1 می، 2019

ازن چیست و چه کاربردی دارد؟

ازن چیست؟ازن چه کاربردی دارد؟ازن چه نقشی در تصفیه دارد؟

ازن ژنراتور چیست؟ازن ژنراتور چگونه کار می کند؟

ازن برای اولین بار در اواخر دهه 1800 در تصفیه آب استفاده شد و ازن در اروپا و آسیا بیشتر از ایالات متحده استفاده می شود.

ازن یک گاز ناپایدار است که شامل سه اتم اکسیژن است، گاز به راحتی به اکسیژن منتقل می شود و در طی این انتقال یک اتم اکسیژن آزاد یا فرم رادیکال آزاد وجود دارد. رادیکال اکسیژن آزاد بسیار واکنش پذیر و کوتاه مدت زندگی می کند، در شرایط عادی آن فقط برای میلی ثانیه زنده می ماند.

ازن یک گاز بی رنگ است که پس از یک رعد و برق بزرگ، بوی شبیه بوی هوا دارد. 

ازن دارای اثرات ضد عفونی بیشتری نسبت به باکتری ها و ویروس ها در مقایسه با کلر است.  علاوه بر این، خواص اکسید کننده نیز می توانند غلظت آهن، منگنز، گوگرد را کاهش داده و مشکلات طعم و بو را کاهش یا حذف کنند .  اوزون آهن، منگنز و گوگرد در آب را برای تشکیل اکسید فلزی نامحلول باعث می­شود. سپس این ذرات نامحلول بعد از تصفیه حذف می شوند.  ذرات ارگانیک و مواد شیمیایی از طریق انعقاد یا اکسیداسیون شیمیایی حذف خواهند شد . ازن ناپایدار است، و در طول فرایند زمانی از چند ثانیه تا 30 دقیقه کاهش می یابد.  میزان تخریب عملکرد شیمیایی آب، pH و دمای آب است.

تولید ازن

شکل گیری اکسیژن به ازن با استفاده از انرژی اتفاق می افتد. این فرآیند توسط یک میدان تخلیه الکتریکی مانند ژنراتورهای ازن (نوعی تخلیه کرونا از رعد و برق) و یا اشعه ماوراء بنفش به عنوان ژنراتورهای ازن با نوع UV (شبیه سازی اشعه ماوراء بنفش از خورشید) انجام می شود. علاوه بر این روش های تجاری، ازن نیز ممکن است از طریق واکنش های الکترولیتی و شیمیایی ساخته شود. به طور کلی سیستم نفوذی شامل عبور هوا خشک و تمیز از طریق تخلیه الکتریکی با ولتاژ بالا یعنی تخلیه کرونا است که باعث ایجاد غلظت حدود 1 یا 10،000 میلی لیتر در لیتر می شود. در تصفیه مقادیر کم آلودگی، اشعه ماوراء بنفش UV شایع است، در حالی که در مقیاس سیستم های بزرگ استفاده از تخلیه کرونا ضروری است 
سیستم تزریق ازن به این صورت است که  آب چاه از طریق یک ونتوری عبور می کند و یک خلاء ایجاد می کند و گاز اوزون را به آب می کشد. از آنجا که ازن با فلزات واکنش نشان می دهد تا اکسید های فلزی نامحلول را ایجاد کنند، پس از آن فیلتراسیون مورد نیاز است. 

مزایای ازن

  1. ازن بر روی محدوده وسیعی از pH تاثیر می گذارد و به سرعت با باکتری ها، ویروس ها و پروتئوزا واکنش می دهد و خواص قویتری از کلر را دارد. ازنقدرت اکسیداسیون بسیار قوی با زمان واکنش کوتاه دارد.
  2. ازن زنی فرایند تصفیه مواد شیمیایی را به آب اضافه نمی کند.
  3. ازن می تواند طیف گسترده ای از مشکلات معدنی، ارگانیک و میکروبیولوژیکی و مشکلات طعم و بو را از بین ببرد.عوامل میکروبیولوژیکی شامل باکتری ها، ویروس ها و پروتئوزا (مانند جیاردیا و کریپتوسپوریدیوم) هستند.

ازن به دلیل ویژگی های ضد عفونی و اکسیداسیون عالی، به طور گسترده ای برای تصفیه آب آشامیدنی استفاده می شود . ازن می تواند در نقاط مختلف در طول سیستم تصفیه، مانند پیش از اکسیداسیون، اکسیداسیون متوسط ​​یا ضدعفونی نهایی، اضافه شود. معمولا توصیه می شود ازن برای پیش اکسیداسیون، قبل از یک فیلتر ماسه یا یک فیلتر کربن فعال (GAC) استفاده کنید. پس از ازنزنی این فیلترها می تواند مواد آلی باقی مانده را حذف (مهم برای ضد عفونی نهایی)کنند

ازن دارای مزایای متعددی است
– حذف مواد آلی و معدنی 
– حذف آلودگی های میکروتیک مانند آفت کش ها 
– افزایش فلوکولوز / انعقاد – فرایند تکامل 
– ضد عفونی شدن و کاهش ضایعات ضدعفونی کننده پیشرفته 
– حذف بوی و طعم

حذف مواد آلی و مواد معدنی 

تمام منابع آب حاوی مواد طبیعی طبیعی (NOM) هستند.  این مواد نه تنها مشکلات مستقیمی مانند بوی و طعم و مزه آب ایجاد می کند، بلکه مشکلات غیرمستقیم مانند تشکیل مواد ضایعات ضد عفونی آلی، حمایت از رشد مجدد باکتری در سیستم توزیع و غیره ایجاد می کنند. برای تولید آب آشامیدنی خالص، حذف NOM یک پیش تصفیه است.

ازن فرآیند حذف NOM را با یک فیلتر پس از آن بهبود می بخشد، زمانی که از آن به عنوان یک پیش اکسید کننده استفاده شود. در مقاله پژوهشی Siddiqiui et al.  اثر ازن در ترکیب با یک فیلتر بیولوژیکی توصیف شده است.  تصفیه ترکیبی باعث کاهش DOC 40-60٪ شد.  حذف آن حتی زمانی بیشتر است که ازن در ترکیب با یک انعقاد استفاده می شود.  این به این دلیل است که ازن می تواند پروسه انعقاد را افزایش دهد. ترکیب با هم انعقاد و ازن بیوفیلتراسیون باعث کاهش 64٪ DOC می شود. هنگامی که تنها فیلتراسیون زیستی بود، میزان کاهش تنها 13٪ بود.

اکثر مواد معدنی را می توان به وضوح با ازن حذف کرد.  پس از اتمسفر، ازن برای تصفیه بیولوژیکی، فیلتراسیون زیست محیطی نیز مورد نیاز است.

آفت کش ها 
آلودگی هایی مانند آفت کش ها ممکن است در آبهای سطحی، بلکه در آبهای زیرزمینی بوجود آید. چندین نظرسنجی نشان می دهد که ازن برای اکسیداسیون چندین آفت کش ها بسیار موثر می باشد. در یک گیاه تصفیه آب به اثبات شده است که فیلتر فیزیکی کربن فعال ذخیره شده برای حذف سموم دفع آفات، مؤثر و ایمن هستند.  از 23 مورد آفت کش ها، 50 درصد تخریب شد برای آفت کش هائی با مقاومت زیاد، دوز بالاتر ازن توصیه می شود، یا ازن با پراکسید هیدروژن ترکیب می شود

کاهش ضایعات ضد عفونی و بهبود ضد عفونی 
ازن از سایر مواد ضد عفونی کننده مانند کلر، کلرامین ها و حتی دی اکسید کلر موثرتر است . مطالعات متعدد نشان داد که ازن، بر خلاف محصولات کلر، می تواند میکروارگانیسم های مقاوم را غیرفعال کند.  به دلیل اینکه ازن به سرعت در آب تجزیه می شود، طول عمر آن در محلول های آبی بسیار کوتاه است کمتر از یک ساعت. بنابراین ازن برای ضدعفونی باقی مانده کمتر مناسب است و می تواند فقط در موارد خاص (به طور عمده در سیستم های توزیع کوتاه) استفاده شود.  اغلب ازن به عنوان یک ماده ضدعفونی کننده نهایی جایگزین کلر و دی اکسیدکلر می شود. برای ضدعفونی کننده اولیه (قبل از فیلتر کردن زیستی)، ازن بسیار مناسب است. این کار باعث ضد عفونی کامل تر و استفاده از غلظت ضدعفونی کننده پایین تر منجر می شود.

حذف بوی و طعم 

تتغیرات در بو و طعم در آب آشامیدنی می تواند علل مختلفی داشته باشد.  ترکیبات بویایی و طعم دهنده می توانند در آب خالص وجود داشته باشند یا همچنین می توانند در طول تصفیه آب تشکیل شوند.  ترکیبات معدنی مانند آهن ، مس و روی نیز می توانند باعث تغییرات در طعم آب شوند.  احتمال دیگر این است که اکسیداسیون شیمیایی (درمان کلر) منجر به طعم و ناراحتی ناخوشایند می شود. 
ترکیبات بویایی و طعم دار اغلب بسیار مقاوم هستند. این باعث می شود که حذف شدن یک فرایند بسیار شدید باشد. برای از بین بردن طعم و بو، چند فرایند می تواند مناسب باشد، مانند اکسیداسیون، هوادهی، فیلتراسیون کربن فعال (GAC) یا فیلتراسیون شن و ماسه . معمولا، ترکیبی از این تکنیک ها اعمال می شود. 
ازن میتواند ترکیبات را در محدوده 20 تا 90 درصد اکسید کند (وابسته به نوع ترکیب)

 

 

 

 

جدول 1- مقایسه بین کلر و ازن در آب استخر

پارامتر

کلر

ازن

سرعت تاثیرگذاری نسبت به کلر

1

3125 بار سریعتر

قدرت تاثیرگذاری نسبت به کلر

1

50

هوای مطبوع محوطه

ندارد(به علت تصاعد گاز کلر)

دارد

ناراحتی های تنفسی

دارد

ندارد

سوزش چشم

دارد

ندارد

خارش پوست

دارد

ندارد

ریزش مو

دارد

ندارد

شفافیت مضاعف

ندارد

دارد

ایجاد رسوبات روی کاشی های کف استخر و تجهیزات

دارد

ندارد

تغییرات pH

دارد

ندارد

خورندگی تاسیسات

دارد

ندارد

بهره برداری و نگه داری

دشوار

بسیار آسان

هزینه ها

هزینه جاری مداوم بالا

یک بار سرمایه گذاری

خاصیت رنگ بری

ندارد

در اثر استفاده همزمان با فیلتر کربن 100 درصد خاصیت رنگ بری دارد

تولید مواد خطرناک

کلروآمین ها

ندارد

نوع تزریق به آب

دستی

اتوماتیک

 

  • سایر مزایای استفاده از گاز ازن:

– ازن به این دلیل که روغن‌ها و دیگر مواد را بسیار سریع‌تر از سیستم‌های کلر اکسید می‌کند از کند شدن سیستم چرخشی و تعویض پی‌درپی فیلترها جلوگیری می‌کند. همچنین در صورت استفاده از فیلتر کربن اکتیو، ازن با اکسید کردن مواد و میکروارگانیسم‌های جذب‌شده روی این فیلترها ، عمر مفید این فیلترها را افزایش می‌دهد. درحالی‌که در سیستم‌های ضدعفونی با کلر تعویض فیلتر سریع‌تر و سیستم چرخشی کندتر درنتیجه استخر کثیف‌تر خواهد بود. ازن همچنین به‌عنوان یک میکروفلوکولاسیون، راندمان تصفیه استخر را افزایش می‌دهد که نتیجه آن آبی پاک‌تر ، صاف‌تر و شفاف‌تر است.

– ازن و UV دستگاه‌های ضدعفونی‌کننده مؤثری نسبت به کلر و دیگر مواد شیمیایی ضدعفونی‌کننده در استخرهای شنا به‌حساب می‌آیند. ازن یک روش ایمن جهت جلوگیری از تشکیل محصولات ثانویه کلر مثل کلروآمین‌ها و تری هالومتان‌ها می‌باشند.

این ماده قادر به شکستن محصولات جانبی کلر می‌باشند، بنابراین سبب کاهش مشکلات رایج در استخرها مانند قرمزی چشم و بیماری‌های تنفسی می‌شوند. همچنین ازن قادر به اکسید کردن روغن و دیگر ترکیبات موجود در استخرهای شنا و آب‌های گرم به عناصر بی‌خطر می‌باشد.

-استفاده از ازن و UV نقش مؤثرتری در فراهم‌کردن محیط زیستی تمیزتر و سالم‌تر برای شناگران و کارکنان استخرها ایفا می‌کنند. سیستم‌های تصفیه آب به‌طور متداول در استخرهای مجاز محلی، پارک‌های آبی و مجتمع‌های استخرهای المپیک مورداستفاده قرار‌ ‌می‌گیرند. انتخاب نوع محصول مورداستفاده بر اساس حجم استخر، تخمین میزان استفاده از استخر و نوع مشتری در انتخاب ازن یا  UV می‌باشد.

همچنین با استفاده از این روش نیاز کمتری به آب تازه وجود دارد که بهره‌برداری را آسان‌تر می‌کند و تأثیر زیادی بر کاهش هزینه‌های گرمایشی دارد.

-قوانین سایر موجود در ایران از قوانین اروپایی الگوبرداری شده‌است و مربوط به سالیان گذشته می‌باشد، درصورتیکه قوانین امروز کشورهای پیشرفته نظیر کانادا،  استفاده از کلر به تنهایی را ممنوع کرده‌اند و در آلمان، که از اولین تبیین‌کننده‌های مجموعه‌های استاندارد برای کیفیت آب آشامیدنی و استخر  در سراسر جهان است، سیستم های ازن هستند که به عنوان ضد‌عفونی‌کننده برتر انتخاب شده‌اند.

–    به طور متوسط، بدن انسان در حدود نیم لیتر از آب استخر را در هر ساعت جذب می کند. لذا بهترین استخرها در کشورهای پیشرفته، کیفیت آب خود را با استانداردهای آب آشامیدنی منطبق می‌کنند.

–     کلر محصولات سرطانزا تولید می‌کند(تری هالومتانها و آمینو اسیدها و ENMA ها)، درصورتیکه ازن این موادرا از بین می‌برد.

–    ازن، باکتری‌ها، ویروس‌ها و تک‌یاخته‌هایی مانند ژیاردیا لامبلیا و ارگانیسم‌های کریپتوسپوریدیوم که باعث اسهال‌های شدید می‌شوند و کلر قادر به حذف آنها نیست را از بین می‌برد. با باقی مانده ازن حل شده 05/0 میلی گرم  در  لیتر یا بالاتر،  از کشته شدن تمام باکتری ها، ویروس ها و قارچ ها مطمئن می‌شوید.

–    گاز‌های متصاعد شونده در اثر تزریق کلر، مولد آسم می‌باشند.

–     با تزریق ازن،  گازهای خورنده زیرساخت‌های استخر خنثی می‌شوند.

–    ازبین بردن بوی کلر در استخر که می‌تواند منجر به کاهش مصرف انرژی در اثر کاهش زمان روشن بودن فن‌ها گردد.

–    استفاده از ازن، باعث افزایش عمر مفید فیلترها می‌گردد.

–    شواهد پزشکی نشان می دهد که قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی مانند کلر و مشتقات آن و کلرامینها و یا کلروفرم باعث آسیب به اپیتلیوم‌های تنفسی و ورم غشاء مخاطی مجاری تنفسی و ریه می‌گردد  که هر دو مورد با واکنش‌های التهابی شدید همراه است.

–  ازن برخلاف کلر، میزان پی اچ آب را تغییر نمی‌دهد و درنتیجه نیازی به تزریق مواد شیمیایی تعدیل کننده اسیدیته آب ندارد.

–  ازن در محل تولید می‌شود و به ذخیره‌سازی و حمل و نقل نیاز ندارد.

 ازن استفاده‌نشده به اکسیژن تبدیل می‌شود و باعث رسیدن اکسیژن به نقطه اشباع طبیعی آب می‌گردد. این امر باعث  تمیزتر شدن ، درخشان‌تر شدن و شفاف‌تر شدن  آب استخر می‌شود.

يكي از ویژگی‌های ازن بوي مخصوص آن است. بوي اين گاز قبل از اينكه غلظت آن حتي به نزديكي 1/0 ppm برسد توسط انسان حس می‌شود. به همين دليل مناطقي كه غلظت ازن در آن زياد است به‌راحتی قابل‌تشخیص و اجتناب است.

علائم استنشاق بیشتر از حد ازن عبارت‌اند از :

1-1/0 ppm : سردرد، سوزش چشم و مجراي تنفسي

۱00-۱ : ppm علائمي شبيه به آسم و از دست دادن اشتها

تأثیر استنشاق بیش‌ازحد ازن در کوتاه‌مدت، احساس سوزش در مجراي تنفسي و درنتیجه سرفه می‌باشد. اين علائم دائمي نبوده و پس از دو ساعت برطرف می‌گردد. ازن با بيش از ۱۰۰ سال سابقه مصرف تاكنون باعث از بين رفتن جان كسي نشده است.

 

 

شرکت دانش بنیان آردا به عنوان یکی از باسابقه ترین شرکت های تولید کننده ازن ژنراتور ، بهترین دوز تزریق ازن در استخرهای مختلف را برای از بین بردن عوامل بیماری زای آب استخر را تامین می‌نماید.

دستگاه های آردا دارای تاییدیه از فدراسیون شنا در زمینه تصفیه آب استخر می‌باشد.(شکل)

شکل 2- تاییدیه از فدراسیون شنا در زمینه تصفیه آب استخر

 

  • نحوه تولید گاز ازن

عمدتاً ازن را می‌توان بر مبنای دو روش تولید نمود: لامپ UV و قوس الکتریکی: روش تولید ازن با لامپ UV به دلیل محدودیت در مقدار و غلظت ازن تولیدشده و همچنین راندمان پائین (مصرف برق بالا) برای استخرهای شنای عمومی مناسب نبوده و بیشتر برای دستگاه‌های گندزدائی هوا کاربرد دارد. روش متداوم و مورد تأیید استانداردهای جهانی برای استخر، تولید ازن با قوس الکتریکی (Corona Discharge) می‌باشد. این روش محدودیتی در مقدار تولید ازن با غلظت مناسب ندارد .

تولید ازن با روش تخلیه الکتریکی:

روش تخلیه الکتریکی، اثربخش‌ترین و قویی‌ترین روش تولید گاز ازن محسوب می‌شود. در این روش یک قوس الکتریکی بین دو الکترود غیر همنام (کاتد و آند) در هوا ایجادشده و باعث تجزیه بخشی از مولکول‌های اکسیژن می‌گردد. اتم‌های جداشده اکسیژن ضمن پیوند مجدد با سایر مولکول‌های اکسیژن، تشکیل مولکول ازن را می‌دهند.

 

شکل 1- تخلیه الکتریکی ازن

الکترودهای به‌کاررفته در این روش، برای پخش قوس الکتریکی در هوا استفاده می‌شوند تا بخش بیشتری از مولکول‌های اکسیژن داخل محفظه شکسته و تشکیل گاز ازن دهند.

نکته مهمی که در استفاده از هوا به‌عنوان تغذیه ازن ژنراتورباید در نظر گرفته شود، این است که هوای ورودی می‌بایست عاری از “رطوبت” بوده و به همین دلیل، در برخی موارد از دستگاه‌های رطوبت‌زدای هوا در ورودی ازن ژنراتورها استفاده می‌شود.

 

شکل 2- نحوه ایجاد جرقه الکتریکی

جنس الکترودها معمولاً از سرامیک، شیشه و یا کوارتز بوده و شکل محفظه‌ها نیز به‌صورت صفحات تخت و یا مخروطی گرد می‌باشد. جنس محفظه‌ها نیز عمدتاً از موادی مانند استنلس استیل و یا آلومینیوم که در برابر ازن مقاوم هستند، ساخته می‌شوند.

مزایای تولید ازن با روش تخلیه الکتریکی نسبت به روش اشعه ماوراءبنفش:

  • حداکثر میزان ازن تولیدی توسط دستگاه‌های ازن ژنراتور با روش اشعه ماوراءبنفش، حدود 2 گرم بر ساعت به ازای هر لامپ UV است. درحالی‌که معمولاً برای تصفیه آب‌های صنعتی، چاه، استخر و پساب به حجم بالاتری از ازن نیاز است.
  • حداکثر غلظت ازن تولیدی دستگاه‌های ازن ژنراتور با نور ماوراءبنفش با لامپ 185 نانومتری، حدود 0.2 درصد وزنی است درصورتی‌که درروش تخلیه الکتریکی، تولید ازن با غلظت 2 درصد (حدود 10 برابر) بسیار معمول است.
  • برای تولید یک حجم مشخص از ازن، مصرف برق در دستگاه‌های تولید ازن با اشعه ماوراءبنفش، بیشتر از روش تخلیه الکتریکی است.
  • برای از بین بردن بو و آهن در آب با روش اشعه ماوراءبنفش، حجم بیشتری از هوا لازم بوده و به همین دلیل، میزان هوای محلول در آب افزایش پیدا می‌کند. در برخی موارد، بحث هوا زدایی آب خروجی در این روش، مشکلاتی را به وجود می‌آورد.
  • شیشه کوارتز لامپ یو وی به‌تدریج و پس از گذشت حدود یک سال، کدر شده و برای ادامه اثربخشی دستگاه می‌بایست تعویض شود.


صفحات مرتبط: کاربردهای ازن ژنراتورهای آردا، ازن ژنراتور نیمه صنعتی، ازن ژنراتورهای آزمایشگاهی ، ازن ژنراتور صنعتی ، ضدعفونی هوا صنعتی ، ضدعفونی هوا خانگی