Качество воды определяет качество жизни людей. Проблемы с качеством воды возникают в результате хозяйственной деятельности человека — работы промышленных и сельскохозяйственных предприятий, эксплуатации транспортно-технологических комплексов и машин, это обусловлено также состоянием очистных сооружений и дефицитом мощностей сооружений водоочистки.

По данным за 2021 год СЭС определено более 2000 допустимых концентраций вредных веществ [1].  Основные вредные вещества, которые характерны для источников водоснабжения:

—  высокотоксичные элементы (кадмий, свинец, ртуть, никель, бериллий и др.), приводящие к снижению иммунитета у людей и животных;

— малотоксичные элементы (железо, марганец, цинк), ухудшающие органолептические свойства воды;

— нефтепродукты и др. органические вещества, приводящие к отравлениям людей и животных, угнетению сельскохозяйственных растений;

— соединения железа, сероводород, усиливающие коррозию железа воде и вызывающие образование обрастаний на внутренних поверхностях труб, (концентрация соединений железа в воде не должна превышать 0,1 мг/л, а сероводорода -0,5 мг/л);

— соли жесткости (соединения кальция, магния, железа, марганца и др., вызывающие коррозию и отложения на поверхностях труб), общая жесткость воды допускается до 7,0 мг-экв/л.

Существует множество способов очистки воды от вредных примесей [2-4]. Выбор того или иного метода очистки обусловлен тем, где будет использоваться подготовленная вода, и какие требованиями к показателям ее качества являются приоритетными. Для локальной очистки и водоснабжения малых жилых, производственных и социальных объектов перспективным методом очистки воды от соединений тяжелых металлов, солей жесткости, сероводорода и т.п. является озоно-сорбционный метод. Основным преимуществом такого технического решения является безреагентность (не требуется использование реагентов в процессе работы) и универсальность метода очистки. Озон является наиболее сильным окислителем и генерируется из воздуха. В одной технологической стадии кроме железа в форме Fe²⁺ и марганца в форме Mn²⁺ происходит окисление сероводорода, органики и обеззараживание воды, т.е. удаление микроорганизмов, содержащихся в исходной воде. Принципиальная схема озоно-сорбционной очистки приведена на рис.1.

Рис.1. Принципиальная схема водоподготовки

Комплекс озоно-сорбционной очистки: 1 — озонатор, 2 — блок управления, 3 – фильтр, 4 – электромагнитный клапан, 5 – трехходовой кран, 6 – эжектор, 7 – контактно-фильтровальный аппарат, 8 – деструктор озона, 9 – шаровой кран, 10 – насосная станция; 11- фильтр-умягчитель, 12 – солерастворитель, 13 – фильтр, 14–19 запорная арматура

В состав комплекса озоно-сорбционной очистки входят озонатор барьерного разряда, система управления работой комплекса, эжектор для подачи озона и смешения его с исходной водой, контактно-фильтровальный аппарат (КФА) с двухслойной  засыпкой (гравий и активированный уголь) и размещенными в нем датчиками, деструктор озона, насосная станция, трубопроводы обвязки и запорная арматура. Работа комплекса производится в автоматическом режиме.  При включении контроллера и озонатора открывается электромагнитный клапан, и исходная вода подается через эжектор в контактный резервуар. Одновременно в озонаторе вырабатывается озоно-воздушная смесь, которая поступает в эжектор за счет разрежения и смешивается с исходной водой. Растворившийся озон реагирует с примесями, содержащимися в воде: происходит окисление соединений марганца, железа в форме Fe²⁺ и перевод его в форму Fe³⁺, а также окисление сероводорода и органических соединений, одновременно происходит обеззараживание воды.

Приведенные в работах [5-7] данные показывают эффективность озоно-сорбционной технологии очистки, а разработанные установки обеспечивают хорошие органолептические показатели воды, насыщение ее кислородом, очистку от соединений железа, марганца, органических веществ и микробиологических загрязнений. Применение установок с низкими эксплуатационными затратами позволяет использовать их для локальной очистки и водоснабжения малых жилых, производственных и социальных объектов, в сфере сельскохозяйственного производства.

Для исключения случайных проскоков механических примесей в качестве пограничного фильтра после установок озоно-сорбционной очистки воды рекомендуется разместить самоочищающийся фильтрационный модуль [8], в котором в качестве фильтрующего материала применяются полимерные фильтроэлементы с пористо-глобулярной структурой (ПГС-полимеры), обладающие фильтрационными, абсорбционными свойствами и способностью к регенерации [9,10,11]. Это позволило использовать ПГС-полимеры в конструкции самоочищающегося фильтра. Использование фильтрационного модуля, производительность которого соответствует производительности установки, гарантирует качество очищенной воды у потребителей.