Книга "Бассейн от "А" до "Я" Инструкция к действию

Feature image

14.7- Озонаторы.


1.7     Озонаторы.

Первые опыты озонирования проводили во Франции больше столетия назад. В 1893 в Голландии впервые применили озон для обработки питьевой воды. Менее чем 100 годами позднее озон стали использовать для обработки воды бассейнов. Озонирование воды бассейнов начали применять в Европе в 1960 г. В схеме использовали реагенты для флокуляции взвешенных веществ, фильтрование и гашение остаточного озона на угольных фильтрах. При этом добавляли хлор в концентрации 0,2-0,5 мг/л.

Озон обладает выраженным споро-, бактерио- и вирулицидным действием. В литературе отсутствуют данные о существовании озоноустойчивых микроорганизмов. Его недостатком является отсутствие эффекта последействия (в статическом режиме, без “подкачки” его концентрация быстро снижается, и через десятки минут не обнаруживаются даже следы, - иногда спектрально регистрируются следы перекиси водорода). Поэтому рекомендуют сочетать озон с малыми дозами других дезинфектантов. Например, озонирование проводят в присутствии ионов брома и эффективного количества азотсодержащего вещества, способного удалять гипобромид-ион. В воде образуется устойчивое к озону N-Br-соединение, обладающее бактерицидным свойством и подавляющее каталитическую реакцию разложения озона гипоброматом.

Другим способом постоянной дезинфекции является введение электролитически растворенного серебра после фильтрации и озонирования.

Появление малых количеств озона в воздухе (до 55 мкг/м3) способствует выполнению физической работы и активизирует восстановительные процессы. При озонировании воды в бассейне до 1 мг/л, в воздухе концентрация не превышает 15 мкг/м3.

С применением озона связаны многие особенности технологии. Например, увеличение концентрации бикарбонатов (щелочности) замедляет скорость распада озона. В связи с этим сейчас рассматриваются новые принципы очистки воды с повышенным pH.

Растворенные органические вещества удаляются при окислении озоном. Происходит уменьшение количества питательных для бактерий веществ и сокращается контактное время дезинфекции. Благодаря подготовительной аэрации воды при озонировании очень маленькие пузырьки всплывают через слой воды, суспендируют твердые частицы грязи и уносят их на поверхность, где удаляются через скиммер. Дезинфекция озоном улучшается при увеличении концентрации и контактного времени. Органика окисляется до озонидов и окислов, а неорганика - до высших степеней окисления. Окисленная органика и поливалентные катионы могут комбинироваться, образовывать конгломераты и оседать из раствора в виде осадка. Многие органические вещества окисляются до своего рода золы, которая может быть весьма тонкой и требовать тщательной фильтрации. Если этого не делать, за неделю вода зрительно помутнеет.

К сожалению, эта зола имеет цвет - зеленоватый или коричневый, и, часто, обманчиво воспринимается как водоросли. Впрочем, она легко движется в воде и может даже оседать в тихих местах, оставляя воду идеально чистой. Для открытых бассейнов проблема заостряется ввиду активизации роста водорослей с высокой стойкостью к озону. Может помочь бром.

Озон, конечно, не самый  дешевый способ обработки воды, но так как он воздействует на множество веществ и имеет много функций, его применение становится экономически оправданным.

Озон окисляет примеси не оставляя нежелательного продукта, который бы добавлялся к растворимому остатку или вызывал бы резкое изменение рН. Он окисляет органику, неорганику, удаляет железо (переводя его в нерастворимые формы, что очень часто заметно в бассейнах возле донных форсунок в виде рыжих пятен при применении некачественного неочищенного гипохлорита натрия, который нынче разливают некоторые фирмы, выдавая за качественный зарубежный продукт), дезинфицирует воду и действует как флокулянт.

При окислении неорганики происходит окисление железа  и магния до нерастворимых окислов. Проблема их удаления скорее эстетическая, чем гигиеническая. Однако, существуют стандарты на их растворимые формы, потому что есть железо - и магний окисляющие бактерии, рост которых в воде ухудшает ее состояние.

Озон более эффективен в окислении железа, - он будет окислять его сначала до атаки магния - явление, которое будет влиять на необходимую дозу  и время контакта. Поэтому надо знать все о воде, которую собираются очищать.

Вкус и запах воды могут возникнуть как из-за органики, так и неорганики. Органика чаще всего представлена водорослями. Ее окисление убирает вкус, запах и цвет воды, которые возникают по большей части из-за гуминовых веществ, содержащихся в почве. Озонирование удаляет от 90 до 95 % органики (и цвета).

Дозировка озона. Озон имеет ряд преимуществ перед хлором как дезинфектант. Он воздействует на окислительно-восстановительную систему бактерий и на их протоплазму, тогда как хлор разрушает только ферменты микробной клетки. Этим можно объяснить более активное действие на вирусы, которые не имеют ферментных систем. При озонировании принят критерий надежности обеззараживания, рекомендованный ГОСТ 2874-73 (коли-индекс 3, коли-титр 300). Существует критическая доза озона (0,3-0,4 мг/л), выше которой бактерицидное действие его резко возрастает и достигается полное обеззараживание в отличие от хлора, обеззараживающее действие которого монотонно возрастает с увеличением дозы.

Обеззараживающее действие быстрее хлора в 20 раз. Влияние рН и температуры значительно меньше, чем на хлор.

Доза озона и время его контакта с водой изменяются в довольно широких пределах и зависят от условий обработки. Влияют температура, концентрация озона, способ распределения озона в воде, наличие и высота контактных емкостей, концентрация загрязнений.

Озон вводят в предварительно отфильтрованную воду. В этом случае расход озона уменьшается в 2-3 раза.

При обработке озоном щелочность, рН, показатель стабильности и свободная углекислота  не изменяются.

Преимущества озонирования воды в бассейнах

Озон не представляет опасности для здоровья, и безвреден для окружающей среды. Озон не портит одежду для купания и волосы.

Озонирование воды не изменяет рН воды.

Озон обеззараживание воду в 300 раз быстрее хлора, а также не создает вредных побочных химических соединений.

Озонатор воды — это безвредная и безопасная очистка воды.

Более чем столетие европейские страны используют озонирование как предпочтительный метод очистки воды. Озон намного отличается от традиционных хлор - и бромсодержащих химикатов. Главное отличие озона в том, что производится он из окружающего воздуха, — очищает и обеззараживает воду — и превращается в кислород.

Озон разлагает органические загрязнения, делает их нерастворимыми, способствует их укрупнению и, таким образом, увеличивает эффективность песчаных фильтров для очистки воды.

Озон позволяет достичь 100% дезинфекцию. Правильно подобранная система озонирования убивает все бактерии и вирусы, а также, плесень.

Озонирование воды придает воде свежесть и прозрачность. После озонирования весь неиспользованный озон медленно превращается в обыкновенный кислород и остается растворенным в воде до момента насыщения воды кислородом. Это делает воду в бассейне чистой, сверкающей и привлекательной.

Отсутствие неприятных и вредных запахов. Если нерастворенный газообразный озон легко отделяется от обработанной воды, то пары хлора постоянно находятся над поверхностью воды бассейна.

Есть одно «но» в насыщении воды кислородом. При насыщении воды кислородом, в ней происходит развитие аэробных бактерий. Поэтому кроме озона, в воде должен быть другой дезинфектант, который имеет длительное действие и предотвращает их рост. Таким дезинфектантом выступает хлор, бром, ионы меди и серебра.

Озон оказывает антикоррозийное и антинакипиевое действие. Озонирование воды предотвращает образование солей кальция и удаляет существующий меловой налет, снижает коррозию металлов на открытом воздухе, очищает и предотвращает образование жирного осадка на стенках бассейна.

Озонирование воды экономически выгодно. Правильно выбранная система озонирования воды оправдывает расходы по ее покупке уже через 1-2 года за счет экономии средств на химикаты и очистительные процедуры. Польза здоровью от озонирования не может быть измерена в денежном выражении.

Озон придает воде прозрачность и голубой оттенок. Важным преимуществом является также эстетическая полноценность бассейна с озонированной водой - прозрачной и голубой. Также можно с уверенностью сказать, что нам неизвестны какие-либо негативные последствия после плавания в воде, прошедшей озонирование.

 

Существует два принципиальных параметра при использовании озонирования в плавательных бассейнах, которые необходимо учитывать при расчёте производительности оборудования:

1. доза озона в воде должна обеспечивать дезинфекцию воды и удаление органики;

2. концентрация растворённого озона в воде безопасна для пловцов, но несовместима с жизнедеятельностью бактерий и вирусов.

Доза озоновой обработки варьируется в различных нормативных документах в пределах от 0,4 до 1 мг озона/л и зависит от времени обработки и температуры воды. Концентрация остаточного озона на входе в чашу бассейна регламентируется в диапазонах от 0,05 -0,15 мг/л.

Практически по всем стандартам озонирование применяется как основной метод дезинфекции, при условии, что в бассейне система фильтрации обеспечит 4-х кратный водообмен за сутки.

Существует несколько видов схемных решений по применению озонирования в водоподготовке бассейна.

1. Озонирование бассейна с малой дозой обработки воды.

В таких системах применяются озонаторы с малой производительностью и низкой концентрацией озона в озононесущем газе.

Схема водоподготовки выглядит следующим образом:

 

 

В данных системах для наработки озона чаще всего применяется озонаторы на основе ртутных УФ-ламп или слабые разрядные озонаторы. Обработке озоном подвергается вся вода, проходящая через контур фильтрации. Производительность системы подбирается исходя из производительности фильтрационных насосов и допустимой концентрации озона на выходе из подач в бассейне. В СанПине 2.1.2.1188-03 данная норма прописана и соответствует 0,1 мг/л.

То есть, на каждые 10 м3/ч производительности насосной группы, установка должна быть производительностью не более 1 г/час.

Но данной концентрации (0,1 мг/л) недостаточно чтобы обеспечить полную очистку воды за непродолжительное время жизни озона (период полураспада 15-30 мин), поэтому при таком схемном решении озонирование используется в качестве дополнения к реагентной обработке воды.

 

2. Обработка воды высокой концентрацией озона с последующей деструкцией на угольном фильтре.

Такой метод широко применяется во всём мире, но имеет один недостаток – в чашу бассейна озон не попадает вообще и поэтому последействие обеспечивается дополнительной обработкой реагентами.

Схема водоподготовки:

 

 

В данной системе на озонирование отбирается только часть воды – ¼ мощности фильтрующего контура, при условии, что водообмен в бассейне происходит не более, чем за 6 часов.

В контактной камере вода насыщается озоном до концентрации 1 мг/л. Сама же контактная камера должна обеспечивать время нахождения в ней обрабатываемой воды не менее 5 минут, поэтому эти камеры часто имеют большие размеры. Такая высокая концентрация озона позволяет ударно обеззаразить воду от всех видов бактерий и вирусов.

Перед тем как вернуться в основную магистраль обработанная вода поступает на угольный фильтр для полной деструкции озона.

Для расчёта производительности озонового оборудования при такой схеме водоподготовки необходимо исходить из объёма бассейна. Каждый объём воды за сутки должен получить дозу обработки не менее 1 г/м3. То есть расчёт можно представить в формуле Vобъём бассейна/24. Отсюда следует правило, что на каждые 25 м3 объёма бассейна озоновая установка должна обеспечивать производительность по озону не менее 1 г/час при протоке обрабатываемой воды 1м3/час.

 

3. Озоновая обработка с последующей УФ-активацией озона.

В данных системах часть воды, отобранная из фильтрационного контура обрабатывается повышенной дозой озона (0,4-1 мг/л). С последующей УФ-активацией процессов окисления.

Такая активация производится УФ излучением от ртутных ламп на длине волны 254 нм, что позволяет перевести избыточное количество озона в короткоживущие и высокоактивные радикалы ОН*.

Схема подготовки озон + УФ-активация:

 

 

Применение УФ-активации позволяет отказываться от использования габаритных контактных камер, оставив только систему растворения озона в воде.

Подобрав нужные параметры УФ излучения, можно обеспечить после ударной озоновой обработки поддержание остаточной концентрации озона в подачной магистрали (не более 0,1 мг/л). Такое количество озона обеспечивает безопасность купальщиков, но несовместимо с жизнедеятельностью бактерий и вирусов.

Причём в такой схеме возможно временное отключение УФ установки с целью ударной обработки стенок чаши бассейна во время отсутствия купальщиков.

Производительность установки рассчитывается таким же образом, как и в предыдущей схеме и зависит от объёма бассейна. На каждые 25 м3 объёма бассейна производительность озоновой системы должна быть в пределах 1 г/час, но не более.

Такие системы в настоящее время достаточно широко применяются как в России, так и за рубежом.

Применение радикалов ОН- в водоподготовке обеспечивает протекание естественных процессов окисления, существующих в природе. Во многих международных стандартах уже введено понятие Advanced Oxidation Processes (AOP). Это безопасная и наиболее эффективная методика обработки воды.

В настоящее время самые эффективные устройства для реализации процессов АОР основаны на использовании излучения в области вакуумного ультрафиолета на длине волны 172 нм от эксимерных ксеноновых ламп. Такие системы позволяют получать ультра чистую воду.

 

На следующих рисунках представлены схемы включения озоновых установок в скимерном и переливном бассейнах.

 

 

Схема подключения системы озонирования для скиммерного бассейна.

 

 

Cхема подключения системы озонирования для переливного бассейна.

 

 

 

 

На следующем рисунке представлена одна из распространенных установок озонирования, которые встречаются у многих фирм.

 

Компактная установка для  дополнительной дезинфекции бассейнов и гидромассажных ванн (Whirlpool). Она включает в себя все необходимые компоненты: сам генератор, повысительный насос, эжектор, деструктор озона, вантус (спускник воздуха), контактная емкость.

 

Краткие характеристики установки:

 

Производительность выработки озона:                         2 g/h     

Потребление мощности:                                      0,125 KW

 Мощность насоса:                                                  7,0 m3/h

Макс. потребление электроэнергии:                  3,2 A

Мощность мотора:                                                 0,3 kW 

Общая потребляемая мощность:                         около 0,8 kW

 Подключение к сети:                                          220-240V, 50 Hz

 Габаритные размеры (ширина x длина x высота): 510 x 390 x 1110 mm

 Вес:                                                                        около 36 kg

 

На следующем рисунке приведена схема врезки системы озонатора в трубопровод бассейна:

 

 

 

 

A  Вывод от бассейна (подающий водопровод)

B  Вывод к открытому каналу

C  Вывод к бассейну (выводящий водопровод)

 1  Компактная озоновая установка.

2  Место забора воды для компактной озоновой установки

3  Место отдачи воды компактной озоновой установки

4  Шаровой кран для регулировки объема воды частичного потока

5  Подводящий трубопровод к компактной озоновой установке 

6  Отводной трубопровод от компактной озоновой установки

7  Теплообменник

8  Фильтровальная установка

9  Фильтровальный насос

10  Контрольный прибор потока воды

 

Состав установки:

 

 

1  Вытяжное устпройство ПВХ со встроенным смотровым окном

2  Озоновый генератор

3  Рабочее номинальное напряжение (индикатор LED)

4  Нарушение режима работы (индикатор LED)

5  Измерение подачи воздуха/ настройка

6  Абсорбционная камера

7  Смотровое окно сифона

8  Опорожнение сифона

9  Опорожнение активированного угля

10  Циркуляционный водяной насос (лопастный насос)

11  Всасывающий патрубок (чистая вода)

12  Отвод (чистая вода)

13  Соединительный шланг (воздушно-озоновая смесь) 

14  Водослив (в канал) с горловиной для сифона

15  Второй вакуумный шаровой обратный клапан

16  Инжектор 4000 g/h, с обратным клапаном мембраны

17  Розетка 230V, 50 Hz. Исключительно для подкачивающего насоса

18  Главный выключатель

19  Смотровое окно смесителя озона (смешивание с водой)

20  Минимальный уровень воды – сифон

21  Типовая табличка

22  Пробка отверстия для полного опорожнения (1/4“)

 

Инжектор Typ 545-4000-1 

 Инжектор [1], через который всасывается озоно-воздушная смесь, снабжен обратной мембраной, предотвращающей попадание воды в озоновый генератор.

 Для дальнейшего сдерживания обратного напора воды непосредственно перед вакуумным соединением инжектора установлен второй шаровой обратный клапан [2]. Стрелка-указатель на шаровом обратном клапане должна показывать вертикально вверх, т.е. в направлении инжектора [3].

 

 

Ввод в эксплуатацию – обслуживание.

Перед вводом установки в эксплуатацию необходимо залить воду в сифон через боковую воронку [1] до метки смотрового окна сифона [2]

 

Активированный уголь уже наполнен заводом-изготовителем. Если верхний край засыпки виден в верхнем смотровом окне [3], то следует досыпать активированный уголь. Для этого следует открыть фиксируемую  крышку [4], отвинтив фиксирующий болт [5].

 

 

 

Смонтировав все детали установки и подсоединив все трубопроводы, проведя все названные работы по первичному вводу в эксплуатацию (раздел 6.0), осторожно открыть шаровой кран забора воды (необходимое условие: циркуляционная установка плавательного бассейна должна работать). После этого следует медленно открыть шаровой кран возврата воды. Реактор установки наполняется водой, воздух выходит через отдушину. Если в смотровом окне наблюдается  проток воды, можно включать циркуляционный насос.

 

После того, как озоновый реактор полностью наполнится или в месте входного давления выступит вода , следует опять воткнуть штепсельную вилку под озоновым генератором [6]. После этого с помощью главного выключателя можно запускать установку.

 Регулятор количества озона в генераторе был установлен заводом на максимальную отметку. Следует обратить внимание на то, чтобы ручка настройки [7] всегда оставалась в максимальном положении 12.

 

Процесс эксплуатации

 Теперь часть потока чистой воды постоянно всасывается подкачивающим насосом, подмешивается озон, подается в реакционный резервуар и затем возвращается в поток чистой воды.  

Неиспользованный озон и балластный воздух (азот, углекислый газ) подаются через автоматический воздушный клапан  на реакционном резервуаре в фильтр с активированным углем, а избыточный озон схватывается там с активированным углем. Незначительные количества остаточного озона в рабочей воде путем разбавления с главным потоком и реактивного разложения снижаются практически на «ноль».

 

Количество воздуха

Пропускная способность воздуха через озоновый генератор составляет около 12 l/min. Такое количество воздуха в виде показания  l/h (л/час) определяется с помощью метки [8] на мензурке воздуха [7]. При расхождении в количестве воздуха оно устанавливается в помощью регулировочного клапана на мензурке [9].

 

Далее установка будет работать в нормальном режиме и не требует регулярного обслуживания в течение 1-2 лет. Нужно, конечно, смотреть, чтобы не появлялся запах озона в техпомещении. Если такое произошло, необходимо заменить активированный уголь в размере 1,3кг.

 

 

Существует еще один метод очень эффективной очистки воды в бассейне - чистка и обеззараживание воды в бассейнах с помощью озонирования и ультрафильтрации.

Принципиальная схема представлена на следующем рисунке:

 

 

Ультрафильтрационные мембраны.

                          

 

Ключевым элементом любой ультрафильтрационной системы очистки воды являются мембранные элементы, поэтому от выбора типа мембран, конструкции мембранных модулей и режима их работы будет зависеть успех работы всей установки.

Ультрафильтрация – это баромембранный процесс, заключающийся в том, что жидкость под давлением «продавливается» через полупроницаемую перегородку. Размер отверстий (пор) ультрафильтрационных мембран лежит в пределах 0,01–0,1 мкм. Главное отличие мембраной фильтрации от обычного объемного фильтрования в том, что подавляющее большинство всех задерживаемых веществ накапливается на поверхности мембраны, образуя дополнительный фильтрующий слой осадка, который обладает своим сопротивлением.

Наиболее экономичный режим работы ультрафильтрационных установок – «тупиковый», когда вся исходная вода пропускается через мембрану. В ряде случаев для борьбы с ростом осадка над поверхностью мембраны создают дополнительный поток из обрабатываемой жидкости, который размывает накапливающийся осадок. Для более эффективного удаления загрязнений с поверхности и из пор мембраны используют метод обратных промывок, при котором очищенную воду (фильтрат) пропускают через мембрану в направлении, обратном направлению фильтрования. Такие промывки производятся намного чаще, чем промывки обычных фильтров с зернистой загрузкой – от 1 до 5 раз в час, но их продолжительность составляет всего 10–30 секунд, поэтому объем сбрасываемой воды составляет 2–5 % от объема фильтрата.   

В процессе длительной работы производительность мембранных аппаратов постепенно уменьшается, т. к. на поверхности и в порах мембраны сорбируются различные вещества и отлагаются частички загрязнений, увеличивающие общее гидравлическое сопротивление мембранных аппаратов. Для восстановления первоначальной производительности несколько раз в год проводится химическая промывка мембранных аппаратов специальными кислотными и щелочными реагентами для удаления накопленных загрязнений.

Таким образом, основные задачи при проектировании мембранных установок – это подбор оптимального типа мембран в зависимости от состава исходной воды и определение оптимального режима эксплуатации мембранной установки, при котором загрязнение мембран было бы минимальным.

 

Применение ультрафильтрации совместно с озонированием.

Метод ультрафильтрации позволяет создавать на его основе компактные, полностью автоматизированные установки, простые и удобные в эксплуатации. Главные задачи, которые решаются с помощью таких установок – удаление мутности и обеззараживание воды.

Основное направление в качестве альтернативы традиционным методам обеззараживания и подготовки оборотной воды бассейнов – использование ультрафильтрации совместно с озонированием

Задачей такой системы очистки является безреагентное обеззараживание и осветление воды при периодических повышениях мутности и микробиологической загрязненности воды.

Используя ультрафильтрацию и озонирование вместо традиционной схемы водоподготовки, включающей коагуляцию, отстаивание и многоступенчатое фильтрование, можно получить воду с очень низким содержанием взвешенных и коллоидных веществ.

Главное достоинство применения данной технологии заключается в возможности получения высоких эффектов очистки без использования дополнительных стадий обработки воды и реагентов.

Другое достоинство данной технологии – ее гибкость, возможность адаптироваться к изменяющемуся качеству исходной воды. Наконец, одним из решающих факторов является высокая степень обеззараживания воды в сочетании с высокой надежностью сохранения этого показателя в процессе эксплуатации. Извлечение из воды микроорганизмов происходит на основе ситового механизма, что гарантирует высокую эффективность этого метода.

Обычные ультрафильтрационные мембраны с размером пор 0,01 мкм служат надежным барьером для патогенных микроорганизмов и вирусов. Они позволяют достичь 99%-го удаления вирусов и цист патогенных микроорганизмов и практически 100%-го задержания бактерий и простейших.

Ультрафильтрационные мембраны обеспечивают более тонкую очистку воды от взвешенных и коллоидных веществ, чем скорые фильтры, и вместе с тем позволяют обрабатывать воду с высокой мутностью без ухудшения качества фильтрата. Этот эффект достигается благодаря особой конструкции мембранных аппаратов и применению различных режимов их эксплуатации. Низкий расход промывных вод (обычно не более 5 %) делает эту технологию более привлекательной.

Использование мембранных установок с озонированием позволяет отказаться от первичного хлорирования, что, соответственно, снижает опасность образования хлорорганических соединений.

Переход к ультрафильтрации вызван рядом причин, прежде всего – неудовлетворительным качеством очистки воды, связанным с ограниченными возможностями существующих фильтров. Песчаные зернистые фильтры, входящие в состав всех станций водоподготовки, часто не в состоянии задержать очень мелкие частички, болезнетворные бактерии и вирусы, обычно развивающиеся в этих фильтрах. Именно на ультрафильтрационные мембраны «возложили» обязанность доочистки воды, ведь эти мембраны имеют поры размером 0,01 микрон, позволяющие задерживать бактерии и вирусы.

При выборе типа и мощности установки озонирования необходимо учитывать конструктивные особенности конкретного бассейна: размеры, производительность, системы фильтрации воды, количество скиммеров или переливных бортов и, особенно расположение, и количество форсунок подачи очищенной воды.

К содержанию--->                                                                                                                                                          Следующая--->


Комментарии (0)



Добавление комментариев закрыто.
2010-2016 © Waterspace | Все права защищены.