Установки озонирования

 

 

 

 

Курсовая  научно-исследовательская работа

на тему: 

«Установки озонирования»

 

 

 

 

 

 

 

Москва 2012 

Содержание

1. Реферат………………………………………………………………3
2. Применение озона…………………………………………………..4
1. Стадия предварительного окисления…………………………….4
2. Стадия промежуточного или основного окисления……….……4
3. Стадия обеззараживания…………………………………………..5
4. Городские сточные воды…………………………………………..6
5. Дезодорирование и очистка газов………………………………..7
6. Плавательные бассейны……………………………………………7
7. Промышленные сточные воды……………………………………8
8. Применение в промышленности………………………………….9
3. Принцип генерации озона.………………………………………..9
4. Выбор реакторов озонирования…………………………………15
1. Кинетический аспект и гидравлика реактора………………….15
2. Критерии выбора реакторов озонирования…………………….16
5. Реакторы озонирования…………………………………………..17
1. Барботажная колонна и камера озонирования,

оборудованные пористыми диффузорами…………………………...17

2. Реактор с турбиной или радиальным диффузором……………18
3. U – образный реактор...............................................................19
4. Насадочная колонна………………………………………………20
5. Статический смеситель…………………………………………...20
6. Список использованной литературы……………………………24

 

1. Реферат.

 

В настоящей работе произведено  сравнение различных типов реакторов  озонирования и их применения в промышленности на различных стадиях производства. Приведен критерий, определяющий режим работы реактора озонирования и используемый для выбора конкретного типа реактора в зависимости от назначения озонирования в технологии производства. Приведены значения дозы вводимого озона для некоторых типов производств.

 

2. Применение озона.

Область применения озона достаточно широка благодаря его высокой реакционной способности. В обработке воды применение озона простирается от производства питьевой воды до очистки промышленных сточных вод.

1. Стадия предварительного окисления.

На стадии предварительного окисления озон используется для разрушения коллоидных частиц и макромолекул, а также для улучшения параметров коагуляции-флокуляции и, следовательно, процесса отстаивания. Осветленная вода обладает лучшими показателями по мутности и содержанию органики [общий органический углерод (ООУ), предшественники образования галоформ, вещества, придающие воде вкус и запах] [1]. Помимо окисления озон позволяет удалять водоросли, присутствующие в поверхностных водах. Он также окисляет железо и марганец в подземных водах с малым содержанием органических веществ. Применяемая на стадии предварительного окисления доза озона составляет примерно 1 мг/л [3].

2. Стадия промежуточного или основного окисления.

На данной стадии обработки воды роль озона заключается в окислении так называемых природных органических веществ. Он снимает цветность воды, загрязненной гумусовыми веществами. Озон трансформирует в биоразлагаемые вещества часто встречаемые органические соединения, придающие воде вкус и запах, пестициды, фенолы, детергенты, водорослевые токсины и другие химические вещества фармацевтического и/или гормонального происхождения. Степень преобразования органических веществ зависит от их химического строения и условий среды. Для достижения рассчитанной степени очистки может оказаться необходимым дополнительное окисление радикалами, вызываемое, в частности, добавлением перекиси водорода. Этот способ продвинутого окисления требует получения разрешения, поскольку содержание образующихся вторичных продуктов окисления может выйти за пределы установленных норм [3].

В общем случае озонирование позволяет уменьшить токсичность  содержащихся в воде веществ и повысить их способность к биоразложению (увеличение показателя по биоразлагаемому органическому углероду (БРОУ) в озонированной воде), поэтому процесс основного озонирования практически всегда дополняется биофильтрациеи на ГАУ. Это позволяет завершить удаление микрозагрязнении с одновременным сокращением дозы вводимого озона. Обычно она составляет 0,5-1 г на 1 г органического углерода [4].

 

3. Стадия обеззараживания.

На этой стадии обработки  воды озон реагирует с микроорганизмами так быстро, что значения параметра СТ в большинстве случаев оказываются низкими. Озон способен разрушить основные встречающиеся микроорганизмы [1].

Как и для любой другой химической реакции, действие озона  на микроорганизмы зависит от условий реакционной среды, таких как значение рН, температура, присутствие других окисляющихся веществ и концентрации взвешенных веществ [3], а именно:

• величина рН обусловливает разложение озона: ее возрастание до основных значений уменьшает концентрацию растворенного озона и, следовательно, эффективность обеззараживания
• рост температуры увеличивает эффективность обеззараживания
• органические вещества вносят свой вклад в потребность воды в озоне и вступают в конкуренцию за озон с микроорганизмами. Появление остаточного озона в воде наблюдается только тогда, когда количество внесенного окислителя превышает критическое значение, соответствующее немедленной потребности в озоне;
• взвешенные вещества могут защищать прикрепляющиеся на них микроорганизмы и затруднять таким образом обеззараживание (это справедливо для всех дезинфицирующих средств).

В производстве питьевой воды основными реакторами озонирования являются камеры с отсеками. Одного отсека при времени контакта несколько минут обычно бывает достаточно для обеспечения предварительного окисления, тогда как для основного окисления и обеззараживания предпочтительнее использование камере двумя или тремя отсеками при времени контакта 8-15 мин [2]. Подобные реакторы рассчитываются с учетом того, что:

• время пребывания в реакторе корректно описывается моделью, в которой учитывается диффузия озона в каждом отсеке реактора и поршневой поток обрабатываемой воды через весь реактор.
• кинетические параметры (немедленная потребность в озоне, последующая скорость потребления озона с учетом возможного получения остаточной концентрации) определяются либо лабораторными тестами, либо по аналогии с действующими реакторами.

Материальный баланс по озону позволяет определить значения рабочих параметров, таких как расход газа в каждом отсеке, в зависимости от геометрических характеристик и рабочих ограничений [2].

4. Городские сточные воды.

Применение озона в обработке сточных вод отвечает нескольким перечисленным ниже целям.

После физико-химической или биологической обработки озонирование позволяет [3]:

• провести обеззараживание обработанных ГСВ, уменьшая при этом остаточную ХПК от 20% до минимума, перед повторным их использованием или сбрособ в защищаемые водоемы-приемники;
• обесцветить и удалить 4-8 мг/л детергентов в воде при дозе озона порядка 30 мг/л (в случае ГСВ и смешанных потоков сточных вод текстильной промышленности).

Эффективность обеззараживания часто оценивается по количеству озона, требуемого для инактивации фекальных колиформ, в частности бактерии Е. coli, Она возрастает по мере улучшения качества воды при движении по линии обработки вследствие уменьшения концентрации других окисляющихся веществ. В большинстве случаев обрабатывать первичный поток нецелесообразно. Озонированию необходимо подвергать воду хорошего качества, по меньшей мере вторичный поток сточных вод (ВПК < 20 мг/л и ВВ < 20 мг/л), иначе снижение количества бактерий и вирусов может быть весьма ограниченным (менее 2lg) [4].

В технологиях обработки ГСВ активным илом ввод озона в отведенный обводной поток уменьшает образование избыточного ила и одновременно приводит к улучшению характеристик биохлопьев. Озон быстро действует на осадок, и для этого требуется реактор с усиленным перемешиванием, в котором создается значительная поверхность массообмена [1].

В обработке избыточного биологического ила, полученного после анаэробного сбраживания или аэробной стабилизации, озонирование улучшает процессы уплотнения и обезвоживания и препятствует образованию неприятного запаха [3].

 

5. Дезодорирование и очистка газов.

Под дезодорированием понимают удаление пахучих соединений. Озон используют для окисления серосодержащих веществ (сульфидов и меркаптанов, таких как сероводород и метилмеркаптан), аминов (например, этиламина и триметиламина), кетонов, спиртов и альдегидов [3]. Существует несколько примеров такого промышленного использования озона. Озон вводится в промывающую башню (насадочную колонну), в которой протекает влажное окисление. Время контакта составляет порядка 3 с. Величина рН промывающей воды должна быть на уровне 9,0-9,5 для удаления серосодержащих веществ, альдегидов, кетонов и спиртов, и не менее 6,5 — для разложения аминов. Доза озона составляет в среднем 6-12 мг/м³ обрабатываемого газа при нормальных температуре и давлении [3].

6. Плавательные бассейны.

Озон используется на различных этапах обработки ре циркулирую щей воды в плавательных бассейнах [2]:

• при добавлении в количестве 0,5-1 мг/л в буферный резервуар на выходе из бассейна озон окисляет антропогенные загрязнения (аминированные соединения);
• если озон применяется между двумя стадиями фильтрации, он окисляет остаточные органические вещества, улучшает визуальные и органолептические характеристики воды и обеззараживает ее;
• при вводе в воду перед ее подачей в бассейн озон становится бактерицидным и противовирусным барьером.

В бассейнах чаще всего в качестве реакторов озонирования используются барботажные колонны. Системы со статическим смесителем могут быть применены для обработки воды до фильтрации [2].

 

7. Промышленные сточные воды.

Применение озона для обработки промышленных стоков весьма разнообразно, о чем свидетельствуют данные по реализованным сооружениям, приведенные в табл.1. Указанные в ней дозы озона сильно варьируются в зависимости от преследуемой цели и характеристик обрабатываемой воды [4].

Таблица 1. Применение озона в обработке промышленных сточных вод

Объект применения	Цели	Доза озона
Полностью оборотная вода морских аквариумов или бассейнов для разведения рыбы	Обеззараживание, окисление органического азота, повышение способности к биоразложению	--
Сточные воды гальванических цехов	Окисление цианидов	2,8 мг/г цианидов
Оборотные промывные воды в электронной промышленности	Окисление органических веществ, обеззараживание	2 мг/л
Сточные воды текстильной промышленности	Обесцвечивание, окисление поверхностно-активных веществ	50-100 мг/л
Сточные воды нефтепереработки	Окисление фенолов, продление срока работы активированного угля на последующем этапе обработки	40-400 мг/л
Сточные воды бумажной промышленности перед сбросом	Обесцвечивание, снижение уровня абсорбируемых органических галоген идо в, детоксикация	100-200 мг/л
Повторно используемые сточные воды бумажной промышленности	Снижение ХПК, повышение способности к биоразложению	300 мг/л
Сточные воды резиновой промышленности	Окисление бензотиазолов, детоксикация	--
Дренажные воды от мест захороненийотходов	Обесцвечивание, снижение ХПК	От 500 мг/л до 2 г/л
Сточные воды химической промышленности перед сбросом или повторным использованием	Дезодорирование, окисление пестицидов, обесцвечивание, повышение способности к биоразложению, снижение ХПК	От 500 мг/л до нескольких граммов на литр