1. Ozon haqida asosiy bilimlar
Ozon molekulyar formulasi O3 bilan kislorodning allotropidir (O2). Ozon molekulasi uchta kislorod atomidan iborat bo'lib, ulardan biri ikkinchisi bilan bitta bog' bilan bog'langan. Ozon to'rtta asosiy funktsiyaga ega bo'lgan "yashil kimyoviy" kuchli oksidlovchi sifatida e'tirof etiladi: sterilizatsiya, rangsizlanish, oksidlanish va deodorizatsiya. Bundan tashqari, u hech qanday qoldiq va ikkilamchi ifloslanish kabi afzalliklarga ega, bu uni ekologik toza yashil sanoat xom ashyosiga aylantiradi.
Ozon juda kuchli oksidlovchi kuchga ega, oksidlanish-qaytarilish potentsiali 2,07 mV. Ozon organik moddalarni ikki yo'l bilan oksidlaydi: birinchidan, ozon molekulalari organik moddalarni tanlab to'g'ridan-to'g'ri oksidlaydi, ya'ni to'g'ridan-to'g'ri oksidlanish, lekin reaksiya tezligi nisbatan sekin; ikkinchidan, organik moddalarni oʻzining parchalanishi, yaʼni bilvosita oksidlanish natijasida hosil boʻlgan gidroksil radikallari (·OH) orqali-selektiv boʻlmagan holda tez oksidlaydi. Haqiqiy suvni tozalash reaktsiyalarida ozonning organik moddalarni olib tashlash samaradorligi to'g'ridan-to'g'ri va bilvosita oksidlanishning superpozitsiyasidir va bu ikki reaktsiyaning qanchalik davom etishi turli reaktsiya sharoitlariga bog'liq. Bilvosita oksidlanish ilg'or oksidlanish texnologiyasi sifatida ham tanilgan.
2. Ozon tayyorlash
Ozonni turli usullar bilan tayyorlash mumkin. Suvni tozalash sohasida yuqori-kuchli ovozsiz tushirish odatda qo'llaniladi. Ozon ishlab chiqarish uchun xom ashyo asosan havo yoki kisloroddir. Havo gaz manbai sifatida foydalanilganda, ozon miqdori atigi 1% ni tashkil qiladi, kislorod ishlatilganda esa ozon kontsentratsiyasi 10% (massa bo'yicha) yoki undan yuqori bo'lishi mumkin.
3. Ilg'or ozon oksidlanish texnologiyasi
Yagona ozon oksidlanish texnologiyasi sezilarli cheklovlarga ega: bitta ozon xloroform kabi ba'zi rekalsitli organik birikmalarni oksidlashi mumkin emas; yagona ozon oksidlanishi organik moddalarni karbonat angidrid va suvga to'liq parchalay olmaydi va CODni olib tashlashning yuqori samaradorligiga erishish qiyin. Chuqur oksidlanish texnologiyasi deb ham ataladigan ilg'or ozon oksidlanish texnologiyasi yuqori oksidlovchi gidroksil radikallarini (·OH) hosil qilish bilan tavsiflanadi (gidroksil radikallarining oksidlanish-qaytarilish potentsiali (·OH) 2,80V, ftordan keyin ikkinchi o'rinda turadi). Yuqori harorat, yuqori bosim, elektr toki, tovush, yorug'lik nurlanishi va katalizatorlar kabi reaksiya sharoitida u katta, to'sqinliksiz organik molekulalarni past-toksiklik yoki toksik bo'lmagan-kichik molekulalarga oksidlaydi.
1) Fotokatalitik ozon oksidlanish texnologiyasi
Fotokatalitik ozon oksidlanishi organik moddalar bilan bevosita reaksiyaga kirishish uchun ozondan foydalanmaydi. Buning o'rniga u organik moddalarni oksidlash uchun ultrabinafsha nurlar ostida ozonning parchalanishi natijasida hosil bo'lgan faol ikkilamchi oksidlovchidan (·OH) foydalanadi. Ozon va organik moddalar o'rtasidagi reaksiya tanlab olinadi va organik moddalarni karbonat angidrid va suvga to'liq parchalay olmaydi. Ozonning oksidlanish tezligi va samaradorligini oshirish uchun faol OH hosil qilish uchun ozonning parchalanishiga yordam beradigan boshqa choralar ko'rish kerak.
2) Bir hil katalitik ozon oksidlanish texnologiyasi
Bir hil katalitik ozonlashda ishlatiladigan katalizatorlar odatda Fe(II), Mn(II), Ni(II), Co(II), Cd(II), Cu(II), Ag(I), Cr(III) va Zn(II) kabi oʻtish metallaridir. Ozon{2}}katalizator ionlarining oqava suvga aniq (mikro-doza, ppb darajasi) qoʻshilishi quvvatni nazorat qilish orqali erishiladi, bu esa oqava suvdan qattiq organik ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlash uchun gidroksil radikallarini hosil qiluvchi ilgʻor oksidlanish reaksiyasini yakunlaydi.
3) Geterogen katalitik ozon oksidlanish texnologiyasi
Ushbu texnologiya odatda qattiq oksidlovchi tashuvchidan (ko'pincha alumina yoki sintetik zeolitdan iborat) foydalanadi. Katalizator ta'sirida ozon parchalanib, yuqori oksidlovchi gidroksil radikallarini (·OH) hosil qiladi va shu bilan suvdagi organik ifloslantiruvchi moddalarni parchalaydi.
4. Haqiqiy dastur
Shahar oqava suvlarini tozalash inshooti kuniga 100 000 tonna ishlov berishga mo'ljallangan, ammo uning haqiqiy tozalash quvvati kuniga 90 000 tonnani tashkil qiladi. COD emissiya standartlariga javob berish uchun (40 mg/L dan kam yoki unga teng) bir hil katalitik ozon oksidlanish texnologiyasi qo'llaniladi, unda uchta ozon generatori (har biri 42 kg/soat quvvatga ega, ikkitasi ishda va bittasi kutish rejimida) ishlaydi. Jarayon oqimi quyidagicha: ozon generatori → ozon gazini hosil qiladi → uni quvurlar orqali reaktiv nasosning kirish joyiga o'tkazadi → reaktiv in'ektsiya orqali oqava suvda eriydi → bir hil katalizator ta'sirida ·OH hosil qiladi → ozon katalitik oksidlanish tankidagi oksidlanish reaktsiyasini yakunlaydi.
1) COD degradatsiyasi va rangsizlanish ko'rsatkichlari
Chiqindilarni tozalash quvvati: 90 000 tonna/kun. Ayni paytda bitta ozon generatori ishlamoqda, 40 kg/soat qilib belgilangan, haqiqiy ishlab chiqarish tezligi 34 kg/soat (ozon oqimi tezligi x ozon konsentratsiyasi). Ozonning dozasi 9,1 mg/l ni tashkil qiladi. Bu CODni 45 dan 30 mg/l gacha va rangni 40 dan 5 gacha kamaytiradi, bu esa oqava suvlarning "Shahar oqava suvlarini tozalash inshootlari uchun asosiy suvni ifloslantiruvchi moddalarni chiqarish standarti" (DB33/2169-2018) ga muvofiqligiga erishadi.
2) Quvvat iste'moli
Ozon o'zining yashil va ekologik toza xususiyatlari bilan mashhur bo'lsa-da, uni ishlab chiqarish bilan bog'liq yuqori energiya iste'moli va operatsion xarajatlarni inkor etib bo'lmaydi. Havoni gaz manbai sifatida ishlatganda, quvvat sarfi taxminan 20 kVt / kg ozonni tashkil qiladi; gaz manbai sifatida kisloroddan foydalanilganda, quvvat sarfi taxminan 10 kVt / kg ozonni tashkil qiladi. Saytdagi haqiqiy ish-yozuvda quvvat sarfi 13 kVt/kg ozonni, qishda esa 11 kVt/kg ozonni tashkil qiladi. Yozda tashqi havo harorati yuqori bo'lganligi sababli, ozon generatorini sovutish uchun chiller kerak, qishda esa normal ishlashini ta'minlash uchun faqat plastinka issiqlik almashtirgichni yoqish kerak.