Применение озона для доочистки сточных вод автомойки замкнутого цикла, прошедших биологическую очистку

Аннотация. В данной статье рассматривается применение метода озонирования для очистки и обеззараживания сточных вод в замкнутом цикле автомойки, прошедших этапы фильтрации через биореактор для их последующей эксплуатации.

Ключевые слова: озон, озонирование, автомойка замкнутого цикла, сточные воды.

Замкнутая циркуляция воды в установках автомойки является экономически и экологически выгодной, что объясняет всё большую её популярность в применении. Не смотря на это, существует риск того, что патогенные микроорганизмы в воде смогут стать причиной серьезных проблем, которые можно предотвратить при обработке воды озоном.

Хоть озон и не является единственным средством обработки, которое может повлиять на улучшение качества воды, он лучше всего подходит для установок автомойки, так как в отличие от химических растворов, таких как хлор, озон не оказывает никакого негативного воздействия на покрытие кузова автомобилей.

Озон очень мощный окислитель с окислительно-восстановительным потенциалом 2,07, что делает его первым выбором для промышленной дезинфекции. Помимо этого, он также имеет ряд преимуществ, включая возможность его производства на месте, также озон быстро разлагается до кислорода, не оставляя следов, в ходе его реакции не образуются токсичные соединения, озон действует быстрее и эффективнее, чем аналогичные ему в употреблении дезинфицирующие средства.

Предварительно очищенную сточную воду озонируют для расщепления следующих веществ: ПАВ и нефтепродукты, фенолы, формальдегиды, меркаптаны, сернистые вещества, ароматические углеводороды, амины и гетероциклические соединения, алканы и алкены.

Рисунок 1. Озонирование бензола

Рисунок 2. Озонирование фенола

Рисунок 3. Озонирование алканов

Рисунок 4. Озонирование алкенов

Рисунок 5. Озонирование сульфосоединений, аминосоединений и пиримидина

Минус озонирования состоит в том, что во время процесса часто появляются такие побочные продукты:

• кетоны
• альдегиды
• броматы (если имеются бромиды)
• органические кислоты
• пероксиды

Необходимо соблюдать температурные условия озонирования: озон требуется вводить в воду в следующих дозах относительно единицы обрабатываемой воды и ее температуры:

28 С ≥ 0,8 г/м3

28 - 32 С ≥1,0 г/м3

33 - 35 С ≥1,2 г/м3

35 С ≥ 1,5 г/м3

Увеличение дозы вводимого озона при повышении температуры воды > 28 С связано с тем, что происходит значительное ускорение реакции распада озона при нагревании и падает его растворимость в воде. Влажность в рабочем помещении должна быть менее 80%. При эксплуатации в помещении с влажностью более 80% и температуре более 30С резко возрастает возможность выхода озонатора из строя.

При повышении давления способность озона растворяться в воде повысится.

Озон токсичен, необходимо следить за его численным содержанием в воздухе. В России предельно допустимая концентрация (ПДК) по озону в атмосферном воздухе составляет 0,16 миллиграмма на кубический метр, а в воздухе рабочей зоны — 0,1 миллиграмма.

Длительность озонирования в среднем составляет 20-25 с.

Материалы труб с которыми контактирует озон, выполняют из нержавеющей стали и алюминия, так как озон очень токсичный и коррозийный.

Чем выше величина показателя рН-среды, тем больше степень окисляемости озоном. Оптимальное значение рН для окисления фенолов концентрацией менее 50 мг/л равно 11,4.

В процессе озонирования возникает проблема побочных продуктов, многие из них являются токсичными веществами:

1. При озонировании природных вод, содержащих бромид-ионы на уровне 100мкг/л, в воде появляются токсичные (канцерогены) бромат-ионы и броморганические соединения. Связано это с тем, что озон эффективно окисляет Вг5 до гипобромида Вг5О-, который взаимодействует с растворенными органическими веществами или подобно ClO окисляется озоном до Вг5О3. Бромат-ион оказывает токсичное действие при концентрации в питьевой воде на уровне 5мкг/л. В то же время после озонирования воды при дозе озона более 1мг/л содержание ВГ5О3 может достигать десятков мкг/л.
2. При озонировании сточных вод образуются озониды металлов МеО3- -весьма токсичные соединения. Однако эти соединения весьма неустойчивы и быстро разлагаются при обычных условиях.

Проблему побочных продуктов можно решит путем оптимизации условий озонирования в процессе проектирования, пуско-наладки и (или) эксплуатации сооружений. Адаптированные решения уже найдены и успешно применяются: жесткий контроль (управление) за величиной рН и дозированием О3, введение в обрабатываемую воду ингибиторов формирования броматов, предварительное извлечение бромидов.

Приведем пример доочистки воды озоном после биореактора, включающий смешивание активного ила со сточной водой, аэрацию и озонирование вод.

В 1995 году патентообладатели Нижегородской Государственной Архитектурно-Строительной Академии - Коноплева Г.В., Шалаева Н.Г. и Дзиминскас Ч.А предложили систему очистки воды озонированием: идея изобретения заключается в способе удаления из сточных вод синтетических поверхностно-активных веществ, нефтепродуктов и прочих органических соединений. Для очистки сточных вод от органических загрязнений в смесь активного ила внедряют сорбент-торф концентрацией 0,01-0,02 г/л, а спустя 2,0-2,5 ч аэрации для доочистки применяют озонирование иловой смеси в течение 20-25 с. Биологическая очистка позволяет избавиться от нефтепродуктов и прочих трудноокисляемых веществ, а доочистка озоном приводит к снижению количества избыточного ила, что уменьшает затраты на обработку.

Концентрация озона и озоно-воздушной смеси и ее влияние на показатели очищенной воды представлены в табл.1.

Таблица 1.

Концентрация озона в озоно-воздушной смеси и ее влияние на показатели очищенной воды

Исходя из данных таблицы 1, оптимальная концентрация озона в озоно-воздушной смеси составляет 10-15 мго₃/л.

Таблица 2.

Время озонирования и его влияние на показатели очищенной воды

Из табл.2 видно, что оптимальное время озонирования 20-25 с.

Подведя итоги, можно сделать вывод, что способ доочистки сточных вод озоном, прошедших этап биологической очистки позволяет усовершенствовать процесс, повысить качество очищенной воды при низких экономических и эксплуатационных затратах, что делает сублимацию применения этих двух методов наиболее эффективной.