کاربرد ازن در تصفیه و ضدعفونی آب

اوزن در ترکیب با آب اثر فوق‌العاده زیاد اکسیدکنندگی داشته و محیط یا آب را میکروب‌زدایی، آلاینده‌های آلی و معدنی را  حذف  و  سموم شیمیایی را از بین می‌برد بدون اینکه مواد مضر تولید کند. به‌عبارت‌دیگر، پس از ورود اوزون به تصفیه‌خانه عمل ضدعفونی با سرعت بسیار بالا انجام‌شده و ازن به اکسیژن تبدیل می‌گردد. درنتیجه، هیچ ماده مضری از واکنش ازن با مواد آلی و معدنی در آب و فاضلاب به وجود نخواهد آمد. همچنین با توجه به تولید مواد مضر و سرطان‌زا از قبیل تری هالومتان و ترکیبات آلی کلرینه در مصرف کلر برای تصفیه آب و فاضلاب، استفاده از گاز ازن O_۳ در حال جایگزین شدن با کلر می‌باشد. ازجمله کاربردهای ازن تصفیه و ضدعفونی آب در فرآیند تولید آب آشامیدنی و شست‌وشو بطری‌ها، ضدعفونی آب مصرفی در تولید داروها و حذف آلودگی­های میکروبی آب قبل از RO می‌باشد.

اداره غذا و دارویی آمریکا ( FDA ) در سال ۲۰۰۱ کاربرد اکسیژن فعال را به‌عنوان یک ماده ضد باکتریایی در مواد غذایی تصویب نموده است. طبق مقاله منتشرشده‌ای از سازمان محیط‌زیست، در زمان استفاده از اکسیژن فعال برای ضدعفونی نیاز به کاربرد هیچ ضدعفونی‌کننده‌ی ثانویه‌ای نیست.

ازون در تصفیه آب آشامیدنی برای اهداف مختلفی استفاده می‌شود که عبارتند از:

− گندزدایی

-اکسیداسیون آلاینده‌های معدنی از جمله آهن، منگنز و سولفیدها؛

− اکسیداسیون ریز آلاینده‌های آلی از جمله ترکیبات مولد طعم و بو، آلاینده‌های فنلی و بعضی از آفت کش ها؛

− اکسیداسیون آلاینده‌های مولکول‌های بزرگ آلی از جمله حذف رنگ، افزایش قابلیـت تجزیه‌پذیری ترکیبـات آلی،

کنترل پیش سازهای محصولات جانبی گندزداها و کاهش میزان کلر مورد نیاز آب.

 -گندزدایی:

ازن اکسیدکننده‌ای قوی است که قادر به گندزدایی در مـدت زمـان تمـاس و بـا غلظـت کـم تـر از تمـام گنـدزداهای ضعیف‌تر، مانند کلر، دی اکسید کلر و منو کلرآمین می‌باشد. بااین‌حال ازن تنهـا می‌تواند به‌عنوان گنـدزدای اولیـه استفاده شود. به دلیل اینکه باقیمانده ای در شبکه توزیع آب از خود به‌جای نمی‌گذارد . بنـابراین بـرای داشـتن یـک سیستم گندزدایی کامل، ازن باید با گندزداهای ثانویه مانند کلر، کلر آمین و دی اکسید کلر همراه باشد

-اکسیداسیون آهن و منگنز :

ازن آهن و منگنز را اکسید می‌کند، آهن ۲ ظرفیتی (فرو) را به آهن ۳ ظرفیتـی (فریـک) و منگنـز ۲ ظرفیتـی را بـه منگنز ۴ ظرفیتی تبدیل می‌کند. مواد اکسیدشده به‌صورت هیدروکسید فریک و هیدروکسید منگنـز رسـوب می‌کنند . ترکیب دقیق شیمیایی رسوب به طبیعت آب، دما و pH بستگی دارد. همچنین ازن زنی بیش از اندازه روی آهن تأثیری نـدارد امـا منگنـز را دوباره حل کرده که باید در پایان فرایند به دی اکسید منگنز کاهیده شود (احیا شود)

-اکسیداسیون ترکیبات مولد طعم و بو :

ازن برای اکسید نمودن و از بین بردن ترکیبات مولد طعم و بو استفاده می‌شود، زیرا بسیاری از ایـن ترکیبـات بسـیار مقاوم در برابر اکسیداسیون هستند.

 –کنترل پیش ساز محصولات جانبی گندزداها:

بررسی اولیه روی اکسیداسیون پیش سازهای محصولات جانبی گندزدایی نشان می‌دهد کـه اثـرات ازن زنـی قبـل از کلرزنی وابسته به مکان (محل) و غیر قابل پیش بینی است. متغیرهای کلیـدی کـه بـه نظـر می‌رسد اثـر ازن را تعیـین می‌کنند، میزان تزریق، pH ،قلیاییت و مهمتر از همه ماهیت مواد آلی است. در pHهای پـایین ، تخریـب و از بـین رفـتن پیش­سازها توسط ازن بسیار موثر است. با این حال در pHهای بالاتر از بعضی مقادیر بحرانی، ازن تأثیر کمتری داشـته و بعضی مواقع مقدار پیش­سازهای محصولات جانبی کلرزنی را افزایش می‌دهد. برای بیشتر مواد هیومیک این pH بحرانـی ۵/۷ بوده که این مقدار یک سطح تقریبی است که در آن تجزیه ازن به رادیکال‌های آزاد هیدروکسیل به سـرعت افزایش‌یافته، درنتیجه میزان اکسیداسیون مواد آلی افزایش می‌یابد. بنابراین مشهود است که در pHهای پایین‌تر (حـدود ۶-۷ ( که مولکول ازن نسبت به رادیکال آزاد هیدروکسید غالب است، محصولات جانبی اولیه پـیش سـاز تـری هالو متان از نظـر ماهیت متفاوت با محصولات جانبی ناشی از اکسیداسیون رادیکال­های آزاد هیدروکسیل در pHهای بالاتر می‌باشد.

افزایش قلیاییت روی پتانسیل تشکیل تری هالو متان تأثیر مثبت دارد. به دلیـل ایـن کـه قلیاییـت، رادیکال‌های آزاد هیدروکسیل تشکیل‌شده در طی ازن زنی را جذب کرده، مولکول ازن را به‌عنوان تنها اکسیدکننده باقی می‌گذارد که تنها قادر به اکسید نمودن پیش­سازهای آلی در مرتبه ای کمتـر از رادیکـال آزاد هیدروکسـیل اسـت .

–افزایش زیست‌تخریب‌پذیری مواد آلی:

ازن می‌تواند در اکسیداسیون جزئی مواد آلی در آب و تبدیل آن‌ها به ترکیبات تجزیـه پذیرکـه از طریـق فیلتراسـیون بیولوژیکی قابل حذف هستند، مؤثر باشد. این اکسیداسیون جزئی، مواد آلی با وزن مولکولی کمتر را که به‌راحتی قابل‌ تجزیه زیستی هستند، افزایش می‌دهد. این افزایش در تجزیه‌پذیری زیستی کربن آلی در نتیجه سطوح متوسط تـا بـالای ازن زنی اتفاق می­افتد. این سطوح ازن­زنی، در همان میزان تزریق‌های متعارف برای گندزدایی آب معمول است.

 –بهبود فرایندهای انعقاد و فیلتراسیون:

ازن می‌تواند موجب افزایش بازده انعقاد و فیلتراسیون گردد. در تصفیه‌خانه‌های بزرگ، پیش ازن زنـی مؤثرتر از پیش‌کلرزنی در کاهش کدورت آب خروجی از فیلتر می‌باشد. اکسیداسیون ترکیبات آلـی و تولیـد بـه شکل‌های قطبـی تـر و اکسیداسیون یون‌های فلزی به کمپلکس‌های غیرمحلول، مانند کمپلکس‌های آهن فریک می‌تواند از جملـه دلایـل بهبـود فرایند انعقاد به وسیله ازن باشد.

مزایای استفاده از ازن در آب آشامیدنی:

• به علت کاهش استفاده از مواد شیمیایی، هیچگونه ماده خطرناکی برای سلامتی انسان و محیط زیست تولید نمی‌شود
• مقدار کمتر و زمان واکنش کمتر نسبت به مواد شیمیایی مانند کلر
• عدم حساسیت pH
• صرفا از اکسیژن/هوا تولید می‌شود و پس از واکنش به اکسیژن تبدیل خواهد شد.
• کاهش مصرف انرژی
• حذف بو و رنگ ها
• حفظ طعم و بوی طبیعی آب
• ضدعفونی، از جمله کشتن میکروارگانیسم ها ( ژیاریا لامبلیا / ویروسی شدن / حذف کریپتوسپوریدیا و سایر آلاینده ها)
• بدون تشکیل فرمول های هالوفرم
• بهبود فرآیند انعقاد و لخته سازی
• اکسید کننده قوی (آهن، منگنز موثر بر فیلتراسیون / هیدروژن سولفور یا سایر ترکیبات گوگردی)
• تجزیه آفتکش ها، باقی مانده مواد دارویی و سایر آلودگی های ردیابی شده
• حذف مواد آلی و معدنی

مزایای استفاده از ازن در ضدعفونی آب بطری:

• – ضدعفونی آب بطری از تمام میکروارگانیسم‌ها
• –  برتر از هر روش ضدعفونی دیگری به دلیل قدرت بالای اکسیداسیون
• – کاهش هزینه‌های عملیاتی و هزینه های مواد شیمیایی
• – عدم نیاز به ذخیره و مدیریت مواد خطرناک
• – سازگار با محیط زیست
• – حذف فلزات سنگین مثل آهن و منگنز
• – تبدیل ازن باقی مانده به اکسیژن

– جلوگیری از رشد جلبک در داخل بطری

مراحل تصفیه آب

ازجمله مشـکلات به وجـود آمده تـوسـط کلـر، تشکیل ترکیبـات سرطان‌زا ماننـد تـری‌هـالومتـان‌هـا(THMs)  پس از استفـاده از آن می‌باشد. بنـابـرایـن در بسیاری از کشـورهـای توسعه‌یافته، مرحلـه کلـر‌زنـی در ابتدای تصفیه‌خانه‌ها حذف‌شده است.

عدم توانایـی کلـر در حذف کامل آلودگی‌های میکروبـی و همچنین تغییر در کیفیت آب و اثرات مخـرب زیست‌محیطی ناشی از استفاده از کلــر، سبـب گردید تا استفـاده از مـواد دوستدار محیط‌زیست (پرتودهی فرابنفش و گاز ازن ) بیشتر موردتوجه قرار گیرد.

ازن یک ضدعفونی‌کننده بسیار قوی است و به نحو مطلوب و بسیار مؤثری انواع آلودگی‌های میکروبی را کاهش می‌دهد. این گاز تقریباً بی‌رنگ باقدرت اکسیدکنندگی بالا است. ازن یا اکسیــژن فعـال ازلحاظ قدرت و سرعت ضدعفونی، سه هزار برابر قوی‌تر از کلـر است.

ازآنجاکه این گاز، هیچ‌گونه مواد سمی یا مضر در آب برجا نمی‌گذارد، پس از استفاده از آن نیاز به پالایش مجدد آب نیست. تجربه نشان داده است که اکسیژن فعـال سریعاً اجزاء محلول در محیط را اکسید نموده و نتیجه این اکسیداسیون، تنها اکسیداجزاء و اکسیژن می‌باشد؛ زیرا مولکول اکسیـژن فعــال پایدار نیست و پـس از مدت کوتـاهـی شکستـه و تبدیـل به مولکول پایدار اکسیـژن مـی‌گردد. همچنین ازن در مراحل مختلف تصفیـه، توانـایی حذف فلزات سنگین، سمـوم کشاورزی، رنگ و بـوی آب را نیز دارد.

کارشناسان شرکت دانش بنیان فنون آردا سبز جهت تعیین میزان ازن مورد نیاز هر پروژه آمادگی کامل دارد.