Система водоподготовки с озонированием — генерация, контактирование и деструкция отходящего газа

Система озонирования вырабатывает озон на месте из сухого воздуха или кислорода, растворяет его в воде, обеспечивает достаточное время контакта для окисления целевых соединений и разрушает озон, оставшийся в отходящем газе. Озон образуется при коронном разряде через диэлектрик в реакторе из нержавеющей стали. Озон нельзя хранить, поэтому выработку согласуют с потребностью.

Полная цепочка включает подготовку питающего газа, генератор, инжектор, контактную ёмкость, деструктор отходящего газа и управление, считывающее ORP или растворённый озон. Озон — окислитель, а не фильтр: он переводит растворённые железо, марганец, соединения цвета и вкуса в формы, которые удаляются фильтрацией или углём.

Промышленные генераторы имеют производительность от примерно 10 g/h для небольшой точки водоразбора до нескольких kg/h для завода. Номинальная производительность всегда указывается при заданных концентрации кислорода, точке росы и температуре охлаждения, поэтому предложения сравнивают на одной основе.

Озон должен растворяться, а не просто пробулькивать. Инжектор Вентури создаёт разрежение и втягивает газ в поток воды, а статический смеситель или контактная колонна даёт пузырькам время на массоперенос. Противоточные колонны с диффузором внизу и подачей воды сверху обеспечивают высокую эффективность переноса; барботажные колонны проще, но выше. Перенос зависит от размера пузырьков, глубины и температуры воды; нерастворённая часть направляется в деструктор.

Время контакта обычно составляет 5–15 min для питьевой воды, дольше при окислении железа и марганца. Ёмкость должна быть соединена с деструктором озона, а вода — дегазирована перед поступлением в накопительный бак или угольный слой. Инжектор подбирают по пиковому расходу воды и соотношению газ/жидкость; избыток газа при малом расходе вызывает пенообразование и снижает перенос.

Производительность генератора в граммах в час равна расходу воды в кубических метрах в час, умноженному на дозу озона в миллиграммах на литр и делённому на эффективность переноса. Один кубический метр в час при 1 mg/L требует 1 g/h без учёта потерь. Поэтому поток 10 m³/h при 2 mg/L требует 20 g/h при 100% переноса или около 22–25 g/h при 80–90%.

Доза должна основываться на потребности воды в озоне, а не только на целевом остатке. Потребность измеряют лабораторным тестом: дозируют пробу, выдерживают время контакта и измеряют остаток. Высокое содержание железа, марганца, цвета или нитритов расходует озон до начала обеззараживания. Перед выбором генератора сложите потребность с целевым остатком.

Озон распадается до кислорода с периодом полураспада примерно 20–30 min в чистой воде при 20 °C и значительно быстрее в воде с органикой или металлами. Он не оставляет стойкого остатка в распределительной сети, поэтому защищает контактную ёмкость и бак, но не длинный контур. УФ действует только при прохождении воды через лампу и также не оставляет остатка.

Озон — окислитель и удаляет цвет, привкус и металлы; УФ — фотохимический обеззараживатель и не удаляет ничего из этого. При наличии бромидов озон может образовывать бромат; УФ при 254 nm — нет. Озон применяют до фильтрации и хранения, УФ — в точке использования.

Обслуживание сосредоточено на питающем газе и деструкторе. Заменяйте влагопоглотитель осушителя и фильтры по графику, поддерживайте низкую точку росы, очищайте контур охлаждения генератора и калибруйте датчик озона или ORP. Ежегодно меняйте катализатор деструктора или проверяйте нагреватель. Держите запас предохранителей, электромагнитных клапанов и мембран датчиков: большинство остановок связано с питающим газом или приборами, а не с отказом генератора.