Ozonowanie Wody Przed Filtrami: Schemat Technologiczny

Szczegóły: Opublikowano: 28. March 2026

Ozonowanie to proces oczyszczania wody, który polega na przepuszczaniu przez nią powietrza nasyconego ozonem (O₃). Ozon, nazywany również aktywnym tlenem, wchodzi w reakcję z wybranymi związkami organicznymi, takimi jak grzyby, drobnoustroje czy pleśń.

Nazwa OZON wywodzi się od greckiego słowa - „woniejący”, co jest związane z jego zapachem. W roku 1840 Schönbein sztucznie wytworzył OZON w trakcie badań nad elektrolizą wody, a w roku 1857 Siemens zbudował pierwszy przemysłowy generator ozonu. Przez wiele lat technologia ozonowania napotykała na duże trudności i nie była stosowana na skalę przemysłową. Było to związane przede wszystkim z technicznymi aspektami budowy urządzeń, jak i kosztem ich wytwarzania.

Ozon jest także doskonałym utleniaczem, który znacznie przyspiesza procesy utleniania oraz usuwa z wody barwę i zapach. Ozon łatwo reaguje z wieloma substancjami obecnymi w wodzie, które stanowią jej zanieczyszczenia. Jest przy tym nietrwały, co np. przejawia się w skłonności do samorozpadu po rozpuszczeniu w wodzie. Efekt ten obserwuje się w większym stopniu w środowisku alkaicznym. Chemizm ozonu w środowisku wodnym jest bardzo złożony, m.in. ze względu na często towarzyszące mu reakcje wolnorodnikowe.

Ozon to obecnie najsilniejszy środek utleniający stosowany w uzdatnianiu wody pitnej. Może być wykorzystywany do degradacji większości zanieczyszczeń znajdujących się w wodzie oraz do jej dezynfekcji. Zastosowanie ozonu pozwala na rozwiązanie wielu problemów powstających w trakcie uzdatniania wody, a efekty działania uzależnione są od miejsca zastosowania utleniacza i jego dawki.

Proces Ozonowania

Do przeprowadzenia ozonowania niezbędne jest specjalistyczne urządzenie, potocznie nazywane generatorem ozonu lub ozonatorem. To właśnie ono odpowiada za wytwarzanie gazu, który wtłaczany do wybranych pomieszczeń, oddziałuje na szkodliwe związki chemiczne oraz oczywiście drobnoustroje - jest gazem biobójczym.

Przeczytaj także: Działanie ozonowania soli fizjologicznej

Produkcja ozonu oparta jest na zasadzie cichego, elektrycznego wyładowania w zmiennym polu wysokiego napięcia, które oddziałuje na strumień czystego, suchego tlenu lub powietrza z otoczenia.

Z powyższych równań wynika (3) , że synteza ozonu wymaga wydatkowania energii. Źródłem energii, która czyni możliwym dysocjacje tlenu cząstkowego w rodnik tlenu, mogą być elektrony, pochodzące z cichych wyładowań koronowych lub barierowych o wysokich napięciach. Część potrzebnej do tego celu energii zostaje wyzwolona z cząsteczki tlenu w trakcie jej rekombinacji w postaci ciepła, którego nadmiar musi być odprowadzony z układu przez schłodzenie. Jedyną właściwą z technicznego punktu widzenia metodą generowania ozonu na skalę techniczną są ciche wyładowania elektryczne. Wyładowania mają miejsce w gazie, pomiędzy dwiema elektrodami rozdzielonymi materiałem dielektrycznym. Do elektrod przyłożony jest prąd zmienny. Gaz ( powietrze lub tlen) przepływa przez szczeliny, w których dochodzi do wyładowań elektrycznych, czego efektem końcowym jest powstawanie ozonu.

W zależności od producenta ozonatory techniczne różnią się budową elektrod i ich ilością. Na przykład, elektrody ze szkła boro-krzemowego usytuowane są w rurach ze stali szlachetnej w ten sposób, by tworzyły możliwie wąską szczelinę w kształcie pierścienia. Rury zewnętrzne stanowią zewnętrzną elektrodę, przy czym są one uziemione i intensywnie schładzane. Nową generację ozonatorów stanowią urządzenia wytwarzające ozon w technologii nietermicznej plazmy, chłodzone powietrzem lub wodą. Dzięki modułowej konstrukcji można zwiększać wydajność urządzenia poprzez dołączanie kolejnych bloków ozonowania.

Regulacja wydajności takich modułów odbywa się za pomocą modulacji gęstością impulsów (PDM), co pozwala na zmianę zakresu wytwarzania ozonu, w zależności od potrzeb procesu plazmo-chemicznego, w granicach od 1 do 100%. Pracują przy wysokich częstotliwościach do 23 kHz. Koncentracja ozonu wynosi nominalnie 6,0 wt %, ciśnienie gazu na wyjściu 0,7 bar, minimalna czystość tlenu 93%, punkt rosy -51°C. Posiadają przejrzyste mikroprocesorowe systemy kontroli nad jednostką, dzięki czemu mogą ostrzegać przed możliwością wystąpienia awarii.

Monitoring parametrów pracy oraz ich regulacja odbywa się za pomocą dotykowego, kolorowego panelu sterującego (HMI) z oprogramowaniem w języku polskim. Praca całego układu, czyli dopływ wody, wypływ czynnika dezynfekcyjnego, regulacja nasycenia wody ozonem i utrzymanie jego stałej, zadanej dawki jest w pełni zautomatyzowane. Przyłącza wodne są przystosowane do instalacji we wszystkich możliwych rekombinacjach. Ozon wykorzystywany do przygotowania wody ozonowej jest wytwarzany przez generator ozonu o wydajności 60 lub 120 g O₃/h, wyposażony w jeden moduł wyładowczy z płytą aluminiową chłodzoną powietrzem. Ze względu na charakter zastosowania moduł ozonatora charakteryzuje się zwiększoną odpornością na uszkodzenia spowodowane wstrząsami w trakcie transportu. Ozon jest wytwarzany z tlenu pozyskiwanego z otaczającego powietrza przez wytwornicę tlenu. Wytwornica jest przymocowana na stałe do ramy; dodatkowo przygotowane jest miejsce do montażu drugiej, przenośnej wytwornicy tlenu, dołączanej do układu w trybie równoległym dla zwiększenia jego mocy. Wydajność nominalna całego systemu to 4 - 8 m³/h wody wysokoozonowanej (max. 6 ppm O₃ resztkowego), przy ciśnieniu 4 - 12 bar.

Przeczytaj także: Opinie o ozonowaniu w Mysiadle

Dla bezpieczeństwa obsługi kolumny kontaktowe wyposażono w pułapkę wodno-gazową z przelewem , wentylator przedmuchowy, urządzenia pomiarowe on-line ozonu resztkowego w wodzie, urządzenia pomiarowe on-line ozonu w powietrzu, zintegrowane z alarmem dźwiękowym oraz destruktor ozonu podłączany elastycznym wężem santoprenowym, ze stalową spiralą uziemiającą. Układ pompowy może służyć do dozowania wody wysokoozonowanej bezpośrednio do uzdatnianej wody cyrkulującej w basenie czy jacuzzi. Systemu SPiD można także wykorzystywać do bezpiecznego mycia i dezynfekcji różnego rodzaju powierzchni za pomocą lancy natryskowej wyposażonej w dysze bezmgłowe, z wężem umiejscowionym na rozwijanym bębnie.

Zastosowanie Ozonu w Technologii Uzdatniania Wody Basenowej

Do niedawna podstawową metodą uzdatniania wody była metoda chlorowa, w której po filtracji dodawany był środek dezynfekcyjny w postaci chloru gazowego, dwutlenku chloru lub podchlorynu sodowego. Podstawowa wada tej technologii to nieprzyjemny i drażniący zapach związków chloru odczuwany przez kąpiących się, którzy poddawani są też działaniu alergennych chloramin i innych niebezpiecznych (w tym kancerogennych) związków powstałych z reakcji chloru z niektórymi zanieczyszczeniami wody.

Obecne ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ZDROWIA z dnia 9 listopada 2015 r. w sprawie wymagań, jakim powinna odpowiadać woda na pływalniach, normalizuje ilość chloru związanego (max. 0,3 mg/l) w wodzie w niecce basenowej, w nieckach basenowych wyposażonych w urządzenia wytwarzające aerozol wodno- powietrzny oraz w nieckach basenowych udostępnianych do nauki pływania dla niemowląt i małych dzieci do lat 3. Wartość ta wymaga, aby do oczyszczania wody w obiegu zamkniętym zastosowano taką technologię, która w odpowiedni sposób ją oczyści i spowoduje, że chlor dodawany do wody nie będzie tworzył dużej ilości chloramin, odpowiedzialnych za: charakterystyczny nieprzyjemny zapach, podrażnienia błony śluzowej oczu i dróg oddechowych, zmiany skórne, zmiany genetyczne oraz w szczególnych przypadkach zmiany rakowe. Rozporządzenie mówi, że procesy wspomagania dezynfekcji CHLOREM WOLNYM należy prowadzić za pomocą promieniowania UV i OZONU.

W mniejszym zakresie do dezynfekcji były stosowane: naświetlanie promieniami UV, bromowanie i ozonowanie. Ozon jest jednym z najsilniejszych znanych człowiekowi utleniaczy i środków dezynfekcyjnych, ale ze względu na jego małą trwałość, metoda czysto ozonowa może być stosowana w wąskim zakresie ograniczonym do małych, prywatnych basenów. Dopiero w połączeniu z chlorowaniem konserwującym technologia ta (zwana dalej ozonową) daje właściwe efekty w wysokoobciążonych basenach publicznych. Tę technologię można w skrócie opisać jako: ozonowanie z wydłużonym czasem kontaktu, filtracja wstępna, flokulacja, filtracja właściwa, podgrzewanie, korekta pH i chlorowanie konserwujące.

Zalety Metody Ozonowej:

Doskonała dezynfekcja wody gwarantująca spełnienie ostrych wymagań obowiązujących obecnie w Niemczech, a także zaostrzonych wymagań, które wejdą w życie w najbliższym czasie na obszarze Unii Europejskiej.
Ozon w porównaniu z chlorem zapewnia znacznie lepszą dezynfekcję wody (w tym inaktywację wirusów, niszczenie grzybów, redukcja trihalometanu oraz utlenianie fenoli, detergentów i pestycydów).
Doskonałe walory organoleptyczne wody (smak, zapach, barwa, przezroczystość).
Ekonomia eksploatacji i ochrona środowiska (zminimalizowane: zużycie wody świeżej, zrzut ścieków, zużycie chemikaliów i energii elektrycznej ) i jednoczesne zmniejszenie częstotliwości wymian wody w basenie do jednego razu w ciągu roku.

Róznica kosztów między instalacją metody klasycznej, a wyżej wymienioną nowoczesną technologią przestaje grać większą rolę w srednich i dużych inwestycjach.

Przeczytaj także: Oczyszczanie powietrza: Ozonowanie czy adsorpcja?

System SPID

System SPID może być wykorzystany zarówno do ozonowania wody w głównym ciągu technologicznym lub do mycia i dezynfekcji różnego rodzaju powierzchni za pomocą lancy natryskowej wyposażonej w dysze bezmgłowe. SPID wyposażony jest we wszystkie systemy bezpieczeństwa, które stosowane są w przypadku dużych instalacji ozonowania wody, a przy tym jest prosty w obsłudze i posiada niewielkie rozmiary, chociaż dysponuje bardzo dużą mocą dezynfekcyjną.

Urządzenie posiada kompaktowe rozmiary , które umożliwiają wprowadzenie go praktycznie na każde podbasenie. Dzięki temu, że jest wyposażone we wszystkie elementy niezbędne do prowadzenia procesów ozonowania , zarówno techniczne, diagnostyczne, jak i bezpieczeństwa, instalacja oraz montaż do głównego strumienia uzdatnianej wody, wyposażonego w filtry węglowe jest bardzo łatwe i nie wymaga specjalistycznego serwisu. Dla basenów wyposażonych w filtry żwirowo piaskowe, należy w filtrach wymienić jedną z warstw piaskowych na warstwę z węglem aktywnym.

Dla basenów, które nie maja możliwości zastosowania filtrów węglowych lub chcą zwiększyć bezpieczeństwo stosowania technologii ozonowania z jednoczesnym obniżeniem chloru związanego w niecce, dodatkowym elementem będzie zastosowanie lampy UV pracującej w technologii średniociśnieniowej. Urządzenie służy do usuwania ozonu resztkowego z wody po procesie utleniania i dezynfekcji ( zawartość max 0,05 ppm O₃) oraz dodatkowo dezynfekuje wodę, jeżeli jej mętność nie jest większa niż 1 NTU.

System SPID opcjonalnie jest wyposażony w lampę UV pracującą w technologii średniociśnieniowej, sterowaną z panelu urządzenia. Zastosowanie SPID w głównym systemie uzdatniania poprawi czystość całego basenu łącznie z usunięciem filmów biologicznych ze ścian rur i samej niecki. W tym celu, należy po zamknięciu basenu dla użytkowników, włączyć system z ominięciem filtrów węglowych oraz wyłączoną lampą UV i na zmniejszonej podwójnie wydajności cyrkulacji dozować wysokoozonowaną wodę do układu. Spowoduje to wzrost stężenia ozonu resztkowego w całej instalacji, dzięki któremu usuniemy zanieczyszczenia i bakterie. Aby z powrotem usunąć ozon resztkowy z układu, wystarczy ponownie pompować wodę przez filtr węglowy i włączyć lampę UV.

Dodatkowo, można w trakcie płukania filtrów wprowadzić dezynfekcję od dołu filtra, która zapobiega gromadzeniu się ładunku mikroorganizmów w złożach filtracyjnych.

W czasie czyszczenia urządzeń do atrakcji wodnych oraz zabiegów konserwacyjnych, system SPID może być wykorzystywany do mycia i dezynfekcji wszystkich elementów infrastruktury basenowej bez konieczności ponownego spłukiwania wodą, gdyż ozon rozłoży się samoczynnie na zanieczyszczeniach do czystego tlenu. W tym celu, urządzenie zostało wyposażone w lance do wysokociśnieniowego mycia z dyszą bezmgłową, która ogranicza desorpcję ozonu na mytych powierzchniach. Aby zminimalizować uwalnianie się ozonu podczas mycia powierzchni, już w kolumnach kontaktowych następuje pierwszy proces odgazowania wody wysokoozonowanej i usunięcie z niej nie wykorzystanego ozonu do destruktora dla bezpieczeństwa obsługi. Za pomocą tego urządzenia możemy prowadzić mycie z jednoczesnym dezynfekowaniem praktycznie wszystkie miejsca w basenach wewnętrznych i zewnętrznych.

Dwa Warianty Ozonowania

Istnieją dwa główne warianty ozonowania wody:

Niecka - zbiornik kontaktowo-przelewowy z wprowadzeniem ozonu - pompa obiegowa - filtr wielowarstwowy - niecka
Niecka - zbiornik przelewowy - pompa obiegowa - wprowadzanie ozonu - reaktor - filtr wielowarstwowy - niecka

W obu wariantach za pompami obiegowymi podawany jest koagulant, a przed wlotem do niecek korektor pH (najczęściej kwas) i chlor (najczęściej w postaci podchlorynu). Woda jest przed wlotem do niecek podgrzewana.

Zalety wariantu „2” : lepsza hydraulika (swobodny, grawitacyjny spływ wody z kanałów przelewowych do zbiornika), nie ma konieczności budowania bardziej skomplikowanego zbiornika kontaktowo-przelewowego jak w wariancie „1”. Z kolei w wariancie „1” odpada koszt dodatkowego reaktora (tę rolę pełni wydzielona część zbiornika kontaktowo-przelewowego.

Krótki Opis Ozonowej Technologii Uzdatniania Wody Basenowej z Wykorzystaniem Części Zbiornika Przelewowego Jako Reaktora

Instalację uzdatniania wody basenowej nalezy zawsze zaprojektować tak, aby woda w basenie i woda wprowadzana do basenu spełniały wymagania stawiane przez Rozporządzenie Ministra Zdrowia i Opieki Społecznej w sprawie warunków, jakim powinna odpowiadać woda do picia i na potrzeby gospodarcze z dn. 4.09 2000 (Dz. U. Nr 82 , poz. 937) oraz wymagania normy DIN 19643.

Uzdatnianie wody odbywa się w obiegu zamkniętym. Proces uzdatniania rozpoczyna się od odprowadzenia wody z niecek basenu przy pomocy górnych czynnych przelewów na wszystkich krawędziach w sposób grawitacyjny z przerwą powietrzną do zbiornika kontaktowo-przelewowego, gdzie następuje mieszanie się wody basenowej z ozonem. Zbiornik kontaktowo-przelewowy przyjmuje rownież (z przerwą powietrzną) wodę po chłodzeniu ozonatora oraz świeżą wodę wodociągową pokrywającą ubytki eksploatacyjne. Woda ze zbiornika podawana jest na filtr wielowarstwowy za pomocą pompy obiegowej z wbudowanym łapaczem włosów. Za pompą dozowany jest koagulant. Następnie woda jest filtrowana, a za filtrem podgrzewana w wymienniku ciepła. Przed wprowadzeniem wody do basenu podawany jest korektor pH i podchloryn sodu w celu dezynfekcji konserwującej. Woda uzdatniona wprowadzana jest do basenu za pomocą dysz dennych.

Dozowanie korektora pH i podchlorynu sodu odbywa się automatycznie i jest sterowane przy pomocy sond: pH oraz Cl2 poprzez regulatory sterujące dozowanie roztworów podchlorynu sodu i korektora pH.

Ozonowanie:

Zastosowano ozonator podciśnieniowy, dzięki czemu ewentualne nieszczelności instalacji nie powodują wydostawania sie ozonu do pomieszczenia. Wytwarzana w ozonatorze mieszanina ozonowo-powietrzna zasysana jest przez inżektor i podawana do komory kontaktowej zbiornika kontaktowo-przelewowego gdzie odbywa się proces ozonowania wody basenowej. Przyjęto dawkę ozonu nie mniejszą niż 0.8 [g O₃ / m³ ]. Ozonator zainstalowano w oddzielnym pomieszczeniu .

Koagulacja:

Koagulant [siarczan glinu Al₂ (SO₄ )₃ x 18H₂O] powoduje zbijanie się cząstek koloidowych w większe aglomeraty, które są łatwe do usunięcia w filtrze.

Filtrowanie Przez Filtr Wielowarstwowy:

Filtrowanie przez piasek kwarcowy i węgiel aktywowany ma za zadanie usunięcie z wody obiegowej zanieczyszczeń mechanicznych, zawiesiny i cząstek koloidowych. Efektywność filtrowania jest zwiększona przez proces koagulacji. Filtrowanie przez węgiel ma za zadanie usunięcie z wody rozpuszczalnych związków chemicznych oraz całkowitą desorpcję ozonu z wody obiegowej, co zabezpiecza przed uwalnianiem się ozonu z wody w hali basenowej. Zastosowane wielowarstwowe złoże filtracyjne umożliwia wysoką szybkość filtracji.

Podgrzewanie:

Podgrzewanie wody obiegowej odbywa się w wymienniku ciepła zasilanym wodą gorącą z własnej kotłowni obiektu. Wymiennik ciepła ustytuowano w pobliżu stacji uzdatniania wody basenowej i pdłaczono w układzie bocznika. Dzięki pracy w automatyce utrzymywana jest stała temperatura wody w nieckach basenowych.

Chlorowanie Konserwujące:

Aby podtrzymać efekt dezynfekcji w samej niecce, ze względu na wprowadzanie zanieczyszczeń przez kąpiących się, konieczne jest chlorowanie wody przed jej wprowadzeniem do basenu Środek chlorujący tu zastosowany to podchloryn sodu NaOCl .

Korekta pH:

Ponieważ dodawanie podchlorynu sodu powoduje wzrost wspólczynnika kwasowości wody, niezbędna jest korekta pH za pomocą kwasu siarkowego do poziomu 6.5 - 7.2.

Destrukcja Ozonu:

Pewne nieduże ilości nieprzereagowanego ozonu zbierają się jako tzw. ozon resztkowy. Dlatego też odpowietrzenia: zbiornika kontaktowo-przelewowego oraz filtrów wielowarstwowych połączone są z destruktorem, w złożu którego następuje destrukcja ozonu. Oczyszczone powietrze wyprowadzone jest poza budynek.

Wariant Uzdatniania z Odrębnym Zbiornikiem Reakcyjnym

W tym przypadku zbiornik przelewowy nie ma dodatkowej komory do reakcji, a odpowiedni czas kontaktu wody z ozonem jest zapewniany dzieki odzielnemu urzadzeniu-reaktorowi. Samo wprowadzanie ozonu do układu odbywa się również inżektorowo, jak wyżej opisano, lecz nie do zbiornika przelewowego, ale do specjalnegp mieszalnika. Pozostałe urządzenia i procesy są identyczne jak w metodzie poprzedniej.

Hydraulika Niecki

Bardzo istotna w procesie uzdatniania jest sama hyhydraulika niecki tzn. sposób wprowadzania i odprowadzania wody. Sposób najskuteczniejszy, stosowany w połączeniu z ozonowaniem przez naszą firmę od szeregu lat, to wprowadzenie dyszami dennymi, a odprowadzenie wody w całosci przelewem górnym czynnym (najlepiej tzw. fińskim) na całym obwodzie niecki. Zapewnia to dobre wymieszanie wody w basenie oraz szybkie ujednorodnienie jej własności fizyko-chemiczych i bakteriologicznych. Zanieczyszczenia zbierające się na powierzchni wody są szybko usuwane górnymi przelewami.

Ważniejsze jednak niż nawet najnowocześniejsze i najbardziej zaawansowane technologicznie metody jest prawidłowe zaprojektowanie i wykonanie instalacji. Ale ozon w wielu wypadkach naprawdę jest wskazany, a czasem wręcz nieodzowny.

mgr inż. Andrzej A. Wałęga

Tabela: Wartości Iloczynu C × τ dla Różnych Środków Dezynfekcyjnych

Środek Dezynfekcyjny	Warunki	Mikroorganizmy	Wartość C × τ [mg×min dm^-3]
Ozon	Temp. 5°C (1)	Wybrane mikroorganizmy	Dane niedostępne
Ozon	Temp. 22°C (2)	Wybrane mikroorganizmy	Dane niedostępne

tags: #ozonowanie #przed #filtrami #schemat #technologiczny