چرا از ازن در تصفیه آب و فاضلاب استفاده میشود؟

گند زدایی و حذف باکتری ها، مواد آلی و معدنی مضر و میکروارگانیسم های مختلف یکی از مهم ترین گام ها در تصفیه شیمیایی آب و فاضلاب می باشد. از کاربردی ترین مواد گند زدا و ضدعفونی کننده که برای تصفیه آب آشامیدنی و فاضلاب صنعتی و بهداشتی استفاده میشود، ترکیبات کلر می باشد ام با توجه به تولید مواد مضر و سرطان زا از قبیل تری هالومتان و ترکیبات آلی کلرینه در اثر مصرف کلر برای تصفیه آب و فاضلاب، ازن O3 در حال جایگزین شدن با آن می باشد. مولکول سه اتمی اکسیژن یا ازن یکی از کاربردی ترین مواد گند زدا می باشد که ناپایدار بوده و از خاصیت اکسید کنندگی بالایی برخوردار می باشد. لازم به ذکر است که ازن در حالت معمول به صورت گاز بوده و دارای نقطه جوش -۱۱۲ می باشد.

یکی از مهم ترین دلایل استفاده از ازن در تصفیه آب و فاضلاب، ناپایداری بسیار زیاد آن می باشد. به عبارت دیگر، پس از ورود ازن به درون تصفیه خانه عمل ضد عفونی با سرعت بسیار بالا انجام شده و ازن به اکسیژن تبدیل می گردد. در نتیجه، هیچ ماده مضری از واکنش ازن با مواد آلی و معدنی موجود در آب و فاضلاب بوجود نخواهد آمد.

ازن از طریق عبور گاز حاوی اکسیژن از میان جریان متناوب با ولتاژ بالا (۶ – ۲۰ کیلو ولت) بین دو الکترود که توسط دی‌الکتریک  و فاصله تخلیه از هم جدا می‌شوند، تولید می‌شود. ازن در محل تهیه می‌شود زیرا بسیار ناپایدار است و در چند لحظه پس از تولید به عنصر اکسیژن تجزیه می‌شود .

نحوه عملکرد ازن در گندزدایی

گندزدایی به‌عنوان مهم‌ترین مرحله از مکانیسم غیرفعال سازی یا انهدام میکروب‌های بیماری‌زا (پاتوژن ها) محسوب می‌شود که به‌منظور جلوگیری از انتشار بیماری‌های ناشی از آلودگی آب‌ها در محیط‌ زیست و ساکنین حریم رودخانه‌ها به کار می‌رود. نکته مهم این است که فاضلاب بایستی قبل از  گندزدایی تصفیه شود تا اینکه عمل گندزدایی به‌طور مؤثر انجام‌پذیر باشد.
زمانی که مولکول ‌های اکسیژن به‌ وسیله یک منبع انرژی به اتم‌های اکسیژن تجزیه می‌شوند و متعاقب آن این اتم‌های اکسیژن با مولکول اکسیژن برخورد می‌کنند، گاز ناپایدار ازن O_۳ تولید می‌شود که برای گندزدایی فاضلاب بکار می‌رود.

میزان گندزدایی به نوع میکروارگانیسم، زمان تماس و غلظت ازن بستگی دارد.

 یک سیستم گندزدایی ازن شامل اجزاء زیر است :

• آماده‌سازی گاز ورودی سیستم (گاز تغذیه)
• ژنراتور ازن
• تماس دهنده ازن
• سیستم از بین برنده ازن اضافی

هوا یا اکسیژن خالص به‌عنوان منبع گاز تغذیه (گاز ورودی) استفاده می‌شود و این گاز در شدت‌ جریان معینی از ژنراتور ازن عبور می‌کند. انرژی موردنیاز برای تولید ازن به‌وسیله تخلیه الکتریکی در یک گاز (اکسیژن) تولید می‌شود.

ژنراتور‌های ازن بر اساس موارد زیر رده‌بندی می‌شود:

• مکانیسم کنترل (کنترل ولتاژ یا فرکانس)
• مکانیسم خنک‌سازی (با آب‌، هوا یا آب و روغن)
• نحوه قرارگیری صفحات دی‌ الکتریک (افقی یا عمودی)
• کارخانه سازنده

اگرچه ژنراتورهای ساخته‌شده توسط کارخانه‌های مختلف خصوصیات منحصر به ‌فرد خود را دارند اما همگی آن‌ها دارای برخی ساختارهای مشترک هستند.

چون ازن سریعاً تحلیل می‌رود (از بین می‌رود)، لذا باید به‌طور یکنواخت در نزدیکی دهانه محفظه تماس (در نزدیک‌ترین محل جریان) با فاضلاب تماس پیدا کند.

گازهای خروجی از محفظه تماس جهت جلوگیری از رها شدن ازن باقی‌مانده در اتمسفر بایستی تصفیه شود؛ بنابراین ضروری است برای بالا بردن بازده تصفیه، مطلوب‌ترین دوز موردنیاز ازن تعیین و به کار گرفته شود.

وقتی اکسیژن خالص به‌عنوان گاز تغذیه استفاده می‌شود، گازهای خروجی از محفظه تماس دوباره می‌تواند به چرخه ازن واردشده یا برای استفاده مجدد در تانک هوادهی وارد شود.

پارامترهای کلیدی در کنترل فرآیند، دوز ترکیب و زمان تماس می‌باشد. هدف نهایی یک سیستم گندزدای ازن، حل شدن حداکثر میزان ازن در فاضلاب است. ‏چرا که میزان گندزدایی به مقدار ازن تماس یافته با فاضلاب بستگی دارد.

مقدار ازن حل‌شده در فاضلاب در زمان ثابت به فشار گاز ازن و شدت‌ جریان گاز تغذیه بستگی دارد.

ضروری است که کلیه سیستم ‌های گندزدایی ازن برای اطمینان از شرایط مجاز مربوط به سایت موردنظر ابتدا به‌صورت پایلوت بررسی‌شده و قبل از نصب کالیبره گردند.

گند زدایی با ازن معمولاً در تصفیه‌خانه ‌های متوسط تا بزرگ، بعد از تصفیه ثانویه مورد استفاده قرار می گیرد. علاوه بر گندزدایی، استفاده معمول دیگر از ازن در تصفیه فاضلاب برای کنترل بو می‌باشد.

با وجود این که گند زدایی با ازن در اروپا به‌طور گسترده مورد استفاده قرارگرفته اما در ایران هنوز به‌صورت کامل شناخته نشده ‌است. ازن در مقایسه با کلر یا اشعه UV توانایی انجام حد بالایی از گندزدایی را دارد.