9504

1

МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

А.Л. Васильев, Э.А. Кюберис, Е.В. Воробьева, О.В. Кащенко, М.О. Жакевич, С.В. Кулемина

ПРИМЕНЕНИЕ ОЗОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ВОДОПОДГОТОВКЕ. ВОДОСНАБЖЕНИЕ В ОСОБЫХ УСЛОВИЯХ.

Учебно-методическое пособие по лекционным и практическим занятиям

для обучающихся по дисциплине «Применение озонных технологий в водоподготовке.

Водоснабжение в особых условиях» направлению подготовки 08.03.01 Строительство, направленность (профиль) Водоснабжение и водоотведение

Нижний Новгород

2022

2

МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

А.Л. Васильев, Э.А. Кюберис, Е.В. Воробьева, О.В. Кащенко, М.О. Жакевич, С.В. Кулемина

ПРИМЕНЕНИЕ ОЗОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ВОДОПОДГОТОВКЕ. ВОДОСНАБЖЕНИЕ В ОСОБЫХ УСЛОВИЯХ.

Учебно-методическое пособие по лекционным и практическим занятиям

для обучающихся по дисциплине «Применение озонных технологий в водоподготовке.

Водоснабжение в особых условиях» направлению подготовки 08.03.01 Строительство, направленность (профиль) Водоснабжение и водоотведение

Нижний Новгород ННГАСУ

2022

3

УДК 628.16

Васильев А.Л. /ПРИМЕНЕНИЕ ОЗОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ВОДОПОДГОТОВКЕ. ВОДОСНАБЖЕНИЕ В ОСОБЫХ УСЛОВИЯХ: учебно-методическое пособие / А.Л. Васильев, Э.А. Кюберис, Е.В. Воробьева, О.В. Кащенко, М.О. Жакевич, С.В. Кулемина; Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. – Нижний Новгород: ННГАСУ, 2022. – 59 с. – Текст: электронный.

В учебно-методическом пособии излагаются сведения об оборудовании, применяемом для получения озоно-воздушной смеси на водопроводных станциях. Рассмотрены вопросы аппаратурного оформления, а также расчет и подбор озонаторного оборудования. Рассмотрены вопросы водоснабжения в особых условиях.

Предназначено для обучающихся в ННГАСУ для по лекционным и практическим занятиям для обучающихся по дисциплине «Применение озонных технологий в водоподготовке. Водоснабжение в особых условиях» направлению подготовки 08.03.01 Строительство, направленность (профиль) Водоснабжение и водоотведение.

© А.Л. Васильев, Э.А. Кюберис, Е.В. Воробьева, О.В. Кащенко М.О. Жакевич, С.В. Кулемина, 2022 © ННГАСУ, 2022

4

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение………………………………………………………………………...5

1.Озон и его свойства………………………………………………………….5

2.Получение озоно-воздушной смеси. Схема синтеза озона……………...7

3.Аппаратурное оформление процесса озонирования………………………8

3.1.Блок компремирования………………………………………………….10

3.2.Аппаратура для воздухоподготовки…………………………………….10

3.2.1.Воздухосборники……………………………………………………….10

3.2.2.Влагоотделители ФВОВ……………………………………………...12

3.2.3. Холодильные машины………………………………………………...14

3.2.4. Осушители воздуха…………………………………………………….16

3.3.Классификация оборудования для производства озона……………….19

3.3.1.Термины и определения …………………………………………….....19 3.3.2 Сырье для производства озона ………………………………………...21

3.4.Озонаторы ООО «Курганхиммаш»…………………………………….21

3.4.1.Промышленные озонаторы «П»……………………………………….21

3.4.2 Система контроля и управления промышленных озонаторов «П»….38

3.4.3.Диспергаторы «Д-300» …………………………………………….

4.Аппараты смешения озоно - воздушной смеси с водой………………29

5.Аппараты каталитического разложения озона…………………...............36

6.Расчет и подбор озонаторного оборудования…………………………….44

6.1.Расчет и подбор блоков компремирования, воздухоподготовки

иозонаторов…………………………………………………………………..44

6.2.Расчет и подбор контактной камеры озонирования барботажного типа…………………………………………………………………………….45

6.3.Расчет эжектора………………………………………………………...48

7.Требования, предъявляемые при проектировании озонаторных станций.

Арматура, материалы…………………………………………………………55

Cписок литературы……………………………………………………………58

5

Введение

Озонирование является одним из наиболее перспективных методов глубокой очистки природных и сточных вод. Эффективность озонирования в технологических процессах подготовки питьевой воды доказана многолетней практикой применения этого метода в производственных условиях. За последние годы озонирование широко внедряется в процессы очистки промышленных сточных вод. Обладая высоким окислительным потенциалом, озон обеспечивает возможность решения широкого круга технологических задач по окислению минеральных и органических загрязнений - обесцвечиванию, дезодорации и обеззараживанию. Комплексный характер воздействия озона на минеральные и органические загрязнения воды позволяет успешно решать сложные вопросы доочистки промстоков с обеспечением их повторного использования в технологических процессах, очистки природной воды от цветности, привкусов и запахов, органических загрязнителей, попадающих в водоемы со сточными водами и в результате смыва с сельскохозяйственных угодий и т.д.

В методических указаниях даны рекомендации по расчету и подбору технологического оборудования, предназначенного для очистки природных вод озонированием.

1. Озон и его свойства

Озон (О3) – простое вещество (аллотропная форма кислорода) с характерным запахом, обладающее высокой окисляющей способностью, дезинфицирующими и дезодорирующими свойствами. Международный регистрационный номер озона № CAS 10028-15-6. Вследствие особенностей молекулярного строения, озон нестабилен: под действием тепла или при соприкосновении с органическими веществами он разлагается с образованием кислорода, уничтожая в результате окисления различные микроорганизмы. Он воздействует как на окислительно-восстановительную систему

6

бактерий, так и на их протоплазму. Этим можно объяснить его стерилизующие и дезинфицирующие свойства.

В таблице 1 показана сравнительная эффективность действия озона и других окислителей на загрязнители, присутствующие в природной воде.

Таблица 1

7

В таблице 3 показан специфический коэффициент летальности микроорганизмов при действии озона и других дезинфицирующих средств при температуре воды 5°.

Чистый озон взрывоопасен. При концентрации его в озоновоздушных и кислородо-озонных смесях до 180 г/м3 абсолютно безопасен при любых воздействиях: нагрев, удар, реакция со следами органических соединений.

Озон относится к веществам 1 класса опасности по ГОСТ 12.1.00776, который устанавливает предельно-допустимую концентрацию (ПДК) озона в рабочей зоне 0,1 мг/м3.

2. Получение озоно-воздушной смеси. Схема синтеза озона

Практическое значение имеют три основные системы получения озона:

-работающая на воздухе;

-работающая на воздухе, обогащенном кислородом;

-работающая на кислороде.

В каждом конкретном случае с учетом местных условий, стоимости производства кислорода, транспортных расходов, экономических показа-

8

телей по установке в целом решается вопрос об использовании той или иной системы. Наиболее широко применяется система, работающая на воздухе. Ее и рассмотрим подробнее.

Процесс получения и дальнейшего использования озона традиционно разбивается на четыре этапа:

1)компремирование воздуха;

2)очистка и обезвоживание воздуха;

3)синтез озона;

4)растворение озона в воде.

От совершенства технического решения этих четырех этапов, типа применяемого оборудования зависит надежность, долговечность и экономичность работы озонирующих установок. Так как эффективность работы аппаратов, вырабатывающих озон, зависит от качества поступающего газа, то последний должен быть обеспылен по 1 классу, не должен содержать паров масла, должен быть осушен до точки росы - 50 - 55°С.

3. Аппаратурное оформление процесса озонирования

Отечественная промышленность выпускает все необходимое оборудование для обеспечения эффективной работы озонаторных станций. Ниже приводятся данные по серийному оборудованию, выпускаемому основным производителем озонаторного оборудования ОАО "Курганхиммаш" г. Курган [1,2].

Общие требования при выборе типа промышленного оборудования должны сводиться к следующим положениям:

1.Обеспечение надежности работы установки и техники безопасности при ее эксплуатации.

9

2.Использование возможности максимальной автоматизации установки.

3.Получение оптимальных технико-экономических показателей работы установки в целом.

Типовая схема синтеза озона и озонирования воды включает глушитель шума с фильтром, компрессор с концевым холодильником, влагоотделитель, холодильную машину, блок осушки воздуха, ресиверы сжатого и осушенного воздуха, озонатор, контактный аппарат, а также аппарат разложения остаточного озона (рис. 1).

Рис.1. Типовая схема синтеза озона и озонирования воды

1 – глушитель; 2 – воздушный фильтр; 3 – компрессор; 4 – концевой холодильник; 5 – воздухосборник; 6 – теплообменник; 7 – влагоотделитель; 8 – блок осушки воздуха; 9 – регулятор давления; 10 - генератор озона; 11 – контактная камера; 12 – нейтрализатор озона; 13 – пост контроля загазованности; 14 – система диспергации; 15 – пост контроля выброса в атмосферу; 16 – вентилятор; 17 – атмосферный воздух; 18 – очищенный воздух; 19 – озоно-воздушная смесь; 20 – отработанная озоно-воздушная смесь; 21 – озоно-воздушная смесь после разложения

10

3.1. Блок компремирования

Для подачи воздуха в напорных схемах целесообразно использовать компрессоры, обеспечивающие отсутствие в газовой смеси смазочных материалов. Характеристика устройств приведена в табл.1.

Таблица 4

Техническая характеристика стационарных поршневых компрессоров

Аппараты оборудованы автоматикой защиты и сигнализации по основным его параметрам.

Кроме шкафа управления в комплект входит концевой холодильник ХПК, предназначенный для охлаждения воздуха от 140 до 30ºС. В случае отсутствия в комплекте холодильника ХПК можно применить в их качестве теплообменники ТАК. Для сглаживания пульсаций в воздушной смеси после компрессора и концевого холодильника устанавливается ресивер.

3.2. Аппаратура для воздухоподготовки

3.2.1. Воздухосборники

Воздухосборники (ресиверы) предназначены для выравнивания давления сжатого воздуха, смягчения пульсаций, а также для обслуживания системы автоматического регулирования производительности компрессора (рис.2). Для хранения запасов подготовленного осушенного воздуха вто-