Озонирование воды - что это, как и зачем нужно?

Озон - очень сильный окислитель, сильнее гипохлорита в 4 раза и кислорода в 5 раз. Это аллотропная модификация кислорода, состоит из трех атомов кислорода (О3).
Озон генерируется из кислорода с помощью специального электрического разряда.

Озон очень эффективен и прост в эксплуатации.
Озонирование не требует никаких расходников, кроме электроэнергии. Он вырабатывается и сразу используется прямо в станции. Станции укомплектованы всем необходимым для генерации, растворения и утилизации отработанного газа.

Озон эффективно удаляет большое количество загрязнителей, таких как:
Запах
Привкус
Цветность
Мутность
Бактерии
Вирусы
Водоросли
Плесень
Сероводород (H2S)
Радон (Rn)
Растворенное железо
Растворенный марганец (Mn)
Цианиды (по CN(-))
Окисляемость перманганатная
Аммиак
Нитриты (по NO2)
Нефтепродукты
Органический углерод
Поверхностно-активные вещества (ПАВ)
и многое другое

Озонирование:
+ Озон генерируется на месте, его не требуется, закупать, перевозить и хранить.
+ Озон сильнее большинства окислителей, и потому крайне эффективен
+ При озонировании не поступает никаких посторонних соединений
+ Остатки озона в течение нескольких минут самопроизвольно разлагаются обратно в кислород
- По сравнению с аэрацией и реагентной обработкой, начальная стоимость оборудования выше, но за короткое время эти вложения полностью окупаются и в итоге озонирование обходится дешевле.

Аэрация:
- Низкая растворимость. Растворению кислорода из воздуха препятствует азот и углекислый газ.
- Низкая эффективность. Воздух способен удалить только легкоокисляемые соединения
- Не обладает дезинфицирующими свойствами.
- Происходит дополнительное заражение воды микроорганизмами. присутствующими в воздухе.
- Происходит стимуляция роста микрофлоры, внутренняя поверхность трубопроводов, фильтров и резервуаров покрывается склизкой студенистой бактериальной пленкой.
- Стимулирует рост водорослей.
+ Дешевизна оборудования

Хлорирование (и другие реагенты):
- Постоянно требуется закупать
- Постоянно необходимо следить за уровнем реагента и пополнять его.
- Требуется хранить с соблюдением условий безопасности при хранении (Приказ Ростехнадзора от 03.12.2020 N 486 )
- При хлорировании в воде образуются промежуточные токсичные растворимые хлор-соединения, которые очень сложно убрать в дальнейшем.
- Вода приобретает резкий едкий запах.
- Хлор-соединения негативно влияют на здоровье.
+ Относительная простота оборудования и эффективность окисления

Все дело в том, что раньше для синтеза озона требовалось громоздкое и мощное оборудование:

• применяли осушенный воздух (со всем необходимым для его подготовки тяжелым и дорогим оборудованием).

• Сами генераторы озона были громоздкими, затрачивали большое количество энергии (более 20 Вт на синтез 1 г озона), а из-за того, что воздух на 78% состоит из азота, который тоже подвергается распаду под действием электрического разряда, в газовой смеси появлялись заметные примеси оксидов азота, которые при взаимодействии с водой давали азотную кислоту, снижающую эффективность очистки и ускоряющую разрушение оборудования.

• Для синтеза озона требовался большой поток газа (не менее 1200л/ч для синтеза 1 г/ч озона). Для растворения такого объема газа требовались высокие резервуары из нержавеющей стали.

• Концентрация озона в рабочем газе не превышала 20 мг/л, а зачастую находилась в диапазоне 2-5 мг/л. Из-за низкой концентрации эффективность растворения составляла не более 50%, а в безнапорных системах - около 15%. Остальной же газ, с таким трудом полученный, просто улетал.

Надо отметить, что синтез озона из воздуха до сих пор находит применение в озонаторах воздуха и бытовых озонаторах воды. В промышленности же эта технология практически полностью ушла в прошлое.

• Появились заводы, массово производящие компактные, надежные и эффективные генераторы озона, и с каждым годом темпы улучшения генераторов возрастают.

• Энергоэффективность генераторов увеличилась в несколько раз, сейчас есть генераторы, затрачивающие на синтез 1г озона не более 7 Вт.

• Появились компактные, надежные и дешевые генераторы кислорода (кислородные концентраторы) - это аппараты, разделяющие воздух на азот и кислород, при этом они не требуют расходных материалов. Подобные аппараты сегодня широко распространены в медицине.

• За счет использования концентрированного кислорода эффективность и синтеза и растворение озона увеличилось в несколько раз. В наших установках озонирования степень растворения озона составляет 90-99%. Кроме того, оксиды азота в рабочем газе практически отсутствуют.

• Ухудшение качества воды, ужесточение требований по качеству воды для потребления, а также развитие культуры потребления воды требуют внедрения более эффективных и технологичных методов очистки, таких, как озонирование.

За счет развития технологий, озонирование стало в разы доступнее, а потому, с каждым годом все больше предприятий переходят на эту технологию. Например, большинство предприятий, разливающих бутилированную воду, применяют озон для очистки, дезинфекции и консервации воды, потому что только озонирование позволяет решить большинство задач, в том числе проблему роста водорослей (когда бутылки зеленеют).

Тому есть несколько причин:

1. Технологов и производителей оборудования, кто может правильно рассчитать требуемую дозу и собрать аппарат, который будет надежно и качественно выполнять свою работу, в нашей стране в сотни раз меньше, чем тех, кто привык применять традиционные аэрацию и реагентную очистку.
2. Основная масса потребителей просто не знают или мало осведомлены о данной технологии, однако, информации становится все больше, а потому и озонаторы перестают быть чем-то диковинным.
3. Капитальные затраты на установки озонирования выше, по сравнению с традиционной аэрацией, хлорированием и УФ-обработкой, что в начале отпугивает заказчиков. Однако, со временем приходит осознание, что для решения тех же задач, что позволяет решить озонирование, потребовался целый комплекс аппаратов и постоянные расходники к ним, что уже через год становится в сумме дороже, чем если бы установили озонирование.

В целом, можно ожидать, что в недалеком будущем озонаторы станут столь же привычной и необходимой вещью, как, например, микроволновая печь.

Несмотря на то, что озон был открыт еще в 1840г., а первая промышленная станция озонирования воды запущена 1907г. во Франции, популярность данной технологии стала возрастать только последние 30 лет.