ازن زنی (Ozonation)

از بین اکسید کننده های قوی که در تصفیۀ آب، پساب و فاضلاب استفاده می شوند، ازن یکی از قوی ترین اکسید کننده ها و گندزداها است. ازن یکی از قوی ترین اکسید کننده ها و گندزداها است و در کنترل آلاینده های بیولوژیکی و میکروبی و مشکلات مربوط به تجزیه و هضم ترکیبات گزنوبیوتیک و سخت تجزیه پذیر بسیار کارائی دارد. ازن با عبور هوای خشک از بین الکترودهائی که بوسیلۀ یک شکاف هوا و یک دی الکتریک از یکدیگر جدا شده و با استفاده از جریان متناوبی با ولتاژ بین 8,000 تا 20,000 ولت تولید می شود. ازن برای اولین بار بعنوان یک عامل اکسیدکنندۀ قوی جهت از بین بردن مزه، رنگ و بو بکار برده شد. اولین واحد تصفیۀ آب که از ازن استفاده نمود در سال 1906 در Nice فرانسه مورد بهره برداری قرار گرفت. این مادۀ اکسیدکننده هم اکنون بعنوان یک گندزدای اصلی جهت غیرفعال کردن میکروارگانیسم های بیماریزا و هم برای اکسیداسیون آهن و منگنز، ترکیبات مولد مزه و بو، رنگ، مواد آلی مقاوم و پیش سازهای THMs مورد استفاده قرار می گیرد. بطور کلی مزایای استفاده از ازن بعنوان یک مادۀ گندزدا و اکسید کننده شامل قدرت اکسید کنندگی بسیار بالا، کارآیی مطلوب لخته سازی و فیلتراسیون، تولید بسیار کم محصولات جانبی می باشد. در صورت کاربرد ازن زنی (Ozonation) نیازی به اپراتور جهت تهیه محلول کلر و خرید و تأمین پودر کلر یا کلر گازی نیست. اما از معایب ازن این است که به علت اینکه ساختار ازن به سرعت شکسته می شود، هیچگونه ازن باقی مانده در شبکه نخواهیم داشت همچنین ازن باید در محل تولید شود، زیرا نمی توان آن را ذخیره کرد. در سال های اخیر روش ازن زنی بعد از این که آژانس های قانون گذاری محدودیت محصولات جانبی به ویژه میزان مجاز تری هالومتان را وضع کردند، در ایالات متحده مورد قبول واقع شد.  ازن زنی در واقع یک روش مؤثر گندزدایی است که در وهله اول بمنظور کنترل پیش سازهای تری هالومتان ها (THMs) و هالواستیک اسیدها (HAAs) و همچنین به عنوان یک پیش اکسید کننده استفاده می شود.

 

 

قبل از مصرف آب و پساب خروجی تصفیه خانه های فاضلاب، حذف ميكروب هاي پاتوژن و بيماري زا توسط عمل گندزدايي مي بايست صورت گيرد. از معایب کاربرد کلر ترکیب آن با کل کربن آلی (TOC) پساب و تشکیل محصولات جانبی گندزدائی و سرطانزا از قبیل تری هالومتان ها (THMS) و هالواستیک اسیدها (HAAS) است. در حال حاضر، سازمان حفاظت محیط زیست (EPA)، مقدار حداکثر مجاز تری هالومتان ها را mg/L 08/0 اعلام کرده است، اما احتمال می رود این مقدار سخت گیرانه تر شده و در آینده به mg/L 04/0 محدود گردد. همچنین تأثیر کلرزنی در حذف ویروس های مدفوعی و غیرفعال سازی تخم انگل ها، کیست ها (مانند؛ کریپتوسپوریدیوم و ژیاردیا) و تک یاخته ها (مانند؛ آنتاموبا هیستولیتیکا) در گندزدائی آب آشامیدنی و پساب، بسیار کمتر از روش ازن زنی می باشد. در محیط های آبی، ازن رادیکال های آزاد تولید می کند که میکروارگانیسم ها را غیرفعال می سازند. ازن بر قابلیت نفوذپذیری، فعالیت آنزیمی و DNA سلول های باکتریها تأثیر می گذارد و به نظر می رسد که دایمرهای گوانین یا تیمین و یا هر دو حساس ترین هدف های ازن می باشند. دلایل استفاده از ازن در ضدعفونی و گندزدائی آب و پساب خروجی و اکسیداسیون آلاینده های پساب به اختصار شامل موارد ذیل می باشد:

  • قدرت اكسيدكنندگي بالاي ازن (50 تا 100 برابر قويتر و مؤثرتر از كلر).
  • سرعت بالای تأثير‌گذاري بر طیف گسترده‌اي از ميكروارگانيزم ها شامل تک یاخته ها، باكتري ها
    (تا 3,125 مرتبه سريعتر از کلر) و ويروس ها (1,000 – 600 بار سريعتر از کلر).
  • سرعت و قدرت اثر ازن در واکنش با آلاینده های آلی به مراتب بيشتر از كلر و هيپوكلريت‌ها
    می باشد.
  • توانايي از بين بردن تركيبات آلي با ازن بدون ايجاد محصولات فرعي و جانبی خطرناك (تري‌هالومتانها).
  • تخريب جلبک، قارچ، کپک، هاگ، حذف بوهای نامطبوع، اوره و H2S .
  • اکسيداسيون مواد معدنی نظير آهن و منگنز و انعقاد جامدات محلول برای خالص نگهداشتن آب.
  • کاهش هزینه های راهبری، بهره برداری و نگهداری سیستم و مقرون بصرفه بودن.
  • عدم نیاز به فرد اپراتور جهت تهیه محلول کلر و کاهش هزینه های دستمزد نیروی انسانی.
  • عدم نیاز به خرید، تهیه، تأمین و مصرف پودر کلر یا گاز کلرو صرفه جوئی اقتصادی در بلند مدت.
  • گاز ازن در محل توليد و در محل هم مصرف مي شود، از اینرو هزينه جابجائی، حمل و نقل،
    ذخیره سازی، نگهداری و انبار کردن همانند كلر را ندارد.
  • هزینه های پائین تر برق مصرفی و اتلاف انرژی الکتریکی کمتر.

شکل زیر مفهوم کلی سیستم های تولید کنندۀ ازن را نشان می دهد.

 

مفهوم کلی تولید ازن: (a). ژنراتور با لوله افقی، ولتاژ کنترل شده، خنک کننده با آب؛

(b). شکل سل کرونا برای تولید ازن؛ (c). نمودار مصرف انرژی در مقابل تولید ازن در یک ژنراتور ازن؛

 

طرح کلی دستگاه ازن زنی