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.

Leave a reply

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>