Дещо про озон
Дезінфекція води з використанням хлору, як і будь-яка інша технологія, має свої переваги і недоліки. Тому пропонуємо розглянути альтернативу. Перший і головний «суперник» хлору в басейні – озон. Хоча це твердження категоричне і не зовсім правдиве. Справа в тому, що озон хлору не суперник, а помічник і соратник, і разом вони працюють набагато краще, ніж окремо.
Може людині не подобається запах хлору? Або є індивідуальна непереносимість хлору? Або діточок труїти хлорамінами не хочеться, або просто саме слово «хлор» викликає неприємні емоції? Але ж дезінфікувати воду обов’язково! Що можна запропонувати в такому випадку? Головна і на сьогодні найсучасніша «альтернатива» хлору в басейні – озон. Хоча насправді озон хлору не суперник, а помічник і соратник. Разом вони працюють набагато краще, ніж окремо. Про його унікальні властивості ми поміркуємо трохи нижче, а тим часом вирушимо у маленьку подорож історією. Отже, що ми знаємо про озон?
Ще в XVIII-му столітті було помічено, що біля блискавок та електричних машин з’являється своєрідний запах. У 1785 р. голландський фізик М. ван Марум приписав цей «електричний запах» якійсь речовині з окисними властивостями. У 1801 р. Г. Деві встановив його наявність в атмосферному повітрі. І тільки в 1840 р. німецький хімік К. Ф. Шенбейн виділив (і фактично відкрив) цю речовину. Він назвав її озоном (від грец. «одзейн» – «пахне»). Проте, навіть багато десятиліть потому в словниках можна було прочитати таке: «Озон – невідоме тіло, яке виробляється дією електричної машини на атмосферне повітря». Сучасне тлумачення цей термін отримав лише на початку XX століття. Озон – алотропна видозміна кисню (O2 -> O3); в чистому вигляді – вибуховий газ синього кольору. Ця доволі нестійка речовина досить швидко перетворюється на кисень. Вона в 1,5 рази важча за повітря, і має в 10 разів вищу, ніж у кисню, розчинність у воді. При температурі -112 ° С озон конденсується в темно-синю рідину, а при -119 ° С кристалізується, утворюючи синьо-фіолетові кристали. При наднизьких концентраціях запах озону приємний, освіжаючий. Більшістю людей він сприймається як металевий, а ось Д. І. Менделєєв, наприклад, порівнював його з запахом раків. Але вже при 1% -ому вмісті в повітрі його запах стає вкрай неприємним і різким. Дихати таким повітрям неможливо. (До речі! Користь від вдихання малих кількостей озону – міф. Приємне відчуття свіжості в лісі після грози створює не саме озон, а продукти окислення їм смоли й ефірних масел, що містяться в листі і хвої. До того ж, він надзвичайно отруйний – і навіть набагато більш отруйний, ніж чадний газ СО. Тому гранично допустима концентрація озону в повітрі – одна стотисячна відсотка! Але поріг запахового сприйняття при цьому в 10 разів нижче, тобто, ще задовго до досягнення гранично допустимої концентрації навність озону буде помітна). У природі озон утворюється у верхніх шарах атмосфери (на висоті 15-30 км) з кисню під впливом УФ-випромінювання Сонця. Також озон виробляється при дуговому зварюванні, при роботі електричних трансформаторів, ксероксів, лазерних принтерів, від удару блискавки. Озон, як складова частина атмосферного повітря, визначає характер поглинання сонячної радіації: її дуже активна в біологічному відношенні ультрафіолетова частка не досягає земної поверхні. Проте вміст озону загалом мізерний: товщина шару озону, приведеного до нормального тиску і температури, в середньому для всієї Землі становить 2,5-3 мм. Максимум концентрації озоносферного шару досягається на висоті 20-25 км. Існує кілька способів отримання озону, серед яких найбільш поширеними є: електролітичний, фотохімічний та електросинтез в плазмі газового розряду. Електролітичний (так званий «брудний») метод синтезу озону здійснюється в спеціальних електролітичних осередках. В якості електролітів використовуються розчини різних кислот та їхні солі (H2SO4, HCLO4, NaCLO4, KCLO4).
Виробництво озону відбувається за рахунок електролітичного розкладання води і утворення атомарного кисню, який, приєднуючись до молекули кисню, утворює озон і молекулу водню. Це дозволяє отримувати концентрований розчин озону, але через високу енергоємність процесу і вміст домішок такий метод не став популярним. В основі фотохімічного методу отримання озону лежить процес дисоціації молекули кисню під дією короткохвильового УФ-випромінювання. Цей метод не дозволяє отримувати озон високої концентрації. Такий спосіб виробництва озону широко застосовується в медицині, харчовій та електронній промисловості. Він дозволяє зручно стерилізувати повітря в приміщеннях, які мають відповідати високим вимогам до рівню біологічної чистоти. Електросинтез озону (чистий метод), ґрунтується на різних видах газового розряду, а саме: бар’єрного, поверхневого та імпульсного – і він вже отримав найбільше поширення. Цей метод дозволяє отримувати озон високих концентрацій, при цьому забезпечується висока продуктивність виробничого процесу, а енерговитрати обладнання залишаються невисокими. Серед головних переваг обробки води озоном варто, в першу чергу, назвати його хімічні властивості. Озон є одним з найсильніших відомих нам окислювачів. Його потенціал набагато вищий, ніж у хлору, що обумовлює сам механізм його впливу на мікроорганізми. Він полягає в руйнуванні мікроорганізмів шляхом інактивації бактеріальних протеїнів, тобто дифузією через мембрану клітини в цитоплазму з ураженням життєвих центрів. Потім відбувається подальше окислення і руйнування органічних продуктів. Якщо озон немовби «подрібнює» бактерії на «салатик», то хлор лише здійснює вибіркове «отруєння» життєвих центрів бактерій, причому досить мляве – через необхідність витратити триваліший час на процес дифузії в цитоплазмі. Крім приголомшливої здатності знищувати бактерії, озон має високу ефективність щодо вірусів, спор, цист (щільних оболонок, що утворюються навколо одноклітинних організмів, наприклад, джгутикових і ризоподів, при їх розмноженні, а також в несприятливих для них умовах) і багатьох інших патогенних мікробів. Але в силу того, що озон надзвичайно токсичний газ, існують дуже жорсткі вимоги до ГДК у воді басейну. Тобто там його практично не має бути. Тим більше, що він набагато важчий за повітря, і, випаровуючись, накопичується над поверхнею води. Тобто саме в зоні дихання плавців його концентрація може бути досить високою. Тому, враховуючи, що вибір технологій і способів обробки води басейну озоном на сьогоднішній день чималий, помилитися у своєму виборі – це як саперу на міну наступити. Значить, варто бути максимально обережним і поцікавитися: «А як у вас справи з безпекою?» Як правило, процеси дезактивації відбуваються в реакційній ємності, через яку оброблювана вода проходить за пару-трійку хвилин – і цього цілком достатньо для досягнення стерильності. Потім рештки озону видаляються через вугільний фільтр, де він частково перетворюється на кисень і частково – на вуглекислий газ. У басейн очищена вода повертається вже без озону. До питань безпеки слід додати також необхідність встановлення газоаналізатора озону в повітрі техприміщення, з’єднаного з тривожною сигналізацією, яка відключить генератор при витоку небезпечного газу. Використовуються й інші способи досягнення тієї ж мети. Наприклад, технологія часткового озонування передбачає обробку озоном не всієї води, що циркулює в басейні, а всього лише 10-20% від загального потоку! Здавалося б, яка від цього користь? Виявляється, що ця технологія дійсно дуже цікава: ми обробляємо озоном лише частину циркулюючого потоку, а потім видаляємо на деструкторі тільки надлишковий газ, тобто нерозчинений. Оброблену воду після цього «вливаємо» в основний потік, і, таким чином, розбавляємо в 5-10 разів. Озон при русі в напрямку чаші басейну встигає змішатися і «попрацювати» з рештою води. При цьому частина озону встигає розкластися, а інша – окислити все забруднення, що міститься в основному протоці. Зрозуміло, теоретично, якась кількість озону потрапляє і в воду басейну, але ця кількість визначенню не піддається. Результат той самий – озон в басейні не виявлено, але витрачено його (а, відповідно, й вироблено) в 5-10 разів менше. Це економія як у витратах електроенергії, так і у вартості обладнання, і, до того ж, додаткова гарантія належного рівню безпеки. Досить широко використовуються і системи озонування, в яких відсутні реакційні ємності, тобто вироблений озон впорскується безпосередньо в циркуляційний потік, який ось-ось увіллється в чашу басейну. Такі озонатори використовують виключно для відкритих басейнів. Вважається, що на відкритому повітрі озон багаторазово розбавляється, розкладається і не становить для відвідувачів ніякої загрози. Цим способом обробки води озоном «грішать» найбільшою мірою виробники з США. Ось тут дозвольте скористатися авторським правом на СМС ( «суб’єктивну думку фахівця»). Охоче вірю, що будь-яких летальних або важких випадків отруєння не було, але важко уявити, що навіть маленьке «понаднормове споживання озону» для когось обійшлося без наслідків. Це думка суто особиста, проте висловити її не зайве. І, звичайно ж, про найголовніше.
У зв’язку з тим, що озону в воді басейну немає, і вся вода одночасно оброблятися не може, якийсь дезінфектант все ж повинен використовуватися, хоча б в мінімально достатніх кількостях. Це необхідно для того, щоб запобігти розвитку і росту мікрофлори, що потрапляє в чашу басейну ззовні. Якщо для цього використовується хлор, то озон проявляє ще одну свою корисну властивість – доокислення і розщеплення утвореної органіки (тригалогенметанів, хлороформу та ін.). Відповідно, запах від них зникає, і одночасно ми позбавляємося від небезпеки накопичення канцерогенних речовин у воді. Наступна перевага озонування полягає в здатності озону вступати в реакцію з більшістю неорганічних речовин, тому наявні у складі води неорганічні домішки, що з’являються у воді з джерел забруднення ззовні, теж потрапляють «під гарячу руку». В результаті цього, багато солей з розчинного стану перетворюються на нерозчинні комплексні сполуки, успішно осідаючи на матеріалі фільтру. Відбувається додаткове освітлення води, ліквідується кольори, запахи, присмак. Якщо до цього додати здатність озону створювати потужний електричний потенціал, то виявиться, що заряджені колоїдні частинки (суспензії) будуть піддаватися коагуляції і теж затримуватися на фільтрі. Розкладання озону призводить до утворення кисню, а це додає воді додаткову свіжість, надає ефект «джерельної» води. Таким чином, крім основної своєї функції – знезараження, озон виконує ще безліч корисної роботи щодо поліпшення властивостей води. Затьмарюють ці приємні висновки лише незначні дрібниці: досить висока ціна озонаторного обладнання (якщо воно надійне, ефективне і безпечне), неможливість використання озонування в якості єдиного і самостійного способу знезараження, необхідність встановлення додаткових вугільних фільтрів (в системах з технологією повного озонування), які, в силу своїх сорбційних властивостей, можуть стати джерелом вторинного зараження води. Але, в той же час, відчуття, одержувані від перебування у воді, обробленій озоном, кардинально відрізняються від тих, що можуть забезпечити інші способи обробки води.