1. Озонирование питьевой воды.

1.1.Основные направления применения озона при очистке воды.

Интерес к применению озона при подготовке питьевой воды объясняется тем, что озон как сильнейший окислитель имеет ряд преимуществ перед другими реагентами. Озонирование не только обеспечивает быстрое и надёжное обеззараживание, но вызывает и весьма значительное улучшение органолептических свойств воды, т.к. в результате обработки озоном устраняются привкусы и запахи, цветность воды. Кроме того, возрастает содержание растворённого кислорода, что возвращает очищенной воде одно из основных свойств, характеризующих чистые природные источники.

В некоторых случаях озонирование может быть использовано с главной целью - устранения неприятных привкусов и запахов воды загрязнённых поверхностных источников, которые иногда приходится применять для хозяйственно-питьевого потребления. Воды незагрязнённые, но имеющие значительную цветность, могут быть обесцвечены с помощью озона, действие которого в этом отношении является весьма эффективным.

Озонирование также позволяет удалять из воды железо и марганец в тех случаях, когда деферризация и детонганация с помощью общеизвестных методов не дают достаточно удовлетворительных результатов.

Наконец, озонирование является почти незаменимым способом обеззараживания минеральных вод («Нарзан», «Боржоми» и т.д.), а также при производстве фруктовых вод (например, лимонада и т.д.).

1.2. Обеззараживание воды озоном.

1.2.1. Бактерицидное действие озона.

С гигиеничной точки зрения метод озонирования воды имеет существенные преимущества благодаря высокому окислительно-восстановительному потенциалу бактерицидного действия.

Доза озона, необходимая для обеззараживания воды, варьируется в зависимости от содержания в воде органических веществ, от температуры воды и от величины активной реакции воды (рН).

Прозрачная и чистая ключевая вода и воды горных рек, малозагрязнённые посторонними примесями, требуют примерно 0,5 мг/л озона. Вода, поступающая из открытых водохранилищ, может вызывать расход озона до 2 мг/л. Средняя доза озона составляет 1 мг/л.

Экспериментальные исследования показали, что с повышением температуры воды необходимо также увеличивать дозу озона.

При изучении влияния активной реакции воды на обеззараживающее действие озона было установлено, что увеличение рН более 7,1 сопровождалось значительным уменьшением коэффициента использования озона водой.

Продолжительность контакта озоно-воздушной смеси с обрабатываемой водой колеблется от 5 до 15 минут сообразно с типами установок и их производительностью, (при повышении температуры время контакта увеличивается).

Хлор и озон на бактерии влияют не одинаково. При увеличении интенсивности хлорирования происходит прогрессивное отмирание бактерий. Между тем, при озонировании обнаруживается внезапное бактерицидное действие озона, соответствующее определённой критической дозе, равной 0,4-0,5 мг/л. Для меньших доз озона его бактерицидность незначительна, но и как только достигается критическая доза, отмирание бактерий становится сразу резким и полным. Последние исследования механизма озонирования показали, что действие его происходит быстро при условии поддержания нужной концентрации в течение определённого времени. Это действие обусловлено озонированием массы бактериальных протеинов в процессе каталитического окисления. Между тем, хлор производит только выборочное отравление жизненных центров бактерий, причём довольно медленное из-за необходимости длительного времени для диффузии в цитоплазме.

На обеззараживающее действие озона влияет цветность воды, так озонирование неосветлённой воды неэкономично и неэффективно, так как большие количества озона расходуются на окисление веществ, которые могут быть задержаны обычными очистными сооружениями. Обработка воды озоном целесообразна только после её осветления, а так же фильтрования (доза озона уменьшается в 2-2,5 раза, чем для нефильтрованной воды).

Исследования показали, что из бактерий, кишечная палочка оказалась наиболее устойчивой к действию окислителей из всей группы кишечных бактерий, быстро погибает при озонировании. Также эффективно использование озонирования в борьбе с возбудителями брюшного тифа и бактериальной дизентерии.

1.2.2. Действие озона на споры, цисты и другие патогенные микробы.

Озон обладает высокой эффективностью в уничтожении спор, цист и многих других патогенных микробов. Исследования показали, что действие озона на указанные организмы является всегда наиболее быстрым и результативным. В частности споры уничтожаются в воде озоном в 3000 раз быстрее, чем хлором.

Опыты показали, что озон обладает высоким спорицидным эффектом. Озон пропускали в течение определённого времени через воду дистиллированную, водопроводную, колодезную, речную и прудовую, заражённую спорами антропоида. Полное обеззараживание загрязнённых естественных вод, содержащих до 10000 спор антропоида в 1 мл, достигалось после пропуска озона через воду в течение 1 часа. Также была установлена прямая зависимость величины озонопоглощаемости воды от степени её загрязнения, чем чище вода, тем меньше озонопоглощаемость. Уничтожение спор озонированием происходит значительно быстрее, чем при хлорировании.

1.2.3. Воздействие озона на вирусы.

Озон оказывает резко выраженное, быстрое и радикальное воздействие на многие вирусы. Механизм этого явления объясняется полным окислением вирусной материи.

По данным исследованиям известно, что возбудители полиомиелита уничтожаются озоном за 2 минуты при концентрации 0,45 мг/л, тогда как при хлорировании дозой 1 мг/л для этого потребуется 3 часа.

1.3. Обесцвечивание воды озонированием.

Цветность воды, свойственна природным источникам, имеющим примесь болотных вод. В них всегда содержатся павенные гумусовые вещества, представленные коллоидными частицами гуминовых кислот, которые дают воде желтоватый оттенок разной интенсивности.

Обесцвечивающее действие озона объясняется окислением соединений, вызывающих цветность воды; они превращаются в более простые молекулы, не имеющие окраски. Потребная доза озона зависит от необходимой степени обесцвечивания, причём увеличение расхода его происходит непропорционально.

При озонировании гуминовых кислот происходит не только окисление гидроксильных групп и боковых цепочек до соответствующих карбоксильных соединений, углекислоты и летучих кислот, но также и разрыв связей молекул по месту мостиков, соединяющих арапатические ядра. При этом образуются низкомолекулярные соединения типа сульфокислот. Разрушение бензольных ядер протекает через стадию образования щавелевой кислоты.

Надо указать ещё одну особенность обесцвечивания воды озоном. Озонирование придаёт воде отчётливый голубой оттенок, а хлорирование - зеленоватый оттенок.

1.4. Универсальный характер действия озона.

Изложенное выше показывает, что озонирование представляет собой единственный современный метод обработки воды, который действительно универсален, поскольку он проявляет своё действие одновременно в бактериологическом, физическом и органолептическом отношении.