Рекультивация пруда и биологическая очистка пруда
Сомневаетесь в выборе?
Большинство естественных и искусственных прудов, водоемов, озер и плотин, без очистки и рекультивации подвержены постепенному накоплению органических отходов на дне и биологическому загрязнению.
Листья, мертвые животные и другие материалы оседают на дне и медленно создают кладбище нездоровой биологической массы, что случается из-за недостатка кислорода, а следовательно, поддержкой анаэробной патогенной жизни.
Эти накопления могу прогрессировать до полной смерти пруда. Грязная вода и неприятный запах делают такую воду непривлекательной и бесполезной для морской жизни, рекреационных целей и особенно в качестве источника питьевой воды.
Естественное решение этой проблемы можно найти в повышении уровня кислорода в таком озере. Для этого специальные аэрационные шланги с подачей озона помещаются на дно водоема.
При относительно небольшом потреблении энергии, даже очень большие и загрязнённые озера могут быть восстановлены до полного аэробного здоровья всего за десять недель. Кроме того, озон медленно разрушает уже накопленные органические отходы со скоростью около 15 см в год, пока дно не станет прозрачным. Система также препятствует любому новому накоплению отходов.
В результате рекультивации водная жизнь восстанавливается, вода становится очень чистой, пригодной для рекреационных целей.
Растворенное органика может также снизится с типичных 5-20 мг/л до менее 1 мг/л.
Логически, если озеро используется для подачи питьевой воды, станция обработки воды расположенная вниз по течению требует гораздо меньшего количества озона для завершения процесса очистки и полностью очищает поток воды от всех вирусов, бактерий, плесени и паразитов.
Несмотря на то, что эта технология существует уже много десятилетий, пока еще недостаточно известна, одна из причин, что технология озонирования Пром-Озонатор недорогая и следовательно, не столь привлекательна для поставщиков оборудования рекультивации озера.
В нынешней экономической ситуации, большинство не могут позволить себе большие затраты на очистку и рекультивацию прудов, поэтому технология озонирования отличное решение.
Не стесняйтесь задавать вопросы по рекультивации озер и прудов специалистам Пром-Озонатор.
Источник
Применение озонирования в установках замкнутого водоснабжения (УЗВ)
Установки замкнутого водоснабжения имеют ряд преимуществ перед прудовыми или садковыми формами аквакультуры. К ним относятся гибкость в выборе площадки, снижение расхода воды, уменьшение объемов сточных вод, улучшение контроля за состоянием окружающей среды и повышение интенсивности производства. Однако оборотная вода быстро загрязняется взвешенными частицами и растворенными органическими веществами.
Обычные способы удаления твердых веществ, такие как микрофильтры и отстойники, предназначены для удаления грубых осаждаемых и фильтруемых твердых веществ, но не для удаления мелких коллоидных твердых веществ. Точно так же бактериальная нитрификация в биофильтрах удаляет растворенный аммиак и нитрит, но не другие растворенные отходы. Поскольку органическая нагрузка увеличивается с интенсивностью производства, бактерии, которые преобразуют нитрит в нитрат, действуют менее эффективно, что приводит к повышению уровня нитритов. Накопление мелких коллоидных твердых веществ, растворенных органических веществ и нитритов в УЗВ может нарушить функцию биофильтра и повысить БПК воды и уровень стресса в культивируемых продуктах. Повышение скорости водообмена в УЗВ приводит к увеличению расхода воды, затрат на нагрев или охлаждение. Альтернативный метод состоит в деструкции органических отходов с использованием сильного природного окислителя — озона.
Преимущества озона:
• Озон удаляет мелкие и коллоидные твердые частицы, вызывая их микрофлокуляцию что облегчает их удаление путем фракционирования, фильтрации и осаждения.
• Озон удаляет растворенную органику путем окисления в продукты, которые более легко нитрифицируются в биофильтре;
• Озон удаляет нитрит путем прямым окисление до нитрата, что повышает эффективность биофильтрации и нитрификации.
• Озон может эффективно инактивирует бактериальных, вирусных, грибковых и простейших патогенов рыб. Эффективность обработки озоном зависит от концентрации озона, продолжительности воздействия озона (время контакта), нагрузки патогенных микроорганизмов и уровня органических веществ. Если присутствуют высокие уровни органического вещества, потребность в окислении органического вещества может затруднить поддержание достаточного количества остаточного озона для эффективной дезинфекции.
Конструкция генератора озона реактора и контактного реактора очень важны для безопасного и успешного озонирования. Существует целый ряд реакторов, использующих различные конструкции для переноса озона в воду. Конструкции включают в себя мелкие пузырьковые диффузоры, турбинные контакторы, инжекторы, глубокие U-образные реакторы, насадочные колонны, статические смесители и камеры распылительных контактов. Некоторые конструкции также используются для переноса или аэрации кислорода. Важные соображения при выборе реактора включают в себя:
• эффективность переноса озона;
• герметичный дизайн и конструкция;
• конструкция из озоностойких материалов.
Самая простая в реализации и эффективная схема представляет собой эжектор и герметичный контактный реактор с отводом не растворившегося озона через газоотделительный клапан на термокаталитический деструктор озона.
Материалы, используемые в системе обработки озоном, должны быть очень стойкими или инертными к озону. Использование неподходящих материалов может привести к эрозии устройства и стать причиной опасных и дорогостоящих утечек. Такие системы не подходят для длительного применения озона и требуют постоянных высоких затрат на замену. Генерация озона в системах с некондиционными материалами также менее эффективна, поскольку озон теряется при окислении материалов реактора. По этой причине использование некоторых пластиков, таких как поликарбонат, не рекомендуется для долгосрочного применения. Оцинкованная сталь также не рекомендуется.
Контактные камеры и трубопроводы из нержавеющей стали рекомендуются для использования с озоном. Клапаны должны быть изготовлены из нержавеющей стали с прокладками и мембранами из тефлона или аналогичного материала.
Режимы обработки
Озон может применяться непрерывно или периодически. Применение в большинстве ситуаций может быть связано со стратегией кормления, используемой в системе культивирования. Через три-четыре часа после кормления рыб концентрация аммиака, растворенных органических веществ и других отходов становится максимальной. Если рыбу кормят несколько раз в течение дня, после каждого кормления можно проводить серию обработок озоном, чтобы нацелить связанный с этим рост уровня отходов. Если корм вводится 24 часа в сутки, качество воды постоянно ухудшается, поэтому применение озона должно быть непрерывным.
Непрерывное озонирование выгодно по сравнению с периодической и серийной обработкой, поскольку качество воды остается относительно стабильным. Однако более низкие затраты на серийное и периодическое озонирование делают эти режимы обработки жизнеспособными вариантами управления качеством воды.
Необходимое количество озона для обработки в УЗВ обычно рассчитывается в соответствии с суточной скоростью подачи. Обычно рекомендуется снизить дозу озона на 10-15 г на килограмм корма, чтобы уменьшить накопившуюся органику. Любые фоновые органические нагрузки исходной воды, используемой для УЗВ, также должны быть приняты во внимание.
Если дезинфекция является основной целью озонирования, необходимое количество озона во многом зависит от фоновой органической нагрузки воды, подлежащей обработке. В чистой воде остаточные концентрации озона 0,01-0,1 ppm в течение периодов, составляющих 15 секунд, могут быть эффективными для снижения бактериальной нагрузки. Однако в воде со значительным содержанием органики остаточная концентрация озона и/или время контакта озона должны быть увеличены для обеспечения дезинфекции. Природные воды (морская, солоноватая и пресная вода) обычно требуют остаточных концентраций озона от 0,1 до 0,2 ppm и времени контакта 1-5 минут для дезинфекции. Для сточных вод в аквакультуре обычно требуется от 0,2 до 0,4 ppm остаточного озона в течение 1-5 минут для значительной дезинфекции после окисления органических веществ.
Оптимальная доза озона для дезинфекции сильно варьируется и представляет собой сумму потребностей в озоне от растворенных органических веществ, коллоидных твердых веществ, нитратов и дезинфекции. Во многих ситуациях стоимость производства достаточного количества остаточного озона для полной дезинфекции после удовлетворения всех других потребностей в озоне является непомерно высокой. Тем не менее, некоторое снижение количества патогенных микроорганизмов может быть достигнуто при использовании умеренного уровня озона, и качество воды значительно улучшится.
Дезинфекция обменной и сточной воды является более эффективной с точки зрения затрат, чем обработка всей системы из-за относительно небольших объемов обрабатываемой воды. Обеззараживание исходной воды озоном в сочетании с карантинными процедурами для поступающего сырья снижает риск возникновения болезней в системе.
Озон токсичен для широкого спектра пресноводных и соленых организмов при остаточных концентрациях от 0,01 до 0,1 ppm. При принятии решения о том, где вводить озон, следует тщательно учитывать влияние остаточных концентраций из реактора на биофильтр или рыбные запасы. В УЗВ есть несколько мест, где озон может быть добавлен в зависимости от желаемого результата.
В распространенный метод введения используются существующие системы транспорта кислорода для добавления озона в кислород. Это обычно происходит после биофильтра и непосредственно перед резервуаром для содержания культуры. Этот метод несет умеренный риск воздействия на рыбу остаточных концентраций озона. Удерживая воду в контактной камере (блоке озонирования) в течение нескольких минут, прежде чем она попадет в емкости для культивирования, этот риск можно уменьшить. Преимущества этого варианта включают снижение патогенных нагрузок и уровней нитритов непосредственно перед контактом с рыбными запасами.
Добавление озона перед биофильтром также популярно. Этот метод снижает риск воздействия на рыбные запасы остаточного озона. Любые присутствующие остатки должны сначала пройти через биофильтр и использоваться для окисления биопленок. Таким образом, биофильтр эффективно защищает рыбные запасы от токсического воздействия озона. Однако, если остаточные уровни озона слишком высоки, это может повлиять на производительность биофильтра, что приведет к снижению нитрификации. Преимущество применения озона перед биофильтром состоит в том, что кислород, образующийся в качестве конечного продукта реакции озона, увеличивает уровни растворенного кислорода в биофильтре. Это особенно полезно в подводных биофильтрах. Однако для капельных биофильтров любой побочный кислород эффективно теряется в атмосфере.
Озон можно использовать для дезинфекции стоков, чтобы предотвратить попадание экзотических болезней в окружающую среду. Это может быть сделано наиболее эффективно при нагрузках в сточных водах до поступления в системы орошения или сброса.
Озонирование воды перед грубым удалением твердых частиц не рекомендуется. Обработка грубых твердых частиц путем озонирования является чрезмерно дорогостоящей, поскольку уровни остаточного озона должны быть увеличены для удовлетворения дополнительной потребности в озоне.
Прямая обработка культурального резервуара не рекомендуется. Этот метод сопряжен с высоким риском воздействия на рыбные запасы остаточных концентраций озона.
Озонирование солоноватой или морской воды приводит к образованию различных побочных продуктов окисления в пресной воде. Озон вступает в реакцию с ионами брома и хлорида в соленой воде с образованием относительно стабильных окислителей, токсичных для водных организмов. Использование озона в системах соленой воды обычно ограничивается периодической обработкой воды отдельно от основного рециркуляционного потока. Фильтрация активированным углем может использоваться для удаления остаточного озона и других окислителей из озонированной соленой воды.
Измерение концентрации озона
Прямое измерение содержания озона в пробе воды обычно достигается с помощью колориметрических тест-наборов и спектрофотометрии. Однако эти методы могут быть слишком грубыми, чтобы обнаружить низкие остаточные уровни, смертельные для некоторых видов рыб, и непригодны для постоянного мониторинга в потоке. Распространенным способом обеспечения определенного уровня непрерывного мониторинга потока озона является использование датчиков окислительно-восстановительного потенциала (ОВП). Поддерживая ОВП в определенном диапазоне, можно контролировать уровни общего количества окислителей, что дает косвенный контроль над озоном. Безопасный уровень ОВП для выращивания пресноводных рыб обычно считается равным 300 мВ.
Многие системы автоматизируют озонирование, связывая измерение ОВП и генератор озона, так что генератор отключается при достижении требуемого ОВП и отключается при повторном падении ОВП. Факторы, такие как pH, температура и вид культур, будут определять точный целевой уровень ОВП. Другие параметры качества воды, особенно нитрит, также должны контролироваться и использоваться для измерения эффекта озонирования.
Источник
Озонирование пруда с рыбой
Озон (О3) представляет собой газ нестабильный для хранения. Он всегда производится непосредственно перед использованием.
Описание проблемы
Рыбные хозяйства постоянно имеют дело с проблемами качества воды. Рыбы в процессе своей жизнедеятельности выделяют разнообразный спектр загрязняющих органических веществ. Грязная вода служит источником бурного роста паразитов. 
Озон, благодаря преимуществам по сравнению с традиционными методами очистки воды, все чаще используется в рыбоводстве.
Озон обеспечивает эффективное обеззараживание, не производя вредных побочных продуктов.
Мы опросили рыбоводов и аквариумистов использующих озон, задавая один и тот же вопрос, в чем они думают, озон помогает им.
Какие преимущества от озона?
Обычно всегда звучал ответ о более чистой воде, а также другие ответы из списка ниже:
1. Повышенная прозрачность воды (даже если она до этого была достаточно чистой);
2. Увеличение проникновения света;
3. Снижение желтизны;
4. Уменьшение водорослей;
5. Снижение цианобактерии;
6. Увеличение ORP;
7. Снижение нитратов;
8. Уменьшенные патогенные бактерии;
9. Снижение циркулирующих токсинов.
На рисунке 1 схематически показано как озон применяется для рыбных хозяйств и аквариумов. Для конкретных случаев практического применения не обязательно в точности следовать данной схеме, но в таком случае владельцы аквариумов должны понимать, что их процесс может оказаться недостаточно эффективным. Последующие разделы данной статьи последовательно рассказывают о каждом этапе схемы, объясняя их важность и способы осуществления на практике, а также необходимые меры для безопасного и эффективного использования озона. 
Рисунок 1. Схема применения озона в обычных рифовых аквариумах
Весь процесс начинается с источника воздуха, которым, как правило, является обычный аквариумный воздушный насос. Зачастую воздух пропускается через воздушный осушитель, в котором гигроскопический материал, например диоксид кремния, удаляет из него большую часть влаги. Выходя из трубки осушителя и проходя через обратный воздушный клапан, для предотвращения повторного попадания влаги в систему, воздух попадает в генератор озона. Предварительная сушка воздуха увеличивает эффективность генератора озона.
После, обогащенный озоном воздух выходит из генератора и поступает в камеру смешения (контактную камеру), где происходит тщательное перемешивание газа и аквариумной воды в течение, по крайней мере, нескольких секунд. Для этого аквариумисты часто используют скиммеры (флотаторы), либо специально изготовленные озоновые реакторы. Выбор подходящего материала для такого устройства не так прост, так как озон может приводить к деградации пластиков различного типа, резины и трубок.
В контактной камере озон взаимодействует с большим количеством различных химических веществ, присутствующих в морской воде. Большинство имеющихся у озона преимуществ реализуются в этой камере. Здесь, например, вода становится прозрачнее, так как при окислении озоном разрушаются определенные свето-поглощающие пигменты, содержащиеся в органических частицах и молекулах.
Озон для рыбных хозяйств
Пресноводные рыбные фермы и аквариумы, обычно удаляют твердые частицы с помощью песчаных и губчатых фильтров, но они не способны удалить мелкие коллоидные твердые частицы.
С другой стороны, нитрифицирующие бактерии в био-фильтрах удаляют растворенный аммиак и нитриты, но не все растворенные органические отходы. По мере роста рыбы увеличиваются растворенные органические коллоидные частицы.
Эта органическая раскачка снижает производительность нитрифицирующих бактерий, что вызывает накопление вредных нитритов.
Биохимическая потребность в кислороде, также возрастает, так что уровень кислорода со временем уменьшается. Эти сдвиги в параметрах воды влияют на обитателей водоема и могут привести к промысловой смертности.
Для того, чтобы уменьшить необходимость больших водных изменений, существует очень эффективный альтернативный метод разрушения этих органических отходов с использованием сильных окислителей.
Этот метод является «озонирование».
Озонирование имеет ряд преимуществ в аквариумах в том числе: твердые вещества могут быть удалены с помощью стандартного фильтра после озонирования. Озон окисляет органические соединения в воде и разбивает их на простые органические вещества, которые теперь доступны для деградации гетеротрофных бактерий.
Снижение вредного аммиака (NH3-) и уровней нитрита (NO2-) путем их окисления до нитратов (NO3-). Осаждение металлов, таких как железо и марганец. Снижение количества водорослей и удаление биопленки.
Удаление запаха путем разрушения сульфидов. Деградация пестицидов, моющих средств, и возможно следов ацетона, что позволяет держать воду в благоприятном состоянии для рыбы.
К другим преимуществам можно также отнести то, что озон:
Озон убивает 99% бактерий и вирусов;
Повышает прозрачность воды;
Озон, в конце концов, преобразуется в кислород и повышает уровень кислорода в воде. Правильный уровень озона очень важен для здоровья рыбы и следует избегать передозировки.
Безопасность человека при использовании озона: Активированный уголь для выходящего воздушного потока
Однако не все продукты взаимодействия озона с морской водой могут принести пользу. После контактной камеры вода пропускается через слой активированного угля (АУ), достаточный для удаления из воды окислителей, появившихся в результате действия озона. Активированный уголь разрушает большинство потенциально опасных окислителей до того, как они попадут в аквариум. Выходящий из камеры воздух также содержит озон и пропускается через АУ для предотвращения угрозы токсичности окружающего воздуха.
Для того чтобы убедиться, что лишь малое количество озона и его побочных продуктов попадает в аквариум измеряют окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) в аквариумной воде. При использовании небольших концентраций озона мониторинг может быть достаточно точным. Для тех, кто использует большое количество озона, ОВП контроллер является особенно важным. Его можно использовать для автоматического отключения генератора озона, если значение ОВП превышает заданное (заданное значение может быть как точкой экстренного отключения, что происходит очень редко, если вообще происходит, а также быть целевым ОВП, для поддержания которого генератор будет работать лишь периодически).
Снижение озона органических токсинов в воде
В дополнение к обесцвечиванию воды, другая потенциальная польза от реакции озона с водой является разрушение органических токсинов. Многие морские существа выделяют токсины. В дополнение к использованию активированного угля, озон может также играть полезную роль.
Реакции озона с органическими молекулами, включают в себя довольно специфические типы реакций. Он не удаляет все органические материалы из воды, проходящей через контактную камеру.
Тем не менее, многие токсины имеют весьма специфические структуры, будучи токсичным именно потому, что они воздействуют на некоторые важные биомолекулы в живом организме, тем самым препятствуя его нормальной деятельности.
Даже небольшое химическое изменение, вероятно снизит токсичность даже очень мощного природного токсина.
Например, озон используется для детоксикации ботулинического токсина в пресной воде при концентрациях 0,01 промилле озона и времени контакта менее чем одна минута.
Уменьшение бактерий при использовании озона
Бактерии и другие организмы, которые взвешены в воде, могут быть убиты воздействием озона.
Этот процесс широко используется для дезинфекции питьевой воды и сточных вод в различных отраслях.
Дозы и время воздействия озона, необходимого для дезинфекции, тем не менее, достаточно высоки.
Споры бактерий cенной палочки при дозировки озона 14 миллиграмм на литр и времени контакта 24 часа были ликвидированы на 99,99%.
Озон и ORP
Одна из первых вещей, которые все аквариумисты узнают в первую очередь, это то, что озон повышает окислительно-восстановительный потенциал воды (ОВП).
Но что это на самом деле означает?
ОВП воды очень сложный показатель зависящий от текущих химических элементов в воде.
ОВП является показателем баланса реакций окисления и восстановления в воде. Многие из этих реакций будут оказывать сильное воздействие на озон и на его побочные продукты (бромат, гипобромитом).
Использование ОВП метров полезно для предотвращения передозировки озона в воде.
Окисление озоном: Обесцвечивание
Окисление органики позволяет сделать воду более прозрачной.
Для того чтобы понять этот эффект, сначала полезно понять, какие органические молекулы приводят к окрашиванию воды. В самом деле, большинство органических молекул, не окрашиваются. То есть, они не поглощают видимый свет.
Организмы, тем не менее, имеют значительную потребность в поглощении света.
Различные химические продукты, описанные в данном разделе, являются, конечно же, не единственные продуктами реакции озона, бромноватистой кислоты и гипобромитом с органическими соединениями.
Другие продукты включают бромированные органические соединения и многие другие химические структуры.
Как озон используется для воды?
В понимании процесса взаимодействия озона и воды мы начнем с самых простых вещей. Воздушный насос прокачивает воздух, который часто дополнительно осушается. Влага из воздуха удаляется при поглощении гигроскопические твердые вещества.
Не все пользователи озонаторов осушают воздух, но это имеет преимущества для озонатора.
Метод, используемый в большинстве озонаторов, включает прохождение воздуха через электрический разряд высокого напряжения, который разбивает молекулы кислорода, после чего часть из них образует озон.
Второй по популярности, но менее эффективный метод – это прохождение воздуха или воды через ультрафиолетовые лампы определенного диапазона.
Влажность в воздухе уменьшает количество создаваемого озона, а также образует азотную кислоту. Азотная кислота может уменьшить pH и щелочность. И добавить в воду нитраты.
После того как воздух насыщенный озоном покинул генератор озона, он обычно направляется в камеру смешивания, где вода и газ смешиваются, между ними поддерживается определенное время контакта.
Аквариумисты и рыборазводчики, часто используют специальные озоновые реакторы, выполненные из не подверженных коррозии материалов.
Внутри колонны для смешивания озон вступает в реакцию с множеством химических веществ: органика, аммиак, железо, бромид и йодид.
Он также может взаимодействовать с вирусами, бактериями и другими организмами внутри реактора.
Озон может сохранять свою структура в течении лишь секунд, но оставляет после себя активные окислители, например бромноватистую кислоту.
Они могут продолжить взаимодействовать с органикой и являются потенциально токсичными, по этой причине они должны быть удалены, перед тем как вода попадет в резервуар с рыбой.
Вода с реактора обычно проходит через определенный слой активированного угля, которого будет достаточно для удаления оксидантов после озона.
Уголь католитически и не католитически разрушает оксиданты.
Воздух, который удаляется из реактора, также содержит озон. И также лучше, если он пройдет через активированный уголь, чтобы исключить риск воздушной токсичности.
Для того, чтобы гарантировать, что не слишком много озона поступает в аквариум, аквариумисты должны контролировать окислительно-восстановительный потенциал в воде аквариума.
Для тех аквариумистов, которые используют небольшое количество озона, мониторинг системы должен быть адекватным.
Для тех аквариумистов, которые используют большое количества озона, контроллер ОВП имеет важное значение. Он может быть использован для отключения озона, если показатель ОВП поднимается выше заданного значения (эта точка является либо точкой аварийного отключения или для цели цикличной работы озонатора).
Аквариумисты обычно используют примерно до 0,3 милиграмм на литр озона в «контактной камере» и имеет время контакта порядка нескольких секунд до того, как вода проходит в аквариум.
Это значение основано на добавлении озона со скоростью 100 мг/ч (типичная скорость для бака около 800 литров) и скорости потока 333 литра в час.
Увеличивать скорость потока стоит соразмерно производительности озонатора.
Воздушный поток
Воздушный насос используется как первичный источник воздуха в большинстве случаев применения озона для рифовых аквариумов. В то же время некоторые устройства (как, например, от компании «Enaly») сочетают в себе воздушный насос и генератор озона, что достаточно необычно. Можно также использовать воздух под давлением, находящийся в баллонах или баках, или даже чистый кислород, но из-за добавочной стоимости таких методов применение их теми, для кого это является лишь хобби, маловероятно. Воздушный насос, тем не менее, может не использоваться лишь в одном случае, если смесь озона и воздуха из генератора проходит в трубку Вентури (распространенное устройство во многих скиммерах), после которой смесь попадает в реакционную камеру. В целом же это не сильно распространено, так как воздушный осушитель может создать слишком большое противодавление, что не позволит трубке Вентури втянуть достаточное количество воздуха.
Какое же количество воздуха является достаточным? К счастью, это не так уж и важно. «Sander», долгое время производящие оборудование для применения озона в аквариумах, рекомендуют на своем веб-сайте поддерживать воздушный поток в 50-500 л/ч для генераторов, которые производят от 2 до 300 мг озона в час. Большие генераторы, производящие до 2000 мг озона в час требуют воздушного потока от 100 до 1000 л/ч.
Помните, если воздух пропускается в некую самодельную герметичную реакционную камеру (отличную от скиммера), или даже через трубку осушителя, создается значительное противодавление, которое уменьшает поток воздуха по сравнению с номинальным потоком аквариумного воздушного насоса.
Научные исследования показали, что воздушный поток через коронный разряд генератора озона не сильно влияет на процесс получение озона, но только в том случае, если поток достаточно медленный и воздух не выходит из области разряда до того как произойдет реакция распада (обсуждение ниже). Одна научная группа [1] на основании своих результатов получила следующее уравнение, показанное ниже:
,
где X – концентрация озона на выходе из генератора озона, мг/л; а – константа, относящаяся к мощности генератора; F – скорость потока; X0 – максимальная концентрация озона при низких скоростях потока. Влияние скорости потока на концентрацию озона показано на рисунке 2. Следует отметить, что даже если концентрация озона меньше при более высоких скоростях потока — общее количество произведенного озона не уменьшается. Для того, чтобы найти скорость получения озона (в таких единицах как мг/ч) необходимо умножить концентрацию полученного озона в воздухе на скорость воздушного потока (F):
Скорость получения озона
Влияние скорости потока воздуха на общую выработку озона также показано на рисунке 2. Как видно общее количество полученного озона постоянно возрастает при увеличении скорости потока. Такой эффект нетрудно понять. Более высокие скорости потока сметают свежеполученный озон (до того, как он повторно распадется в генераторе) и заполняют пространство свежим воздухом, содержащим О2, который уже готов для получения новых молекул озона. К сожалению, я не знаю, каковы пределы зависимостей скорости потока от концентрации озона для обычных коммерческих аквариумных генераторов озона (и выполняется ли для них такая же взаимосвязь). На веб-сайте «Sanders» представлены данные для различных генераторов озона, где скорость потока воздуха варьировали от 0 до 600 л/ч.
Скорость потока, необходимая для достижения максимума производительности варьируется в зависимости от генератора, но любом случае скорость должна быть больше 50 л/ч, а для больших генераторов более чем 300 л/ч.
Я также не знаю, какие скорости потока воздуха используют все компании при определении такой характеристики как скорость получения озона (мг/час), указанной в рекламных брошюрах, и соответствуют ли эти скорости потока тем рекомендациям, которые они дают владельцам аквариумов, использующим это устройство. Такие вопросы уже упоминались ранее [2], так как это достаточно непросто сравнивать коммерческие генераторы, не зная при этом скорости потока воздуха, которые были использованы при расчетах.
Рисунок 2. Взаимосвязь между скоростью потока, концентрацией озона и общим количеством полученного озона для обычного генератора озона коронного разряда.
Следует отметить, что если коммерческие генераторы, используемые владельцами аквариумов, вырабатывают фиксированное количество озона в единицу времени, то его концентрация в проходящем воздухе уменьшится, если увеличить скорость потока.
В итоге, можно выделить следующие наблюдения, связанные со скоростью потока:
1. Более высокие скорости потока увеличивают общий выход О3, доводя до максимума эффективность генератора.
2. Более высокая скорость приводит к меньшей концентрации О3 в воздухе. Снижение концентрации может замедлять проникновение озона в воду (так как равновесное количество О3, проникающее в воду зависит от его концентрации в воздухе). При больших объемах воздуха также нужно учитывать возможности реакционной камеры, в которой вода обрабатывается этим воздухом. Большинство камер могут пропустить только определенный объем воздуха, не давая при этом сбоев и не требуя снижения уровня воды в камере или скорости проходящего воздуха.
3. Большие скорости потока воздуха, до его попадания в генератор озона, затрудняют процесс удаления влаги обычным осушителем. При больших скоростях также потребуется более частая замена осушающего агента.
Более полные рекомендации я приведу в конце данной статьи. Конкретно по поводу скорости потока можно сказать следующее:
1. Выбирайте размер воздушного насоса согласно рекомендованным производителем генератора скоростям потока, а также соответствующую контактную камеру. Возможно, лучшим вариантом будет использование насоса с варьируемой скоростью потока, которую можно было бы отрегулировать уже во время использования.
2. Используйте воздушный насос, который сможет справиться с противодавлением. Важность данного аспекта будет зависеть от характера давления внутри контактной камеры (следующий раздел).
3. После запуска системы в работу скорость потока воздуха и другие параметры можно отрегулировать для достижения максимальной эффективности.
Измерение значения ОВП в аквариуме достаточно легкий, но медленный способ оценки эффективности. Измерение концентрации озона в выходящей из контактной камеры воде, до обработки гранулированным АУ, также хороший способ оценить эффективность. Тестовые наборы для индикации хлора (или озона) также можно применять для определения концентрации озона и его побочных продуктов в морской воде, так как эти соединения будут взаимодействовать с реагентом из тестового набора. При использовании набора для хлора CN-70 (как в случае индикации свободного хлора, так и общего содержания) в различных установках я получил экспериментальные значения в диапазоне 0.02-0.5 ppm «хлорных эквивалентов», варьируя при этом не только скорость потока.
В связи с тем, что такие тестовые наборы (действие которых обусловлено соединением N,N-Диэтил-п-фенилендиамин) могут обнаруживать разнообразные окисляющие вещества (гипобромиты, озон и т.п.) необходимо помнить, что в данном случае невозможно зафиксировать только содержание остаточного озона. Тем не менее, все эти сильные окислители принято представлять в виде одного химического соединения (если же только обратное не оговаривается в опубликованном исследовании).
Единицами измерения могут быть «хлорные эквиваленты» или «озоновые эквиваленты», где 1 ppm в «хлорных эквивалентах» равен 0.7 ppm «озоновых эквивалентов» (такое значение вытекает из отношения молекулярного веса озона 48 г/моль к молекулярному весу хлора 70.9 г/моль). Следует отметить, что метод с использованием синего индиго (индиго трисульфонат) позволяет определить содержание только озона, но не его побочных продуктов, поэтому его не рекомендуется использовать, если только вы не хотите определять концентрацию лишь одного озона.
ОВП водного потока в контактной камере также может быть хорошим способом оценки эффективности (в моем случае значения обычно лежат в диапазоне 650-700мВ). В любом случае, чем больше озона или, чем больше ОВП, тем более эффективно его использование (по крайней мере, если скорость потока воды через реакционную камеру приблизительно постоянна).
Осушение воздуха
Эффективность генераторов озона с коронным разрядом гораздо выше, если подводимый воздух сухой. Точная взаимосвязь между влажностью воздуха и скоростью получения озона зависит от конструкции самого генератора. Большинство производителей коммерческих генераторов озона («O3ozone», «Ozone Solutions» и «Lenntech») представляют графики зависимости выработки озона от влажности, которые выглядят схоже с рисунком 3.
Для большинства владельцев аквариумов основным правилом является то, что эффективность генератора озона падает приблизительно в 2 раза при использовании влажного воздуха, это же на своем веб-сайте утверждает и «Sander» касаемо своих генераторов озона. А именно, они утверждают, что для одной из серий их генераторов озона использование полученного сухого воздуха с точкой росы -40°С из окружающего воздуха с относительной влажностью 50% приводит к 50% увеличению выхода озона.
Данные, такие как приведены на рисунке 3, показывают, что наилучший результат от сушки воздуха может приводить и к более, чем двукратному улучшению эффективности если использовать воздух из окружающей среды, точка росы которого близка к 20°С или выше. Для удобства интерпретации данных рисунка 3 ниже в таблице показана взаимосвязь между относительной влажностью и значением точки росы при температуре воздуха 70°F (21.1°С). Очевидно, что воздух должен быть очень сухим, чтобы иметь точку росы ниже –20°С. С другой стороны, не совсем очевидно достигают ли такую низкую точку росы или превышают осушители используемые любителями.
Рисунок 3. Взаимосвязь между точкой росы (влажностью) и относительным количеством полученного озона для обычного генератора озона с коронным разрядом.
Существует мнение, что высокая влажность входящего воздуха может увеличивать выход азотной кислоты, хотя не все исследователи с этим согласны [2]. В некоторых источниках [3] рекомендуется использовать воздух с очень низкой точкой росы (
-60°С) для предотвращения коррозии частей генератора, образующейся в нем азотной кислотой. Но опять же неизвестно способны ли осушители, используемые владельцами аквариумов обеспечить такие низкие точки росы.
Источник