Озонирование воды и стоков
Озон окисляет то, что не берёт биология: цветность, запахи, фенолы, остаточные нефтепродукты, и попутно обеззараживает воду. Собираем установку целиком — от подготовки газа до деструктора остаточного озона.
Озон получают на месте, в озонаторе: через сухой воздух или кислород пропускают разряд высокого напряжения. Газ с озоном вводят в воду через эжектор или диффузоры, и в контактном резервуаре озон окисляет органику, железо, марганец, сероводород и разрушает клетки микроорганизмов. Газ, который не прореагировал, в атмосферу не выпускают: СП 31.13330.2021 (п. 9.128) требует пропускать его через термический или термокаталитический деструктор.
На сточных водах озон ставят там, где органика трудноокисляемая и биология с ней не справляется. ИТС 8-2022 (НДТ В-7) называет химическое окисление подходом для стоков с отношением БПК/ХПК меньше 0,3. Чаще всего озон работает после биологической очистки и перед угольными фильтрами: он разбивает крупные молекулы на более мелкие, которые лучше сорбируются. Для подготовки технической воды из очищенного стока СП 32.13330.2018 (п. 9.2.10.2) прямо называет установки обработки окислителями, в том числе озоном.
Мы поставили озонаторную установку для блока озонирования технологических стоков нефтеперерабатывающего завода в Орске — подробнее об объекте. Озонаторные модули с водяным охлаждением ПЛАЗКАТ разрабатывает сам. ООО «ПЛАЗКАТ» работает с 2006 года и ведёт объект полным циклом: проектирование, изготовление, строительно-монтажные и пусконаладочные работы.
Когда применять и когда нет
Подходит
- Цветность, запах и привкус, которые не снимают коагуляция и фильтрация
- Трудноокисляемая органика: БПК/ХПК меньше 0,3, фенолы, остаточные нефтепродукты (ИТС 8-2022, НДТ В-7)
- Железо, марганец, сероводород в подземной воде
- Нужно обеззараживание без хлорорганики и остаточного хлора
- Доочистка стока перед повторным использованием как технической воды
- Технологические стоки нефтепереработки и химии в составе узла глубокой очистки
Не подходит
- Сырой сток с большой взвесью и высокой ХПК: озон уйдёт на то, что дешевле снять флотацией и биологией
- Нужно остаточное обеззараживающее действие в сети: озон быстро распадается. В питьевом водоснабжении после него всё равно хлорируют (СП 31.13330.2021, п. 9.142)
- В воде много бромидов: при озонировании образуются броматы, это проверяют до выбора технологии
- Следом стоит обратный осмос, а остаточный озон убрать негде — мембраны окислителей не выдерживают (СП 31.13330.2021, п. 9.194)
Типовая схема очистки
- Осушитель воздуха или кислородный концентраторГотовит сухой газ для озонатора: влага в газе снижает выход озона.
- ОзонаторПолучает озон в разрядных камерах из воздуха или кислорода. Камеры охлаждаются водой.
- Эжектор или диффузоры смешенияВводят озоносодержащий газ в воду мелкими пузырьками, чтобы озон растворился.
- Контактный резервуарДержит воду с озоном нужное время: идёт окисление органики, железа, марганца и обеззараживание.
- Деструктор остаточного озонаРазлагает озон в отходящем газе перед выбросом.
- Сорбционный угольный фильтрДочищает воду: сорбирует продукты окисления и остаточную органику.
Параметры
Дозы СП 31.13330.2021 даны для питьевой воды. На сточной воде дозу озона и время контакта определяем пробным озонированием: расход озона зависит от состава органики.
| Параметр | Значение | Где установлено |
|---|---|---|
| Состав системы озонирования | синтез озона, смешение озоно-воздушной смеси с водой, термическая или термокаталитическая деструкция непрореагировавшего газа | СП 31.13330.2021, п. 9.128 |
| Доза озона для обеззараживания подземной воды | 0,75–1 мг/л | СП 31.13330.2021, п. 9.129 |
| Доза для обеззараживания очищенной поверхностной воды | 1–3 мг/л | СП 31.13330.2021, п. 9.129 |
| Время контакта | не менее 12 мин | СП 31.13330.2021, п. 9.129 |
| Доза озона для удаления органики при окисляемости 8–10 / 10–15 / 15–25 мг O₂/л | 1–3 / 3–5 / 5–8 мг/л | СП 31.13330.2021, табл. 20 |
| Производительность озонаторной установки | по максимальному часовому расходу воды | СП 31.13330.2021, п. 9.131 |
| Помещение озонаторной | газоанализаторы (газосигнализаторы) и вентиляция | СП 31.13330.2021, п. 9.130 |
| Химическое окисление на стоках | при БПК/ХПК менее 0,3 | ИТС 8-2022, НДТ В-7 а) |
Источник: СП 31.13330.2021 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения», пп. 9.128–9.131, 9.139, табл. 20; СП 32.13330.2018 «Канализация. Наружные сети и сооружения», пп. 7.7.11.4, 9.2.10.2; ИТС 8-2022, НДТ В-7
Сравнение
| Критерий | Озонирование | УФ-обеззараживание | Хлорирование гипохлоритом |
|---|---|---|---|
| Окисление органики, цветности, запахов | Да, сильнее двух других | Нет | Частично, с риском хлорорганики |
| Остаточное действие в сети | Нет: озон быстро распадается | Нет | Есть |
| Побочные продукты | Броматы, если в воде бромиды | Нет | Хлорорганика, в том числе тригалометаны |
| Реагенты на площадке | Нет: озон получают на месте | Нет | Гипохлорит: покупной или электролизом на месте |
| Капитальные затраты | Выше | Ниже | Ниже |
| Эксплуатация | Подготовка газа, охлаждение озонатора, деструктор, контроль утечек | Замена ламп, промывка чехлов | Дозирование и хранение реагента |
Где применяли
Водоканал города-миллионника: электролизная установка гипохлорита, 8 ячеек 8 электролизных ячеек по 6,0–6,5 кг активного хлора в час. Поставка, монтаж и пусконаладка с подтверждением проектных показателей. НПЗ в Орске: озонаторная установка для очистки технологических стоков Поставили озонаторную установку для блока озонирования технологических стоков нефтеперерабатывающего завода. Водоканал города-миллионника: цех термической сушки осадка, 340 т/сут Две линии барабанной сушки перерабатывают 340 тонн осадка в сутки. На выходе — до 100 тонн сухого гранулята в сутки. Вопросы и ответы
Озон или ультрафиолет для обеззараживания стока?
Для сброса городских и близких к ним стоков в водоём СП 32.13330.2018 (п. 9.2.11.2) предписывает УФ-облучение. Для поверхностного стока допускаются УФ, хлорирование и озонирование (п. 7.7.11.4). Озон выбирают, когда кроме обеззараживания нужно окислить органику, снять цветность или запах.
Зачем нужен деструктор остаточного озона?
Из контактного резервуара уходит газ с озоном, который не успел прореагировать. Озон токсичен, поэтому газ пропускают через термический или термокаталитический деструктор — этого требует СП 31.13330.2021, п. 9.128. Озонаторную оснащают газоанализаторами и вентиляцией (п. 9.130).
Воздух или кислород для озонатора?
На воздухе схема проще, но воздух нужно сушить, а озонатор получается крупнее. Кислород от концентратора даёт газ с большей концентрацией озона, он лучше растворяется в воде. Выбор считаем по нужной производительности по озону и режиму работы.
Зачем озонатору водяное охлаждение?
В разрядных камерах много энергии уходит в тепло, а нагретый озон быстро распадается. Водяное охлаждение держит температуру камер ровной. Озонаторные модули с водяным охлаждением ПЛАЗКАТ разрабатывает сам.
Как подобрать дозу озона для стока?
Пробным озонированием реального стока: замеряем ХПК, цветность и целевые вещества до и после при разных дозах и времени контакта. Ориентиры СП 31.13330.2021 написаны для питьевой воды, на промышленный сток их переносить нельзя.