Озонаторные установки

- удаление привкусов и  запахов (почвы, плесени, травы,  рыбы и др.), продуцируемых различными  водными организмами.

Установлено, что эти загрязнения (п. п. 2.1.1. и 2.1.2) практически не задерживаются на традиционных сооружениях очистки воды, однако, они разрушаются озоном и удаляются при фильтрации на активных углях.

Следует отметить, что только одним озонированием так же, как  только сорбционной очисткой, не всегда удается обеспечить требуемую эффективность  очистки воды. Наиболее целесообразным в большинстве случаев является использование озона в сочетании  с заключительной сорбционной очисткой на фильтрах с активным углем.

2.1.3. Очистка подземных  вод - для удаления неорганических  соединений, таких как железо, марганец, сероводород, и для обеззараживания  воды.

2.1.4. Частным случаем применения  озона является его использование  в плавательных бассейнах (как  спортивных, так и общего пользования)  для обеззараживания и существенного  повышения органолептических свойств  воды.

2.1.5. И, наконец, поскольку  озон является более эффективным,  чем хлор, дезинфицирующим реагентом  в отношении спор и вирусов,  то в отношении обеззараживания  его роль более существенна.  Так, по данным специалистов  фирмы «Дегремон» в случаях эпидемий холеры и неизвестной ранее «болезни легионеров», которая вызывается бактериями Legionella pneumophila и одноклеточными Giardia, только озонирование может гарантировать необходимую степень обеззараживания.

 

2.2. Принципиальные  технологические схемы применения  озона и на водоочистных станциях.

В зависимости от качественного  и количественного состава загрязнений  водоисточника возможны различные варианты применения озона в технологической схеме очистки воды (рис. 1 и 2).

На рис. 1 представлена традиционная схема очистки воды с отстойниками и фильтрами, на рис. 2 - схема с контактными осветителями.

Одноступенчатое озонирование: использование озона на стадии предварительного окисления воды или после коагуляционной ее очистки перед песчаными или угольными фильтрами.

Двухступенчатое озонирование: предварительное озонирование и  озонирование после коагуляционной обработки воды.

Трехступенчатое озонирование: предварительное озонирование, после  коагуляционной обработки и озонирование после полной очистки воды.

Первичное озонирование (предозонирование) проводится с целью окисления легкоокисляемых органических и неорганических загрязнений, улучшения процесса коагулирования, а также для частичного обеззараживания воды. В этом случае исходная вода обрабатывается небольшими дозами озона.

Вторичное озонирование воды позволяет осуществить дальнейшее более глубокое окисление оставшихся загрязнений и, кроме того, повышает эффективность сорбционной очистки  и продлевает срок службы активного  угля до регенерации, в данном случае озон вводится перед песчаными или  угольными фильтрами.

Заключительное озонирование очищенной воды (постозонирование) обеспечивает полное обеззараживание и улучшает органолептические показатели воды.

По числу мест введения озона устанавливаются контактные камеры, в которых происходит смешение озоновоздушной смеси с водой. Для городских водоочистных станций обычно используют барботажные бассейны; в качестве диспергаторов могут применяться металло-керамические трубы (или пластаны) или специальные насадки из нержавеющей стали, устанавливаемые на трубопроводах.

Рис. 1. Применение озона на станциях с двухступенной схемой очистки воды:

1 - подача речной воды; 2 - первичное озонирование; 3 - первичное хлорирование (при необходимости); 4 - ввод коагулянта; 5 - смеситель; 6 - отстойник (или осветлитель со взвешенным осадком); 7 - вторичное озонирование; 8 - песчаный фильтр; 9 - угольный фильтр; 10 - третичное озонирование; 11 - вторичное хлорирование; 12 - резервуар чистой воды; 13 - подача питьевой воды потребителю

Рис. 2. Применение озона для очистки воды на станциях с контактными осветлителями:

1 - подача речной воды; 2 - первичное озонирование: 3 - первичное хлорирование (при необходимости); 4 - ввод коагулянта; 5 - входная камера; 6 - сетчатый барабанный фильтр; 7 - контактный осветлитель; 8 - вторичное озонирование; 9 - угольный фильтр; 10 - третичное озонирование; 11 - вторичное хлорирование; 12 - резервуар чистой воды; 13 - подача питьевой воды потребителю

Контактные камеры могут  работать как в противоточном, так  и в прямоточном режимах, причем при противоточном методе смешения коэффициент использования озона повышается до 0,93 - 0,97.

В состав комплекта оборудования озонаторной станции входят: компрессоры, установки для очистки и осушки воздуха, генераторы озона, силовые  энергетические установки, приборы  КИПиА и аппарат каталитического разложения озона.

2.3. Обоснование  типоразмерного ряда озонаторного оборудования.

С целью установления ориентировочного требуемого количества озона для  типовых производительностей водоочистных станций, а также обоснования  типоразмерного ряда озонаторов были выполнены расчеты для всего принятого в типовом проектировании ряда производительностей от 1,6 до 200 тыс. м³/сут.

Требуемые дозы озона были приняты средними на основании многочисленных исследований по обработке воды озоном в реальных условиях.

Были рассмотрены следующие  варианты:

среднезагрязненные источники водоснабжения - доза озона - 4 мг/л;

сильнозагрязненные источники  водоснабжения - доза озона - 7 мг/л;

подземные и поверхностные  водоисточники, характеризуемые высокой цветностью (до 150 - 200 град) - доза озона изменяется в пределах от 15 до 20 мг/л.

 

Таблица 1

Расчетные данные для водоочистных станций

Водоисточник	Доза озона, мг/л	Производительность озонаторного оборудования в кг/ч для водоочистных станций производительностью, тыс. м3/сут
		1,6	3,2	5,0	8,0	12,5	20	32	40	50	100	200
Среднезагрязненный	4	0,26*	0,53	0,84	1,33	2,1	3,33	5,33	6,7	8,4	16,7	33,4
Сильнозагрязненный	7	0,46	0,93	1,5	2,33	3,7	5,83	9,33	11,7	14,7	29,2	58,4
Водоисточник с высокой цветностью воды	15 - 20	1 - 1,32	2 - 2,64	3,2 - 4,2	5 - 6,6	7,8 - 10,4	12,5 - 16,7	20 - 26,6	25 - 33,4	31,5 - 42	62,5 - 93	125 - 166

 * Производительность озонаторов указана без резерва

 На основании данных одиночной производительности выпускаемого оборудования был определен предпочтительный типоразмерный ряд озонаторных установок, который был сгруппирован в следующем виде: 1 - 4; 5 - 7,5; 10 - 15; 30 и 50 кг/ч.

Расчетные данные сведены  в табл. 1.

Из результатов табл. 1 видна условная производительность озонаторного оборудования для различных производительностей станций и разного качества воды водоисточников. Это необходимо для выполнения ориентировочных расчетов и некоторого представления о реальных затратах.

 Если полученные данные соотнести к единичной производительности озонаторного оборудования, то можно будет выбрать необходимое для данного случая оборудование с указанной в табл. 2 единичной производительностью.

Таким образом, представленные в данном разделе данные могут  быть использованы для предварительного обоснования технической (а не технологической) возможности применения озонаторного оборудования и выполнения предварительных  технико-экономических расчетов.

Таблица 2

Необходимость в  озонаторном оборудовании определенной единичной производительности для  водоочистных станций

2.4 Краткая характеристика  выпускаемого озонаторного оборудования.

Водоисточник	Производительность очистных сооружений в тыс. м3/сут для озонаторов с единичной производительностью, кг/ч
	1 - 4	5 - 7,5	10 - 15	30	50
Среднезагрязненный	1,6 - 12,5	20 - 40	50 - 100	100 - 200	-
Сильнозагрязненный	1,6 - 12,5	12,5 - 32	32 - 100	100 - 200	200
Водоисточник с высокой цветностью	1,6 - 5,0	8 - 12,5	12,5 - 32	32 - 100	50 - 200

 

 

К настоящему времени специалистами МГУ, МЭИ, ВЭИ, Дзержинского НИИхиммаша, институтами РАН, Полтавским НИИ эмальхиммаш и др. разработаны научные основы создания нового высокопроизводительного озонаторного оборудования. Это позволило перейти к решению практических вопросов, созданию и промышленному выпуску новых образцов озонаторного оборудования.

Разработкой и организацией выпуска озонаторного оборудования занимаются различные организации, в т.ч. объединение МПК «Эврика» (г. Нижний Новгород), НПО «Наука» совместно с МВТУ им. Баумана, предприятия г. г. Троицка, Томска и многие другие организации.

Среди изготовителей озонаторного оборудования наиболее предпочтительными  по имеющимся мощностям и производственному  потенциалу являются:

- АО «Курганхиммаш»;

- ГКНПЦ им. В.М. Хруничева  ракетно-космический завод (г.  Москва);

- Малое предприятие «Экоинформсистема» (г. Москва);

- АО «Экологические системы» (г. Москва);

- Воронежский КБ химавтоматики совместно с ТОО «ВАТИ» (г. Воронеж);

- Дзержинский институт  «НИИхиммаш».

Указанные заводы выпускают  различные по производительности, конструкции, качеству изготовления оборудование; с разной степенью готовности производства к выпуску; имеющие различные  стоимостные показатели и разные подходы к конструированию (например, частота тока, материалы трубок, размеры устройств и пр.).

В общем виде можно отметить следующее:

- наиболее освоено производство  озонаторов на АО «Курганхиммаш»;

- озонаторы курганского  завода работают, в основном, на  промышленной частоте - 50 Гц (за  исключением озонаторов производительностью  15 кг/ч - до 650 Гц); АО «Экологические  системы», КБ ХА выпускают оборудование  с повышенной частотой (1000 - 2500 Гц); ГКНПЦ им. М.В. Хруничева ракетно-космический  завод - на высокой частоте  (4000 Гц).

Известно, что принятая для  работы частота определяет габариты оборудования и затраты электроэнергии на синтез озона:

- предприятие «Экоинформсистема», Воронежский КБ ХА выпускают оборудование с единичной производительностью от 1 до 5 кг/ч, остальные предприятия готовы выпускать оборудование любой производительности;

- наименьшую стоимость  оборудования имеет Курганский  завод и Дзержинский НИИхиммаш, большую стоимость имеют ГКНПЦ им. М.В. Хруничева ракетно-космический завод и КБ ХА;

- АО «Экологические системы»  предлагает выпускать оборудование  совместно с фирмой «OZONIA» (Швейцария).

До настоящего времени  заводы-изготовители выпускали только единичные образцы оборудования по индивидуальным заказам предприятий; массового серийного выпуска  озонаторного оборудования не производится. Это было связано с неготовностью  водоканалов (в основном, по финансовым причинам) заказывать на заводах и  внедрять у себя озонаторные установки.

Поэтому широкого опыта применения и эксплуатации отечественного озонаторного оборудования в Украине не имеется.

Наибольший интерес представляют озонаторы, работающие на кислороде, что  позволит вдвое повысить производительность и снизить энергозатраты существующего оборудования, работающего на обычном воздухе. Однако это потребует устройства на водоочистных станциях достаточно опасного в части взрыво- и пожароопасности оборудования, что является существенным препятствием к использованию кислорода.

Поэтому наиболее предпочтительным является использование привозного кислорода в тех случаях, когда  поблизости имеются кислородные заводы.

Из зарубежных фирм на отечественном  рынке наиболее известны французские  фирмы «Трейлигаз» (на оборудовании которого работают водоочистные станции г. г. Москвы, Нижнего Новгорода, Киева, Минска) и фирма «Дегремон», швейцарская фирма «Озониа».