Озонирование воды

Аллотропная форма молекулы кислорода из трех атомов впервые была описана в 1840 году немецким химиком Шейнбейном при его исследованиях процесса гидролиза воды с использованием электрической дуги и названа озоном (в переводе с древнегреческого οζω (озиен) — «пахну»). Исследования агрессивного поведения «пахнущего» газа в отношении микроорганизмов и бактерий белкового происхождения, а также ряда неорганических соединений, склонных к окислению (оксиды, сульфиды, цианиды, аммиак, сероводород и т.д.), продолжались до конца XVIII века. А после появления первых генераторов озона (создатель — Н.Тесла, 1896 год) озон начали использовать в промышленных масштабах для обработки воды (на гидростанции в Висбанде в 1901 году, на заводе по озонированию воды во Франции в 1907 году, в Петербурге в 1911 году).

Сегодня более 95% систем водоподготовки стран Евросоюза включают этапы предварительного и окончательного озонирования питьевой воды, интенсивно заменяет традиционное хлорирование обеззараживанием озонированием Америка. В России внедрение прогрессивной технологии обработки воды озоном находится пока на начальной стадии, что в большей степени связано с дорогостоящим оборудованием производства озона и контроля над его остаточными концентрациями в воздухе помещений и обеззараженной воде.

Механизм обеззараживания и очистки воды озоном

Упрощенно технология обработки воды озоном включает этап производства озона путем пропускания через атмосферный воздух электрического разряда большой мощности, смешивания газа с водой, реакции свободного кислорода с микроорганизмами, бактериями и неорганическими соединениями и металлами, удаления остаточного озона из воды до нормируемых стандартом предельно допустимых концентраций. Насыщение воды озоном обычно происходит при пропускании через водный слой пузырьков подготовленного в озонаторе газа, после чего нестабильная трехатомная форма молекулы распадается на обычный двухатомный кислород и активный атом, по окисляющей способности уступающий только фтору.

Именно этот атом кислорода в поисках равновесных стабильных связей разрушает органические белковые формы микроорганизмов, бактерий, цист и вирусов, разлагает жиры, попутно окисляя соединения, вызывающие цветность и запах воды, а также очищая воду от железа, марганца и тяжелых металлов, находящихся в виде органических соединений. Исследования реакции вируса полиомиелита со свободным кислородом озона показали, что для уничтожения вируса концентрации озона в воде нужно в два раза меньше, чем хлора, причем гибель вируса происходит в 90 раз быстрее. Инертная к хлору кишечная палочка уничтожается озоном в течение нескольких минут, патогенные микроорганизмы гибнут при озонировании в 20 раз быстрее, чем при хлорировании, а все известные споровые типы бактерий — почти в 600 раз. И это при том, что озон не оставляет канцерогенных токсичных соединений в воде подобно хлору, улучшает вкусовые качества и запах воды, а цвет обработанной озонированием воды плавательного бассейна становится голубым в отличие от зеленых оттенков при хлорировании. Слабомутные воды становятся прозрачными при 10-15 минутной обработке озоном в концентрациях 1-2 мг/л, а питьевая вода абсолютно безопасной для здоровья при насыщении озоном до 0,5 мг/л.

Сферы использования озонирования

Генераторы озона (озонаторы) и станции озонирования нашли применение в пищевой промышленности для:

• стерилизации упаковочной тары молочных продуктов, минерализированных вод, алкогольных/безалкогольных напитков, соков, пюре, муссов и т.д.;
• полной дезинфекции тушек птицы, мяса и рыбы перед вакуумной упаковкой;
• дезинфекции трубопроводов, ванн, разделочных мест на предприятиях общественного питания.

В медицине озонирование используют для стерилизации медицинского оборудования и инструмента, обработки помещений и подготовки питьевой и технической воды. В системах водоподготовки озонирование стало перспективной альтернативой хлорированию, негативно влияющему на состояние организма человека и провоцирующему развитие патогенных заболеваний.

В быту озонирование используют, как один из наиболее эффективных этапов водоочистки от микроорганизмов, бактерий различного вида и вирусов, а также для обеззараживания, дезинфекции, дезодорации, обесцвечивания и устранения запаха воды в плавательных и декоративных бассейнах.

Озонирование бассейнов

Очистка воды в плавательных бассейнах хлорированием уже давно вызывает нарекания, как со стороны владельцев, так и работников санэпидемстанций. И дело здесь не только в ее продолжительности (традиционно от получаса и более), характерном зеленом цвете воды и специфическом запахе, а в увеличении комплексного показателя токсичности воды после обработки почти в три раза за счет образования тригалометанов, хлораминов, канцерогенных диоксинов, инертности к хлору практически всех паразитирующих простейших, спор, цист, кишечной палочки, ряда вирусов, а также плесени и жировых отложений, обычно образующихся на стенках бассейна. А если бассейн находится в закрытом помещении и не оборудован эффективной мощной системой приточно-вытяжной вентиляции, то пары хлора после обработки воды сохраняются в атмосфере помещения, как минимум двое-трое суток (в зависимости от зеркала испарения воды).

При обработке бассейна озоном комплексный показатель токсичности воды обычно снижается в 2-2.5 раза благодаря удалению не только имеющейся в воде хлорорганики, но и ионов Al, Pb, Hg, а также уничтожению практически всех видов белковых бактерий. Озонирование избавляет воду бассейна от вирусов, кишечной палочки, цист, ооцит, спор и простейших, а неиспользованный свободный кислород растворяется в воздухе помещения, а не нависает над поверхностью зеркала воды, как пары хлора. Озон разрушает жировые отложения и плесень на стенках чаши, а за счет разложения соединений, придающих цвет и мутность воде буквально «на глазах» делает бассейн голубым, прозрачным и визуально глубоким. Отдельно нужно отметить, что при наличии в воде озона происходит флокуляция загрязнений органического происхождения до размеров фракций, делающих работу песчаных фильтров в бассейне особенно эффективной.

Однако нужно понимать, что озон не является «безвредным» газом для организма человека. Высокая окисляющая способность озона обусловила нормирование ПДК газа в атмосфере и воде, и использовать озонатор для обработки воды нужно только в комплексе с мероприятиями по контролю и корректированию остаточных концентраций озона в воде и воздухе помещения (в случае крытых бассейнов).