Озонаторные установки
Электросинтез озона осуществляется в генераторе, который представляет собой излучатель, состоящий из двух электродов, разделенных диэлектриком и воздушной прослойкой. Для получения «тихого» электрического разряда, который в основном применяется для синтеза озона, диэлектрик, разделяющий электроды, должен быть с возможно большими удельным сопротивлением и диэлектрической постоянной. Этим исключается искровой или дуговой разряд, ограничивается сила тока. Обычно в качестве такого диэлектрика используется боросиликатное стекло. Питание генераторов озона — озонаторов — осуществляется переменным током высокого напряжения и частоты.
Примерно 80—90% потребляемой озонатором электроэнергии расходуется на тепловыделение, поэтому во избежание термического разложения озона электродная система и подаваемый в озонатор воздух охлаждаются. При этом влажность подаваемого воздуха должна быть минимальной, поэтому он подвергается предварительной осушке.
Повышение давления воздуха в некоторых пределах благоприятствует электросинтезу озона, но при давлении 4—5 атм структура разряда изменяется и появляются дискретные искровые разряды, что значительно снижает выход озона.
Сжатый воздух вначале поступает на водомаслоотделитель, улавливающий капельную влагу и капельки масел. Затем он проходит теплообменник, в котором охлаждается, что способствует конденсации влаги, и направляется на абсорбционную установку. После абсорбционной установки воздух проходит через обеспыливающий фильтр и направляется в генератор озона.
Для нормальной работы генераторов точка росы воздуха, идущего на синтез озона, должна быть не ниже минус 40—45°С. Тщательная осушка воздуха необходима также для того, чтобы не допустить образования при синтезе озона азотной кислоты. Вследствие электрических разрядов, происходящих в воздухе, озоновоздушная смесь содержит следы кислородных соединений азота, главным образом азотный ангидрид N20.5 (температура плавления 30°С). В нормальных условиях молярное соотношение между озоном и азотным ангидридом Оз/Т^СЬ = 100. При взаимодействии N205 с влагой воздуха образуется азотная кислота НЫОз. Если учесть соотношение Оз/ЫгОз, то максимально возможное образование азотной кислоты составляет 26 г/кг произведенного озона; для этого требуется 3,75 г воды; при хорошей осушке воздуха выход І-ШОз может быть снижен. Азотная кислота осаждается на стенках труб генератора озона и его стеклянных диэлектриков. Для ее удаления, а также для снятия окислов азота необходимо периодически переводить озонаторы в режим работы без охлаждения электродов водой, т.е. повышать температуру для выпаривания образовавшихся отложений.
На синтез озона оказывает влияние температура осушенного воздуха и охлаждающей электродную систему воды, так как нагрев диэлектриков способствует разложению озона, и концентрация его в озоновоздушной смеси падает. Одновременно растут энергозатраты в связи с возрастанием силы тока, потребляемого озонатором. При этом установлено, что при повышении температуры охлаждающей воды с 1 до 6,5°С, а воздуха с 9 до 18°С концентрация озона в газе снижается всего на 4,1 %. При увеличении температуры воды и воздуха соответственно до 18 и 23°С наблюдается значительное понижение концентрации озона в озоновоздушной смеси (на 37,6%). Следовательно, при температуре воды выше 7°С и температуре осушенного воздуха более 18°С в технологическую схему блока осушки воздуха необходимо включать холодильную установку.
Эффективность озонирования воды в значительной степени зависит от величины потерь озона при его разложении во время транспортирования на участке от генератора озона до места его смешения с обрабатываемой водой. Транспортировать озоновоздушную смесь можно на значительное расстояние, которое регламентируется лишь временем движения озоновоздушной смеси по трубопроводам. Оптимальное время транспортирования в случае применения стеклянных труб — 6—8 мин, труб из нержавеющей стали — 4—6 мин, полихлорвиниловых — 2—3 мин.
Установлено, что между количеством действующих в генераторе трубок-диэлектриков и концентрацией озона в озоновоздушной смеси при неизменной его подаче существует зависимость, близкая к прямой. Контролировать количество вышедших из строя диэлектриков можно без вскрытия крышки генератора путем замера силы тока при работе. Падение силы тока на 2—8 мА соответствует выходу из строя примерно 5 диэлектриков (стеклянных трубок).
