3.6. Знезараження води озоном

Озон – сильний окисник, здатний убивати бактерії, віруси, спори. Під час озонування води одночасно із знезараженням її відбувається знебарвлення, дезодорація та поліпшення смаку, що є беззаперечною перевагою цього способу. Озон не змінює природної якості води, оскільки його надлишкова кількість через деякий час пронеформується на кисень. Останнім часом у практиці водо підготовки озонування води набуває дедалі більшого поширення. До переваг належать: компактність установок; відсутність громіздського реагентного господарства; можливість автоматизації процесу. Озон належить до пожежнонебезпечних і токсичних речовин Він здатний під час розкладання (розпаду) вибухати, якщо його Концентрація в атмосферному повітрі перевищує 10 % (140 г/м³), та вражати органи дихання, якщо його вміст в повітрі перевищує ГДК (не більше 0,0001 мг/дм³).

Доза озону необхідна для знезараження води, визначається вмістом органічних речовин, значення pH і температури. Рекомендовані дози озону для фільтрованої води коливається від 1 до 3, а для води з підземних джерел – від 0,75 до 1 мг/дм³. У кожному конкретному випадку ці величини уточнюють на підставі лабораторних досліджень.

Озон синтезують на озонатор них станціях з атмосферного повітря під дією тихого електричного розряду Перед подаванням повітря в озонатор з нього ретельно видаляють пил, масло, вологу. Для глибокого осушування використовують адсорбери, заповнені силікагеном або амомогеном. В цьому разі досягають залишкової вологості 0,05 г/м³.

Для озонування води застосовують барботування, інжекцію або механічне перемішування. Найпоширенішими є барботажні контактні камери, на дні яких укладені пористі керамічні або металокерамічні труби. Висота барботажних камер становить 5 м, тривалість перебування води в камері 5 – 7 хвилин.

Озоноповітряну суміш можна вводити у воду до очисних споруд (поп-озонування), після очисних споруд (пост-озонування) та до і після очисних споруд (подвійне озонування). Поп-озонування доцільно проводити за таких умов:

• якщо запахи і присмаки води, яку очищують під час її дезодорації не видаляються або підсилюються в процесі її подальшого оброблення;

• за одночасного знебарвлення води;

• під час проведення лише знебарвлення;

• якщо всі процеси оброблення води замінені озонуванням.

Пост-озонування рекомендується проводити тоді, коли присмаки і запахи частково видаляються під час попереднього оброблення та у процесі знезараження води озоном. Подвійне озонування доцільно здійснювати, якщо на очисних спорудах вода прояснюється або хлор разом з коагулянтом застосовують для уникнення бактеріального забруднення очисних вод.

3.7. Знезараження води випромінюванням або іншими способами

Наприкінці XIX ст. А.М. Маклаков установив бактерицидну дію ультрафіолетового випромінювання з довжиною хвилі 200 нм. Було доведено, що всі види бактерій і спор гинуть після кількох хвилин опромінювання.

Для розрахунку установки В.Ф.Соколов запропонував з метою знезараження води необхідно використовувати формулу:

F_р = Q α·Klg(p/p₀) / (1563,4·η₀ η), ( )

де: F_р – розрахунковий потік енергії, Вт; Q – витрата води, яку знезаражують, мг/м³; α – коефіцієнт поглинання, см^-1; K – коефіцієнт опору бактерій, який приймають 2500 мк·Вт·с/см²; p₀ – ком-індекс води до опромінення; p – ком-індекс води після опромінення, у відповідності з ДГСТ 2874-82 не більше 3; η₀ – коефіцієнт використання бактерицидного потоку, який враховує поглинання променів відбивачами (в апаратах із зануреним джерелом) або в кварцових чохлах (в апаратах із зануреними джерелами). Для попередніх розрахунків його можна прийняти 0,9.

Потрібну кількість бактерицидних ламп визначають за формулою:

n=F_р/F_л, ( )

де: F_л – розрахунковий бактерицидний потік однієї лампи, який приймають у відповідності до таблиці.

Витрати електричної енергії (Вт·год/м³) для знезараження води визначають за формулою:

Q_e=N·n/Q_, ( )

де: N – потужність лампи, Вт

Таблиця 3.5. Величина розрахункового бактерицидного потоку залежно від типу лампи.

Тип лампи	Бактерицидний потік, Вт	Потужність лампи, Вт
УВ-30	2	30
БУВ-60П	6,5	60
ПРК-7	35	1000
РКС-2,5	–	6000

Як джерело бактерицидного випромінювання використовують ртутно-кварцеві лампи високого тиску ПРК і РКС, ртутно-аргонові лампи низького тиску БУВ.

Особливо ефективно застосовують бактерицидне знезараження УФ випромінюванням на водогонах підземних, джерельних або під руслових вод. Таке знезараження води у 2 – 3 рази дешевше порівняно з хлоруванням. Витрати електричної енергії на знезараження води з підземних джерел водопостачання опроміненням не перевищують 10 – 15, а з поверхневих джерел – 30 Вт·год/м³.

Бактерицидний ефект має також ультразвук. Під дією ультразвуку відбувається механічне руйнування бактерій в результаті ультразвукової кавітації. Ультразвук на 95 % вбиває дизентерійні палички, сипно-тифозний вірус та інші через 1 – 2 хвилини після оброблення. Ефективність дії ультразвукових коливань залежить від природи мікроорганізмів, частоти ультразвукових коливань, тривалості та інтенсивності оброблення ультразвуком. Під дію ультразвуку гинуть як грам-позитивні, так і грам-негативні аеробні бактерії, паличкоподібні, кокові та позитивні, так і грам-негативні аеробні бактерії, паличкоподібні, кокові та інші форми мікроорганізмів. Особливо чутливі нитгаті форми мікроорганізмів, а найменше – кулясті. Основна маса бактерій гине під дією ультразвукових коливань частотою 20 – 30 кГц впродовж 2 – 5 секунд.

Бактерицидний ефект ультразвуку на залежить від каламутності (до 50 мг/дм³) і кольоровості води, яку обробляють. Ультразвукові коливання однаково впливають на вегетативні і спорові форми мікроорганізмів.

До інших способів знезараження води можна віднести термічний та обробку іонами срібла. Термічний спосіб використовують для знезараження невеликої кількості води переважно в лікарнях, санаторіях на транспорті. Під час кип’ятіння впродовж 5 – 10 хв. гинуть практично всі патогенні бактерії. Витрачається велика кількість енергії, тому на водогонах цей спосіб не використовується.

На особливу увагу заслуговує спосіб знезараження води іонами срібла. Оброблення води в якій міститься 0,05 – 0,2 мг/дм³ срібла, впродовж 30 – 60 хв дає змогу досягти санітарної норми.