Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт, тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование

Экспертиза

Действие озона на органолептические характеристики воды

Цветность воды обусловлена наличием в ней гуминовых коллоидных веществ, а также загрязнений, попадающих в природные водоемы в результате сброса в них сточных вод различными потребителями. Химическая структура загрязнений, придающих воде специфическую окраску, характеризуется наличием длинных цепочек молекул органических веществ, включающих ароматические кольца и двойные углеродные и азотные связи.

Шнитцером и Кханом в результате исследований по гидролизу и химическому окислению гуминовых веществ выявлен длинный список компонентов, составляющих структуру их «ядер».

При озонировании малыми дозами (1 — 3 мг/л) действие окислителя на органические вещества естественного и искусственного происхождения чаще всего приводит не к полному их разложению (до СO2 и Н2O), а лишь к трансформации молекул с частичным окислением. В частности, воздействие озона на окрашенные молекулы, сопровождаемое быстрым обесцвечиванием воды, объясняется разрывом двойных связей и мостиков между молекулами с последующей микрофлокуляцией коллоидов.

Если воды богаты марганцем, озонирование может вызвать фиолетовую окраску, появляющуюся в результате окисления Мn2+ в Мn7+ и не исчезающую при фильтрации воды через песчаную загрузку. В данной ситуации во избежание появления фиолетовой окраски вод необходимо контролировать дозу вводимого озона или продолжительность озонирования. Появление фиолетовой окраски характерно для некоторых станций водоподготовки, расположенных на р. Марн (Франция). В качестве примера озонаторных установок, эффективно снижающих цветность воды, можно назвать станции в Руане (46 000 м3/сут) и Тулоне (26 000 м3/сут), где исходная вода имеет ярко-желтую окраску. На этих станциях для полного удаления веществ, придающих воде такую специфическую окраску, используется озонирование (дозой 1,5 мг/л) с последующей фильтрацией на песчаной загрузке.

Запахи и привкусы воды обусловлены различными причинами, основными из которых является сброс в водоемы производственных и городских сточных вод, а также присутствие продуктов жизнедеятельности микроорганизмов. Сигворт утверждает, что привкус воды более чем в 60% случаев обусловлен естественными процессами разложения водорослей или актиномицетов. На долю придающих воде привкус и запах загрязнений, связанных с хозяйственной деятельностью человека, приходится, таким образом, менее 40% случаев, но тенденция последних лет такова, что соотношение выравнивается ввиду увеличивающегося уровня загрязнений природных водоемов промышленными отходами.

Окислители, включая озон, не всегда оказывают эффективное воздействие на привкус и запах воды, что объясняется, в частности, происхождением запаха или привкуса, наличием и концентрацией трудно- и легкоокисляемых веществ, присутствием в воде иных загрязнений. Применение озона как средства борьбы с запахом и привкусом воды никогда не ухудшает ее органолептических характеристик, тогда как хлор, например, увеличивает их интенсивность в 2—3 раза. Остановимся на одном характерном примере, поясняющем возможность применения озона для дезодорации и удаления привкуса при естественном загрязнении водоема.

Начиная с лета 1976 г. в поверхностных водах Парижского района появился относительно стойкий привкус. Исследования, проведенные Сервисом контроля воды, показали, что появление привкуса связано с присутствием продуктов разложения водорослей и актиномицетов, в частности муцидона, фурфурола, 2-метил-изоборнеола, альдегидов и пр. Некоторые из перечисленных веществ, например альдегиды, разлагаются всеми окислителями. С другой стороны, классические окислители (хлор и диоксид хлора) малоэффективны по отношению к 2-метилизоборнеолу и муцидону. Было отмечено, что озонирование значительно улучшает органолептические свойства воды, хотя действие озона как окислителя проявляется слабо. Для объяснения происходящих процессов была выдвинута гипотеза о явлении синергизма: привкус должен проявляться не только при наличии указанных компонентов, ной в присутствии некоторых других органических или минеральных веществ искусственного происхождения, которые, попадая в водоем, его обостряют. Гипотеза довольна логична, если предположить, что до 1976 г. в природные водоемы парижского района не поступали загрязнения, вызывавшие явления синергизма. Данная интерпретация также позволяет понять механизм воздействия озона на улучшение вкусовых качеств воды: окислитель лишь разрушает внесенные извне вещества, не давая проявиться явлениям синергизма.

Совместное использование озона и активированного угля позволяет также интенсифицировать очистку от загрязнений, придающих воде привкус. Исследования, проведенные на сильнозагрязненных водах р. Сены, позволили показать, что традиционный реагент для удаления привкуса — порошкообразный уголь позволяет снизить порог ощутимости привкуса до 3 баллов. Применение озонирования для удаления привкуса воды почти не дало эффекта. Фильтрацией тех же вод на гранулированном активированном угле с предварительной обработкой озоном было достигнуто снижение порога ощутимости привкуса до 1 балла. Кроме того, озонирование позволило продлить срок службы угля в 1,5 раза.

На станции водоподготовки Иври-сюр-Сен озонирование предназначено для улучшения органолептических характеристик обрабатываемой воды. Озонаторная установка станции была пущена в эксплуатацию в 1978 г. на основе рекомендаций об эффективности использования озона для удаления сульфидов, гнилостного и горького привкуса.

В технологической цепочке очистки озонирование осуществляется после медленных песчаных фильтров. Продолжительность пребывания воды в контактной камере такова, что при выходе с очистных сооружений концентрация остаточного озона составляет 0,4 мг/л. После обработки вода не имеет привкуса. Кроме того, при озонировании сульфиды окончательно (после биологической очистки) трансформируются в сульфаты. Перед поступлением воды в сеть городского водопровода она подвергается хлорированию для поддержания бактерицидного эффекта на всем протяжении пути до потребителя. Следует отметить, что введение хлора несколько ухудшает органолептические свойства воды.

Когда речь заходит о специфическом запахе и привкусе природной воды, загрязненной промышленными выбросами, в первую очередь подразумевается присутствие фенолов и углеводородов Фенолы при концентрации в природных водах до 0,02 мг/л не дают запаха. Окисление их хлором недопустимо, так как даже при небольших дозах окислителя фенол вступает с ним в реакцию и образует хлорфенолы, наличие которых при концентрации свыше 0,001 мг/л делает воду непригодной для питья. Озон окисляет фенолы до веществ, не имеющих запаха и привкуса (до углекислого газа, муравьиной и щавелевой кислоты). В некоторых случаях наблюдается образование промежуточных продуктов (катехина и ортохинона), которые могут быть окислены впоследствии биологическим путем.

На Автозаводской водопроводной станции г. Горького (пропускной способностью 300 тыс. м3/сут) озонирование осуществляется с 1972 г. для улучшения органолептических свойств обрабатываемой воды. Исходная вода (р. Оки) характеризуется малой мутностью (20—150 мг/л), цветностью (80 град) и периодическим появлением запаха фенола. Технологическая схема обработки воды включает: первичное хлорирование (дозой 5 мг/л) для окисления органических загрязнений; коагулирование; озонирование (дозой 2—2,5 мг/л) для окисления фенолов и их производных; вторичное хлорирование для дезинфекции и предотвращения вторичного загрязнения воды микроорганизмами.

При загрязнении водоемов углеводородами, придающими воде ощутимый привкус и запах даже при незначительных концентрациях, действие озона как окислителя довольно эффективно и сопровождается появлением нестойкого характерного запаха мандаринов. Следует отметить, что хлор почти не оказывает влияния на углеводороды.

Литература

Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Полищук В.П., Железобетонные конструкции

Зайцев Ю.В., Строительные конструкции заводского изготовления

Е.Ф. Лысенко, Армоцементные конструкции

С.В. Поляков, Каменная кладка из пильных известняков

В. Ермолов, Пневматические строительные конструкции

Журавлев А.А., Вержбовский Г.Б., Еременко Н.Н., Пространственные деревянные конструкции

А.В. Калугин, Деревянные конструкции

Е.К. Карапузов, Г. Лутц, X. Герольд, Сухие строительные смеси

А.А. Пащенко, Теория цемента

Волков В.А., Сантехника: как все устроено и как все починить

А. Грассник, Бездефектное строительство многоэтажных зданий

Д.С. Щавелев, Гидроэнергетические установки

Д.С. Щавелев, Экономика гидротехнического и водохозяйственного строительства

Гидротехнические сооружения. Ч. I. Глухие плотины

Гидротехнические сооружения. Ч. II. Водосливные плотины

Производство гидротехнических работ

Н.П. Розанов, Гидротехнические сооружения

А. П. Юфин, Гидромеханизация

Термоэлектрические преобразователи энергии

Использование возобновляемой энергии

Бетон и железобетон, избранные статьи

Современное состояние и перспективы развития энергетики