Озон (О3) – более сильный окислитель, чем свободный хлор. В природе О3 образуется из кислорода в верхних слоях атмосферы под действием солнечной радиации. Температура испарения озона при 0,1 МПа составит – 111,9 0С, температура плавления при этом же давлении – 192,5 0С. Растворимость О3 в воде при 0 0С и атмосферном давлении составит 1,09 г/л. Растворимость О3 быстро снижается с повышением температуры и при 60 0С практически равна нулю. Масса 1 литра газа – 2,144 грамм.
Наиболее экономичным способом является получение озона непосредственно на очистных сооружениях путем тихого (коронного) разряда, который образуется в узком слое воздуха между электродами высокого напряжения (5…29 кВ) при атмосферном давлении. Соответствующие аппараты называются генераторами озона или озонаторами. В озонаторах используются электроды из стекла, внутренняя поверхность которых покрыта металлической амальгамой [9].
На практике применяют озонаторы двух типов – с пластинчатыми электродами и цилиндрические озонаторы с трубчатыми электродами.
Обычно озонаторы выполняют в виде цилиндрических сосудов, в которых располагается несколько десятков параллельно работающих трубчатых озонирующих элементов, состоящих из двух концентрически расположенных стеклянных трубчатых электродов. Воздух движется вдоль оси озонирующих элементов в кольцевом пространстве между концентрически расположенными электродами. Молекулы кислорода под действием электрических разрядов дробятся, и образовавшиеся атомы легко присоединяются к целым молекулам вследствие их молекулярного сродства, образуя молекулу озона:
О + О2 « О3. (46)
Коронный разряд сопровождается выделением теплоты, поэтому озонаторы должны быть оборудованы системой водяного охлаждения. Выход озона зависит от температуры воздуха, подаваемого в область коронного разряда. Поскольку с повышением температуры увеличивается распад О3, то подаваемый воздух должен быть холодным, а так же чистым и сухим. Как правило, выход озона составляет 10-20 % от содержания в воздухе кислорода [6].
Расход электроэнергии на получение озона, а тем самым и себестоимость озонирования во многом зависит от подготовки воздуха. В процессе подготовки воздух очищается, сушится и охлаждается. В современных озонаторах на изготовление 1 кг О3 расходуется 20….30 кВт·ч электроэнергии, из которых на озонатор приходится 14…18 кВт·ч. Необходимое количество воздуха на получение 1 кг О3 составляет 70…80 м3. Осушение воздуха происходит в одну стадию при высоком давлении или в две стадии при низком. В первом случае давление воздуха составляет 0,5…1,0 МПа. Воздух пропускают через теплообменник с водяным охлаждением и автоматическую сушилку, представляющую собой фильтр, заполненным адсорбером (например, активированным оксидом алюминия). Двухстадийная сушка происходит под давлением поступающего воздуха примерно 0,07 МПа и характерна для озонаторных установок большой производительности.
По сравнению с другими окислителями, например хлором, озон имеет ряд преимуществ. Его можно получать непосредственно на очистных установках, причем сырьем служит технический кислород или атмосферный воздух. Метод озонирования не приводит к увеличению солевого состава очищаемых сточных вод, не загрязняет воду продуктами реакции, а сам процесс легко поддается полной автоматизации [5].
Обезвреживание циансодержащих стоков с концентрацией менее 100 мг/л можно проводить методом окисления цианидов озоном. Окислительная способность озона обусловлена легкостью отдачи им активного атома кислорода (О3 = О2 + О). В водном растворе озон диссоциирует быстрее, чем в воздухе. В кислых растворах озон проявляет большую стойкость. В слабощелочной среде (оптимальная среда рН ³ 10) О3 быстро реагирует с цианидами, образуя цианаты, которые окисляются до карбонатов и азота по реакциям:
CN - + О3® CNO - + О2, (47)
2 CNO - + 3 О3 + 2OH- ® 2CO32 - + N2 +3 О2 +H2O. (48)
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.