Общие сведения о проблеме обезжелезивания и в каких случаях необходим озон

Во многих регионах РБ содержание железа в воде для большинства источников водоснабжения превышает нормативное значение, равное 0,3 мг/л.

Преобладающей формой существования железа в подземных водах является бикарбонат железа (II), который устойчив только при наличии значительных количеств углекислоты и отсутствии растворенного кислорода. Наряду с этим железо встречается в виде сульфида, карбоната и сульфата железа (II). Вышеуказанные соединения легко окисляются кислородом воздуха и удаляются, не создавая проблем. Однако, бывают случаи, когда железо содержится в виде органических и минеральных комплексных соединений, либо коллоидных или тонкодисперсных взвесей. В таких случаях благодаря защитному действию гумусовых веществ в результате того, что частицы неустойчивого в воде (гидрофобного) коллоида адсорбируют на своей поверхности частицы другого коллоида, который имеет более сильную связь с молекулами воды, т. е. обладает гидрофильным характером железо может быть переведено, из этого комплекса в осадок двумя путями: естественным — при участии бактерий, разрушающих органическое вещество, и искусственным — с помощью сильных окислителей (таких как озон), уничтожающих защитные коллоиды. Стандартная технология обезжелезивания в этом случае не сработает. Для того, чтобы бактерии разрушили защитные коллоиды нужно время, т.е. нужно использовать медленные фильтры, имеющие очень низкую скорость фильтрации. Озон быстро окисляет железоорганические комплексы, и железо начинает выпадать в осадок. Поэтому обычные скорые фильтры, которые при использовании в качестве окислителя кислорода воздуха, не задерживают железо, содержащееся в виде железоорганических комплексов, а при использовании озона в качестве окислителя, начинают задерживать железо.

Именно поэтому на начальном этапе необходимо выполнить лабораторные исследования по пробному обезжелезиванию воды, чтоб установить достаточно ли окислительной способности кислорода воздуха, чтобы окислить железо, содержащееся в воде, либо требуется более сильный окислитель. В процессе анализов исходной воды выясняется присутствует ли в воде сероводород, требуется ли корректировка pH.

В случае если для обезжелезивания требуется озон, то необходимо в процессе лабораторных исследований установить дозу озона и продолжительность реакции с озоном. Дело в том, что вода кроме соединений железа вода может содержать сероводород и органические соединения. И при озонировании такой воды озон тратится на окисление сероводорода, на окисление органических веществ и на окисление соединений железа. И если вода содержит большое количество сероводорода и органических веществ, то для обработки такой воды потребуется более высокая доза озона чем, если бы вода содержала только соединения железа.

В процессе лабораторных исследований разрабатывается технология водоподготовки, т.е. устанавливается реагенты, используемые в процессе водоподготовки, и дозы этих реагентов, определяется состав сооружений для осуществления процесса водоподготовки. И на основании этого пишутся рекомендации на проектирование станции водоподготовки. Эти исследования относятся к так называемым предпроектным работам. Проект делается на основе рекомендаций в которых подробно описана технология водоподготовки. Проект является вторым этапом на пути реализации внедрения станции водоподготовки.

 

В каких случаях невозможно обойтись без озона

Если в воде присутствуют органические соединения в большом количестве, то их можно попробовать окислить озоном. Перманганатная окисляемость является показателем, косвенно характеризующим количество легкоокисляемых органических соединений, содержащихся в природной воде. Если величина пермананатной окисляемости превышает 5 мг О₂/л, то необходимо окислять органические вещества. В процессе пробного озонирования выясняется целесообразность использования озона для снижения показателя перманганатной окисляемости. Дело в том, что различные органические вещества озон окисляет с различной скоростью и с разной эффективностью. Также в процессе пробного озонирования устанавливается оптимальная доза озона и оптимальная продолжительность окисления озоном. От требуемой продолжительности окисления озоном зависит объем контактной камеры, обеспечивающей продолжительность реакции.

Если природная вода имеет высокую цветность, которая обычно определяется гуминовыми кислотами и фульвокислотами, то уменьшить цветность можно с помощью озона. Озон уменьшает цветность природной воды за счет окисления гуминовых кислот и фульвокислот. При этом в процессе лабораторных исследований необходимо установить оптимальную дозу озона и оптимальную продолжительность реакции с озоном. Скорость реакции озона с гуминовыми кислотами и фульвокисолтами невысокая, поэтому требуется достаточно продолжительное время для осуществления реакции и соответственно достаточно большой объем контактной камеры реакции.

Озон корректирует такие органолептические показатели как запах и привкус. Если природная вода имеет сильный запах или неприятный привкус, то с помощью озона можно дезодорировать воду, убрав запах и неприятный привкус. При этом с помощью лабораторных исследований необходимо установить оптимальную дозу озона и оптимальную продолжительность реакции с озоном.

Таким образом, озон окисляет органические вещества, снижает цветность природной воды, дезодорирует воду (убирает неприятный привкус и запах).

 

Обеззараживающее действие озона

Озон обладает мощным дезинфицирующим эффектом. Озон уничтожает все виды бактерий и вирусов. Для осуществления обеззараживающего действия озону необходима одна минута, следовательно, размер контактной камеры рассчитывается исходя из одноминутной продолжительности пребывания в нём обрабатываемой воды. Озон не оставляет побочных продуктов окисления, т.к. непрореагировавший озон распадается, образуя молекулярный кислород. Доза озона, необходимая для обеззараживания зависит от количества примесей, растворенных в воде. Чем чище вода, т.е. чем меньше примесей содержит, тем меньше доза озона. Для чистой природной воды рекомендуемая доза озона равна 1 мг/л, однако, если в воде присутствует сероводород, на окисление которого тратится озон, то для получения обеззараживающего эффекта доза озона будет выше. Также к увеличению дозы озона для обеспечения обеззараживающего эффекта приводит наличие в воде органических веществ на окисление которых тратится озон. Таким образом, дозу озона, необходимую для обеззараживания воды необходимо устанавливать экспериментально, путем пробного озонирования, чтоб учесть озонопоглощаемость воды.

Во многих книгах утверждается, что озон вообще не имеет пролонгирующего действия и распадается в воде за несколько минут. Однако это не так. При правильно подобранной дозе озона, учитывающей озонопоглощаемость обрабатываемой воды, озон обнаруживается в воде более часа, несмотря на неуклонное падение его концентрации. Конечно у хлора пролонгирующее действие намного выше, чем у озона, т.к. хлор не так интенсивно взаимодействует с примесями, содержащимися в обрабатываемой воде.

Озонирование как лучший метод водоподготовки воды в бассейне

 

Хотелось бы обратить внимание на системы обработки циркуляционной воды бассейнов комбинированным методом с применением озона. Так же не будем противопоставлять озонирование методу обработки воды ультрафиолетовым облучением. УФ облучение не имеет никакого последействия, что является большим минусом данного метода при обработке воды бассейнов.

Мы же расскажем о некоторых тонкостях и преимуществах метода озонирования, что, как нам кажется, будет полезно знать и заказчикам, и эксплуатирующим организациям, и всем, кто интересуется системами очистки воды в бассейнах. Применение озона в циркуляционной системе подготовки воды в бассейне можно назвать оптимальным как с точки зрения технологичности метода (способа), так и с точки зрения эффективности воздействия озона на загрязнения, содержащиеся в воде.

Если есть желание достичь превосходных бактериологических, химических и органолептических показателей воды в бассейне, то озонирование никого не разочарует. Эффективность озонирования подтверждается, например, тем, что в Германии в терапевтических бассейнах медицинских учреждений, в соответствии с немецкими законами, применение этого метода является обязательным. Очистка воды в бассейнах комбинированным методом с применением озона широко распространена во Франции, Японии, Германии, США, Австралии и ряде других стран.

Озон (О₃), активная форма кислорода (О₂), является сильнейшим и самым чистым средством дезинфекции и окисления в технологии водоподготовки. Эти свойства обусловлены высокой энергией его разложения (распада) и высвобождаемого при этом кислорода, что ведет к значительному снижению в воде уровня органических и неорганических примесей, таких, например, как мочевина, гуминовые и фульво-кислоты и т.п. К тому же, при использовании озонирования и хлорирования разрушаются, обычно сопутствующие процессу хлорирования продукты, такие как хлорамины, тригалогенметаны и т.д. Одновременно, вода сохраняется абсолютно прозрачной. Кроме того, озонирование позволяет снижать дозу вводимого хлора, требующегося для поддержания бактерицидности воды в бассейне, до минимума, ниже порога чувствительности человеческого осязания, то есть с 0,3 – 0,5 мг/л, до 0,1 – 0,3 мг/л, что уменьшает, соответственно, количество активного хлора в так называемой «зоне дыхания» пловцов, плюс уменьшает глазные, слизистые и кожные аллергические и прочие реакции на воду со стороны купающихся. Но можно и полностью отказаться от использования хлора, добившись наличия в воде бассейна остаточных концентраций озона.

Укажем основные достоинства озона для обработки воды в бассейне, обусловленные его физическими и химическими свойствами:

- быстрое и гарантированное уничтожение болезнетворных бактерий;

- инактивирование вирусов;

- снижение уровня органических загрязнений (например, мочевины и т.п.);

- исключение в бассейне запаха азотсодержащих соединений (например, хлорамины и т.п.);

- предотвращение реакций кожи и слизистой глаз.

В общем и целом, исходя из нашей длительной практики проектирования, монтажа и эксплуатации систем водоподготовки общественных (особенно) и частных бассейнов, можно уверенно утверждать, метод озонирования представляет посетителям и большого водного комплекса, и малого бассейна самую лучшую воду для здоровья, плавания и развлечений.

Самым эффективным, надежным и перспективным способом, гарантирующим эпидемиологическую безопасность, свежесть и комфортность воды бассейна, можно считать комбинацию  методов хлорирования и озонирования. И вот почему. Озонирование является одним из самых современных методов обработки воды бассейна. Озон (О₃), по своим бактерицидным свойствам, является одним из сильнейших и чистейших окислителей, которые применяются, в том числе, и для обработки воды бассейна. Озон, кроме того, приемлем для окружающей среды, так как он очень быстро реагирует с веществами, содержащимися в воде, и затем очень быстро, не оставляя неприятных осадков, преобразуется в кислород.

Озон обладает целым рядом преимуществ. Он имеет более высокий, по сравнению с другими химическими элементами, окислительный потенциал, а значит, и более выраженное бактерицидное действие. Озон характеризуется высокой проникающей способностью и поражающим действием – он разрушает даже протоплазму клеток. Скорость реакций окисления с участием озона в 15-20 раз выше, чем с хлором. Озон способствует более эффективному протеканию процессов осветления, удаляет из воды запахи и привкусы, разрушает как саму мочевину, так и хлорамины, трудноокисляемые хлорорганические соединения (тригалогенметаны, хлорфенолы), делая воду бассейна кристально чистой и комфортной для плавания и купания.

Окисляя компоненты свежей воды, а также вносимые купающимися неподвластные хлору органические и неорганические загрязнения (мочевину, углеводороды, фенолы, красители), озон не только делает воду бассейна кристально чистой и комфортной для купающихся, но и заметно снижает расход вводимого гипохлорита натрия, оставляя хлору лишь роль барьера и хранителя благополучной эпидемиологической обстановки в чаше.

Таким образом, комплексное использование метода озонирования и хлорирования позволяет, по сравнению с технологией без озонирования, не только снизить до 0,3 мг/л  «барьерный» уровень хлора как дезинфектанта, но и заметно уменьшить его расход как окислителя. К тому же, озон, делая воду чистой и свободной от органики и мочевины, заметно снижает степень перехода свободного, более реакционно способного и органолептически приемлемого хлора, в связанное состояние, тем самым также способствуя экономии применяемых хлорсодержащих реагентов и повышению эффективности их использования.

Применение озонирования обеспечит не только кристально чистую, приятную и в высшей степени надежную в санитарно-эпидемиологическом отношении воду бассейна, но и снижение расхода хлорсодержащих реагентов на 70-80%. И при этом абсолютно гарантирована полная комфортность и высокая эпидемиологическая безопасность воды бассейна, а значит, и хорошее самочувствие купающихся, их бодрый настрой и, что очень важно – желание посетить бассейн или аквапарк снова.

Преимущества озона для очистки и обеззараживания воды плавательных бассейнов

Озон, используемый для очистки и обеззараживания воды плавательных бассейнов, не только на порядок эффективнее и безопаснее традиционно используемого хлора, но и обладает целебным воздействием на организм купальщиков.

Озон – трехатомная модификация кислорода, сильный окислитель. Озон получается из кислорода и превращается обратно в кислород. Озонирование воды – технология ее очистки и обеззараживания озоном путем растворения газообразного озона в воде. В оборотных системах плавательных бассейнов технология озонирования применяется давно и успешно наряду с традиционным хлорированием. О технологических преимуществах использования озона для очистки воды в бассейнах написано много и подробно. Еще раз сделаем акцент на главных из них:

• озон обладает гораздо более мощным дезинфицирующим эффектом, чем хлор, уничтожая виды бактерий и вирусов, устойчивых к воздействию даже повышенных доз хлора;
• озон воздействует на воду комплексно: обеззараживает, окисляеторганические загрязнения, дезодорирует;
• при совместном использовании с хлором озон разрушает хлорамины и предотвращает образование хлорорганики;
• озон не оставляет побочных продуктов окисления таких, как например, ядовитые хлорорганические соединений и едкие хлорамины с характерным «бассейновым» запахом;
• озон, присутствуя в низких концентрациях в помещении бассейна, придает запах «свежести» как после грозы.

Вот почему озонированная вода даже в присутствии хлора не пахнет «хлоркой», не раздражает кожу и глаза. Расход хлорсодержащих реагентов, требуемых лишь для пролонгации обеззараживающего действия озона в чаше, сокращается в среднем в 2…3 раза. И еще: можно не переживать по поводу своего дорогого купального костюма, т.к. озонированная вода не разъест и не обесцветит ткань со временем, как это делает хлор!

Популярность озонаторов для бассейнов у покупателей растет из года в год, несмотря на относительно высокую стоимость качественного озонаторного оборудования. Нежный голубой оттенок, идеальная прозрачность и родниковая свежесть озонированной воды – не единственная причина, по которой растет спрос на бассейны с озонированной водой. Купание в озонированной воде – это еще и полезная для здоровья процедура, оказывающая положительное воздействие на кожу и организм купальщика в целом.

Использование озона в медицинских целях началось едва ли не раньше, чем его применение для очистки и обеззараживания воды и воздуха, а именно – в конце XIXвека. Бактерицидные, противогрибковые и противовирусные свойства озона сразу же обратили на себя внимание докторов. Список заболеваний, которые успешно лечили озоном, оказался настолько обширным, что в 1885 г. в США появился документ, впервые описывающий использование озона в медицинской практике и официально разрешающий его использование американскими докторами медицины. Так зародилась озонотерапия – область практической медицины, охватывающая методики лечения озоном кожных инфекций, абсцессов, ожогов, туберкулеза, пневмонии, сахарного диабета, нервных расстройств. Позднее – в начале XX-го века после появления медицинских генераторов озона и особенно перед 2-ой Мировой войной – озонотерапия получила широкое распространение в клиниках Европы. Озон активно применялся во время Первой и Второй Мировой войны при лечении ран и ожогов. По данным Ассоциации Российских озонотерапевтов на 6-ой Всемирной конференции по озону в США в 1983 году был определен список из 33-х заболеваний, поддающихся успешному лечению озоном. Наряду с эффективностью озон демонстрирует свою высокую безопасность, проявляющуюся в отсутствии побочных эффектов при лечении. Так за долгие десятилетия широкомасштабного применения озонотерапии не было зарегистрировано ни одного летального исхода, связанного с использованием озона.

Особый интерес представляют системные биологические свойства озона, т.е. его общеукрепляющее воздействие на организм в целом, на которое обратили внимание немецкие врачи еще в 1936 г. К настоящему времени биохимические процессы, происходящие в организме человека под воздействием озона, изучены достаточно хорошо и заключаются в следующем:

• попадая в ткани и систему кровообращения даже в очень низких концентрациях, озон способствует увеличению кислородной емкости крови в 2…10 раз, что повышает уровень как растворенного в плазме, так и связанного с эритроцитами кислорода;
• в результате повышения уровня кислорода в крови происходит активизация кислород-зависимых процессов, улучшается снабжение тканей организма кислородом, оптимизируется обмен веществ в организме;
• в ответ на введение озона в тканях и органах происходит компенсаторное повышение активности антиоксидантных ферментов, т.е. замедляются процессы старения организма в результате непрямого антиоксидантного действия озона;
• происходит восстановление микроциркуляции и периферического кровообращения за счет некоторого сосудорасширяющего действия озона, восстановление кровообращения происходит вследствие включения в работу капилляров, которые в обычном состоянии не задействованы и не принимают участия в снабжении тканей кислородом;
• озон также запускает механизм стимуляции и клеточного, и гуморального иммунитетов, способствуя росту сопротивляемости организма различным инфекциям.

А поскольку растворенный в воде озон проникает в системный кровоток и лимфоток через кожу купальщика в результате диффузии, как это происходит при приеме любых лечебных ванн с растворенными газами – сероводородных, углекислотных, радоновых, то стоит ли удивляться, что после приема бассейна с озонированной водой вы вдруг почувствуете прилив сил, улучшение настроения, повышение работоспособности, а через некоторое время регулярного приема ванн с озонированной водой – улучшение цвета лица и укрепление здоровья в целом?

Наиболее полная реализации указанных терапевтических эффектов озона возможна в бассейнах, расположенных в закрытых помещениях, с реализацией полного отказа от использования хлора. Правильный подбор и установка качественного озонаторного оборудования позволит в воде чаши бассейна поддерживать остаточный озон в микроконцентрациях, абсолютно безопасных для органов дыхания купальщиков.

Применение озона для борьбы с водорослями в плавательных бассейнах, подверженных воздействию солнечного света

Озон, используемый для очистки и обеззараживания воды плавательных бассейнов, не только обеззараживает воду, дезодорирует ее и окисляет органические примеси, содержащиеся в воде бассейна, но также препятствует развитию водорослей, что особенно актуально для бассейнов, подвергающихся воздействию солнечного света. Использование озона в системе очистки воды бассейна позволяет полностью отказаться от использования альгицидов, поскольку растворенный остаточный озон в чаше бассейна даже в небольших концентрациях (0,1...0,3 мг/л) эффективно препятствует развитию водорослей.

Альгициды – это химические вещества, предназначенные для борьбы или устранения роста водорослей в бассейнах, фонтанах и других водоемах, подверженных воздействию солнечных лучей. Альгициды применяют для уничтожения водорослей и предотвращения их развития. Альгицид при контакте с водорослями нарушает их обменные процессы, что вызывает гибель водорослей. Химические вещества, входящие в состав альгицида, способны разрушать оболочки цианобактерий и других микроорганизмов.

Альгициды классифицируют по принципу их действия:

• Гуматы. Эффективно останавливают рост спор, поскольку нейтрализуют вещества необходимые для их роста и развития. При отсутствии питания водоросли не могут расти.
• Оксиданты. Быстро уничтожают микрофлору, высшие и споровые растения. Активные компоненты этого альгицида могут менять химический состав воды, а передозировка может быть опасной для человека.
• Антибиотики. Такие вещества нейтрализуют как патогенную, так и полезную микрофлору, что обеспечивает комплексную дезинфекцию.
• Биоциды. Направленное противоводорослевое действие, в то же время предоставляют опасность для высших растений.

 

Применение альгицида должно иметь регулярный характер, что обеспечит эффективную профилактику образования водорослей. В процессе борьбы с водорослями в бассейне важен не только тип альгицида, но и его дозировка. Именно от концентрации во многом зависит действие, скорость очистки и безопасность для купания. Соответственно, прежде чем применять химические средства, важно ознакомиться с их инструкцией и учесть варианты обработок:

• Обработка перед запуском. При весенней расконсервации или первом запуске нужно провести комплексную дезинфекцию с хлором и альгицидами. Это обеспечит качественную очистку и позволит подготовить бассейн к первому использованию. Доза альгицида при обработке воды перед первым запуском бассейна равна 15 мл на 1 м³ воды. Из-за высоких концентраций альгицида использование бассейна запрещено в течение 12...14 часов после первоначальной обработки воды перед запуском в эксплуатацию.
• Регулярная обработка. Альгицид вносится каждые 14 дней в оптимальной дозировке 5 мл на 1 м³ воды. Такой режим позволяет предотвратить сильное развитие водорослей.
• Шоковая обработка. Проводится один раз на 50...60 дней или при появлении сильных загрязнений. Количество альгицида рассчитывается в соответствии с инструкцией и объемом бассейна. Доза альгицида при шоковой обработке равна 20 мл на 1 м³ воды. Препарат желательно равномерно распределить по всему бассейну или вылить в место подачи воды от насоса. Параллельно с этим запускается система фильтрации на 2...3 часа, что обеспечит эффективное перемешивание. Из-за высоких концентраций альгицида использование бассейна запрещено в течение 12...14 часов после шоковой обработки воды.

 

Если следовать всем этим рекомендациям, можно защитить бассейн от водорослей и избежать необходимости замены воды на протяжении всего сезона. Однако применение альгицидов значительно увеличивает эксплуатационные затраты на бассейн, поскольку альгициды являются дорогостоящими препаратами.

Альтернативным методом предотвращения образования водорослей является озонирование. Озон – трехатомная модификация кислорода. Он является сильным окислителем. Озон получается из кислорода и превращается обратно в кислород. Озон хорошо растворим в воде. Технология озонирования воды заключается в растворении газообразного озона в воде с последующей очисткой и обеззараживанием воды озоном, растворенным в воде. Озон в воде бассейна перед тем, как распадется на кислород успевает предотвратить развитие водорослей, удалить из воды бассейна всю патогенную микрофлору и вирусы, а также окислить органические примеси. В оборотных системах плавательных бассейнов технология озонирования применяется давно и успешно наряду с традиционным хлорированием.

Популярность применения метода озонирования для обработки воды бассейнов у покупателей растет из года в год, несмотря на относительно высокую стоимость качественного озонаторного оборудования. Правильный подбор и установка качественного озонаторного оборудования позволит в воде чаши бассейна поддерживать остаточный озон в микроконцентрациях, абсолютно безопасных для органов дыхания купальщиков.

Заключение.

Активные компоненты алгицидов, относящихся к типу оксидантов, быстро уничтожают микрофлору, высшие и споровые растения, однако они могут менять химический состав воды, а их передозировка может быть опасной для человека. При этом озон, содержащийся в чаше бассейна в микроконцентрациях (0,1...0,5 мг/л), не только абсолютно безопасен для человека, но и полезен для его здоровья. Озон препятствует развитию водорослей, дезодорирует воду, окисляет органические вещества, содержащиеся в воде бассейна, уничтожает бактерии и вирусы.