | 0,0002 | с.-т. | 1 | - | 0,004 | - | ||
| Бор (В, сумиллиграммарно) | мг/литр | 0,5 | с.-т. | 2 | 0,3 | - | 1,0 | ||
| Ванадий (V) | мг/литр | 0,1 | с.-т. | 3 | 0,1 | - | - | ||
| Висмут (Bi) | мг/литр | 0,1 | с.-т. | 2 | 0,1 | - | - | ||
| Железо (Fe,сумиллиграммарно) | мг/литр | 0,3 (1,0) | орг. | 3 | 0,3 | 0,3 | 0,2 | ||
| Кадмий (Cd,сумиллиграммарно) | мг/литр | 0,001 | с.-т. | 2 | 0,003 | 0,005 | 0,005 | ||
| Калий (К+) | мг/литр | - | - | - | - | - | 12,0 | ||
| Кальций (Са2+) | мг/литр | - | - | - | - | - | 100,0 | ||
| Кобальт (Со) | мг/литр | 0,1 | с.-т. | 2 | - | - | - | ||
| Кремний (Si) | мг/литр | 10,0 | с.-т. | 2 | - | - | - | ||
| Магний (Mg2+) | мг/литр | - | с.-т. | - | - | - | 50,0 | ||
| Марганец (Mn,сумиллиграммарно) | мг/литр | 0,1 (0,5) | орг. | 3 | 0,5 (0,1) | 0,05 | 0,05 | ||
| Медь (Сu, сумиллиграммарно) | мг/литр | 1,0 | орг. | 3 | 2,0 (1,0) | 1,0-1,3 | 2,0 | ||
| Молибден (Мо,сумиллиграммарно) | мг/литр | 0,25 | с.-т. | 2 | 0,07 | - | - | ||
| Мышьяк (As,сумиллиграммарно) | мг/литр | 0,05 | с.-т. | 2 | 0,01 | 0,05 | 0,01 | ||
| Никель (Ni,сумиллиграммарно) | мг/литр | 0,1 | с.-т. | 3 | - | - | - | ||
| Нитраты (поNO3-) | мг/литр | 45 | с.-т. | 3 | 50,0 | 44,0 | 50,0 | ||
| Нитриты (поNO2-) | мг/литр | 3,0 | - | 2 | 3,0 | 3,5 | 0,5 | ||
| Ртуть (Hg, сумиллиграммарно) | мг/литр | 0,0005 | с.-т. | 1 | 0,001 | 0,002 | 0,001 | ||
| Свинец (Pb,сумиллиграммарно) | мг/литр | 0,03 | с.-т. | 2 | 0,01 | 0,015 | 0,01 | ||
| Селен (Se, сумиллиграммарно) | мг/литр | 0,01 | с.-т. | 2 | 0,01 | 0,05 | 0,01 | ||
| Серебро (Ag+) | мг/литр | 0,05 | - | 2 | - | 0,1 | 0,01 | ||
| Сероводород (H2S) | мг/литр | 0,03 | орг. | 4 | 0,05 | - | - | ||
| Стронций (Sr2+) | мг/литр | 7,0 | орг. | 2 | - | - | - | ||
| Сульфаты (SO42-) | мг/литр | 500 | орг. | 4 | 250,0 | 250,0 | 250,0 | ||
| Фториды (F) для климатических районов I и II | мг/литр | 1,5 1,2 | с.-т. с.-т. | 22 | 1,5 | 2,0-4,0 | 1,5 | ||
| Хлориды (Cl-) | мг/литр | 350 | орг. | 4 | 250,0 | 250,0 | 250,0 | ||
| Хром (Cr3+) | мг/литр | 0,5 | с.-т. | 3 | - | 0,1 (всего) | - | ||
| Хром (Cr6+) | мг/литр | 0,05 | с.-т. | 3 | 0,05 | 0,05 | |||
| Цианиды (CN-) | мг/литр | 0,035 | с.-т. | 2 | 0,07 | 0,2 | 0,05 | ||
| Цинк (Zn2+) | мг/литр | 5,0 | орг. | 3 | 3,0 | 5,0 | 5,0 | ||
Несколько исследований показывают, что озонатор может быть очень эффективным для окисления нескольких пестицидов. На изучаемой установке по очистке воды было доказано, что три барьера (фильтр озонирования - гранулированный фильтр с активированным углем) эффективны и безопасны для удаления пестицидов.
Из 23 проверенных пестицидов 50% было достаточно деградированы (80% деградация). В таблице 1 представлен обзор пестицидов, которые легко разрушаются озоном. Для высокостойких пестицидов рекомендуется более высокая дозировка озона или озон в сочетании с перекисью водорода. В зависимости от конкретных условий.
Таблица 1: деградация пестицидов, которые легко разлагаются путем озонирования (%)
| Пестицид | pH 7,2; 5 °C; O3/DOC = 1,0 | pH 7,2; 20 °C; O3/DOC = 1,0 | PH 8,3; 20 °C; O3/DOC = 1,0 |
| Диазинон | 86 | 92 | 92 |
| Диметоата | 97 | 97 | 97 |
| Паратион-метил | 85 | 91 | 91 |
| Диурон | 91 | 95 | 98 |
| Линурон | 67 | 81 | 89 |
| Метабензтиазурон | 78 | 90 | 94 |
| Метобромурон | 83 | 91 | 94 |
| MCPA | 83 | 87 | 90 |
| MCPP | 91 | 93 | 93 |
| Хлортолурон; изопротурон; метоксурон; винклозолина | > 99 | > 99 | > 99 |
Дезинфекционные побочные продукты (DBP) в основном образуются во время реакции между органическим материалом и дезинфицирующим средством. Реакция хлора с органическим веществом может привести к образованию хлорированных органических DBP, таких как тригалометаны (THM). Промышленный озонатор воды или станция озонирования, также может реагировать с органическим веществом и формировать DBP. Это, в основном, побочные продукты обеззараживания, такие как альдегиды и кетоны, которые могут быть легко деградированы в биофильтре (90-100%). Как правило, эти органические ДСБ озона не создают риска нарушения стандартов питьевой воды, когда озон используется для предварительного окисления.
Чтобы уменьшить количество DBP в обычной дезинфекционной системе (дезинфекция хлорными продуктами), важно, чтобы потенциал для формирования DBP оставался низким. Это часто выражается как потенциал формирования DBP (DBPFP). Потенциал формирования DBP может быть уменьшен путем удаления (большей части) NOM, например, путем предварительного окисления озоном (озоновая фильтрация).
Эта комбинация может снизить DBPFP на 70-80%, когда хлор используется в качестве конечного дезинфицирующего средства. Это касается DBPFP для THM, HAA (галоуксусных кислот) и хлоралгидрата.
Озон является более эффективным дезинфицирующим средством, чем хлор, хлорамина и даже диоксида хлора. Доза озона 0,4 мг L-1 в течение 4 минут обычно эффективна для предварительно обработанной воды (низкая концентрация NOM).
Несколько исследований показали, что озонатор, в отличие от продуктов хлора, может дезактивировать устойчивые микроорганизмы. Однако, поскольку озонатор быстро разлагается в воде, его жизненный цикл в водных растворах очень короткий (менее одного часа).
Поэтому озон менее подходит для остаточной дезинфекции и может использоваться только в основном в системах с коротким распределением (водоподготовка для отдельного здания, розлив, бассейн, как примеры).
Хлор и диоксид хлора часто заменяют озон как конечное дезинфицирующее средство. Для первичной дезинфекции (до биофильтрации) озон подходит. Это приведет к более полной дезинфекции и более низкой концентрации дезинфицирующего средства.
Удаление запаха и вкуса
Запах и вкус в питьевой воде могут иметь несколько причин. Запахи и вкусообразующие соединения могут присутствовать в сырой воде, но они также могут образовываться при обработке воды. Эти соединения могут быть получены из разложения растительного вещества, но обычно они являются результатом активности живых организмов, присутствующих в воде (бактерий, как пример).
Неорганические соединения, такие как железо, медь и цинк, также могут вызвать определенный вкус.
Другая возможность заключается в том, что химическое окисление (обработка хлором) приводит к неприятным вкусам и запахам (хлорный вкус и запах воды в бассейне, как пример).
Запахи и вкусообразующие соединения часто очень устойчивы. Это приводит к тому, что элиминация является очень интенсивным процессом. Для устранения вкуса и запаха может потребоваться несколько процессов, таких как окисление, аэрация, фильтрация гранулированного активного угля (GAC) или фильтрация песком. Обычно применяется комбинация этих методов.
Озонатор может окислять соединения в диапазоне 20-90% (в зависимости от типа соединения). Озон более эффективен для окисления ненасыщенных соединений. Как и в случае окисления пестицидов, озон в сочетании с перекисью водорода (процесс АОП) более эффективен, чем озон.
Геосмн и 2-метилизоборнол, являются примерами устойчивых пахучих соединений, которые часто присутствуют в воде. Они производятся водорослями и имеют низкий порог запах и вкуса (начала восприятия человеком). Тем не менее озон все еще эффективен для этих соединенений.
Рисунок 1: Удаление Геосмн и 2-метилизоборнол.
Как правило, наиболее эффективным способом удаления компонентов вкуса и запаха является комбинация предварительного окисления и фильтрации.
Технологии озонирования позволяют существенно улучшить и снизить стоимость системы подготовки питьевой воды.
С радостью ответим на ваши вопросы технического характера, отправим коммерческое предложение и проконсультируем по подготовке питьевой воды!
