Использование озона в системах доочистки сточных вод для повторного использования

Очищенные сточные воды могут быть повторно использованы для различных целей, например, для ирригации, что обеспечивает значительную экономию природной питьевой воды. При этом требуется обеззараживание воды, так как она содержат большое количество болезнетворных микроорганизмов.

Кроме того, для следующих целей часто требуется применение систем очистки:

обесцвечивание и удаление запаха,
расширение возможностей транспортировки воды,
снижение содержания органических веществ (соединения, разрушающие эндокринную систему, остаточные продукты фармакологических препаратов),
окисление специфических паразитов, таких как кишечная угрица (Strongyloides Stercoralis, STS) и нематоды, характерные для тропических и субтропических зон.

Обеззараживание может выполняться при помощи УФ-излучения или путем окисления озоном для органических веществ и только с применением озона для неорганических веществ. Некоторые опасные паразиты, такие как кишечная угрица, которые могут вызывать боль или чувство жжения в кишечнике, не устраняются при хлорировании. Обработка озоном является единственным возможным способом уничтожения кишечной угрицы.

Введение

Снабжение населения безопасной и качественной питьевой водой есть и будет одной из самых основных задач человечества в будущем. В связи с этим, решающее значение имеет защита хранилищ природной питьевой воды, а также развитие стратегий уменьшения ее потребления. Одним из вариантов развития является повторное использование сточных вод.

Современные технологии очистки воды, такие как окисление озоном, сегодня являются вполне доступными, а повторное использование сточных вод становится все более привлекательным в техническом и экономическом плане.

Сочетание ступеней биологической очистки с дозированием озона является хорошо зарекомендовавшим себя способом удаления химических загрязнителей, снижения химической потребности в кислороде (ХПК), устранения адсорбируемых органических галогенопроизводных (АОГ) и т.д. Более того, сточные воды могут содержать большое количество бактерий, о чем говорит их насыщенная окраска или выделяемые неприятные запахи.

Озонирование представляет собой технологию, позволяющую успешно решить эти проблемы универсальным и экологически безопасным способом. Сочетание озона и УФ-излучения обеспечивает высокую эффективность очистки загрязненных сточных вод для их повторного использования.

Городские сточные воды

Значения параметров, указанных в следующей диаграмме (цвет, запах, ХПК), могут быть значительно снижены благодаря обработке озоном.

Рис. 1. Варианты применений озона.

Крупномасштабное применение

Для восстановления запасов грунтовых вод настоятельно рекомендуется повторное использование очищенной и обеззараженной воды, например, в сельском хозяйстве.

До настоящего времени существовали только следующие международные нормативы, устанавливающие критерии дезинфекции воды для повторного использования:

Европейская Директива по качеству воды для купания (76/160EWG):
Общее содержание кишечных бактерий: 500 /100 мл
(Кишечная палочка 100/100 мл)
Руководящие принципы Всемирной организации здравоохранения (1989):
Фекальные колиформные бактерии: 1000 / 100 мл
Сборник нормативов штата Клифорния, часть 22 (1993):
Общее содержание кишечных бактерий: 2.2 MPN

Однако вышеуказанные нормативы описывают только требования по общему содержанию кишечных бактерий и фекальных колиформных бактерий, но едва ли мы захотим использовать на полях (даже на поле для гольфа) воду коричневого цвета, имеющую неприятный запах после нескольких дней хранения.

Идеальное решение проблемы

Озон – сильный дезинфектант с высокой окислительной способностью. Использование озона для обеззараживания является хорошо известным методом. Для разработки высокоэффективных генераторов озона было проведено множество исследований и опытно-конструкторских работ, и самые современные на сегодняшний день системы обеспечивают производство озона с эксплуатационными расходами в диапазоне 0,9-1,5 Евро/кг озона.

Необходимая доза озона составляет приблизительно 3-12 мг O3/л стоков при времени удержания от 5 до 15 мин.

При этом общая стоимость одного кубического метра очищенной сточной воды составляет 0,07-0,15 Евро (в зависимости от расхода и качества исходной воды).

Озон подходит для использования как в сухих и теплых пространствах, где необходимо устранить цвет, запах и органические соединения, так и в местах со строгими ограничениями по токсичности, ХПК или содержанию специфических паразитов.

На следующем графике показаны результаты обеззараживания с применением озоновых систем.

Рис. 2. Дезинфекция городских очищенных сточных вод озоном (результаты пилотной установки WEDECO)

Технология и монтаж

Озоновые системы для обработки сточных вод, как правило, устанавливаются на выходе из вторичных отстойников очистных сооружений или после песчаных фильтров. Генераторы озона и шкафы автоматики в большинстве случаев монтируются внутри зданий. В связи с тем, что в основном очистке подвергается вода с большими расходами, контактные камеры изготавливаются из бетона и имеют крышки. Для введения смеси озон-воздух или озон-кислород применяются керамические диффузоры. В некоторых системах предусмотрено повторное ведение отходящего газа с целью уменьшения количества нерастворенного озона в деструкторе.

Реализация проектов

В скором времени в Греции, Италии и в Бахрейне будут построены новые очистные сооружения. В этих проектах будет использовано озоновое оборудование производительностью от 1,5 кг/ч озона для обработки потоков воды с расходом 300 м3/ч (Греция), до 96 кг/ч для обработки потоков воды с расходом 200 000 м3/сут (Бахрейн).

Совмещение УФ-обеззараживания и обработки озоном

При обработке сильнозагрязненных сточных вод с высоким содержанием промышленных стоков или в случае недостаточного осаждения нерастворимых веществ в отстойниках обработка озоном может обеспечить высокое качество дезинфекции. Даже если стоки имеют низкий коэффициент светопропускания, их обеззараживание может быть с успехом реализовано путем сочетания озоновой обработки и обеззараживания УФ-излучением.

Совместное применение озоновых и УФ-систем хорошо зарекомендовало себя в процессах обработки вод с содержанием токсичных и химически стойких веществ, таких как АОГ, фосген, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), диоксины, пестициды и др. благодаря образованию химически активных OH-радикалов.
Сочетание озона и УФ-излучения обеспечивает высокоэффективную и глубокую очистку воды от токсичных соединений. Это позволяет установить будущие стандарты (например, по остаткам фармакологических препаратов) повторного использования сточных вод.

Выводы

Озон является эффективным окислителем, который рекомендуется использовать для обесцвечивания, удаления запахов, снижения содержания органических соединений и уничтожения специфических паразитов/вирусов в городских сточных водах.Совместное применение озона и УФ-излучения обеспечивает эффективную очистку даже сильнозагрязненных сточных вод.
В настоящее время возможно экономически эффективное производство озона благодаря применению современных генераторов озона. В зависимости от цены электроэнергии и производительности системы, стоимость производства озона находится в диапазоне 0,9-1,5 Евро/кг озона.
WEDECO является единственной компанией, предлагающей обе технологии (производство озона и УФ-обеззараживание) от одного поставщика, обладая при этом огромным опытом, внушительным списком реализованных объектов, а также развитой международной сетью дочерних предприятий и представительств.
Результатами работы существующих систем является снижение вторичного бактериального роста после обработки озоном с дозировкой в диапазоне 3-15 мг/л.
Компания WEDECO принимает участие в исследовательских программах по снижению в воде количества фармакологических препаратов и веществ, влияющих на эндокринную систему. Эти вещества оказывают вредное воздействие на людей, поэтому в будущем будут установлены более строгие ограничения по их содержанию в воде.