استفاده از اوزون در حذف آهن و منگنز در آب در سالیان اخیر به شدت افزایش یافته است.

آب خالص بی رنگ ، بی­طعم و بی بواست. حلالیت بالایی دارد طوری­که می­تواند بسیاری از مواد معدنی موجود در مسیر خود را حل کند. به همین دلیل، چیزی به عنوان آب خالص در طبیعت وجود ندارد، بلکه آب همیشه حاوی ناخالصی­های شیمیایی و بیولوژیکی هست. آب در طول بارش با عبور از سطح زمین یا داخل آن، ناخالصی­های محلول و معلق مختلفی را به خود می­گیرد. آب آشامیدنی آبی است که فاقد هرگونه طعم و بو بوده و عوامل شیمیایی و بیولوژیکی آن در حدی است که مصرف آن ایجاد عارضه سوئی در کوتاه مدت یا دراز مدت در انسان ننماید. این حد را استانداردها تعیین می­کنند و مهمترین هدف از تصفیه آب شرب، در کنار زدودن عوامل بیماریزا، بهبود آب از نظر رنگ، بو، مزه و کدورت و رساندن غلظت سایر آلاینده­ها به حد مورد قبول استانداردهای مربوطه می‌باشد.

امروزه با توجه به کمبود آب در کشور، استفاده از اب چاه خصوصا در مناطق ویلایی افزایش یافته است. از این رو استفاده از روشهای تصفیه غیر متمرکز آب در سالیان اخیر گسترش یافته و در حال افزایش می باشد.

روش ضدعفونی آب و حذف عناصری مانند آهن و منگنز استفاده از گاز اوزون می باشد.

برای حذف آهن و منگنز در فرایند ترکیبی و در  یک مرحله نیز، سه فرآیند اصلی وجود دارد که می توان آنها را به شرح زیر خلاصه کرد:

الف – هوادهی

ب – افزودن یک عامل اکسید کننده (مثلا پرمنگنات پتاسیم یا ازن یا کلر)

ج –  فیلتراسیون فیزیکی ، شیمیایی یا بیولوژیکی.

انتخاب گزینه مناسب حذف آهن و منگنز علاوه بر ملاحظات اقتصادی به مشخصات و کیفیت آب خام بستگی دارد.

پارامترهای کیفی موثر در تصفیه آهن و منگنز از آب عبارتند از:

• غلظت آهن و منگنز موجود

• شکل آهن و منگنز موجود در آب از لحاظ محلول بودن یا نبودن

• وجود مواد معدنی دیگر نظیر آرسنیک یا سولفید

• میزان سختی آب

• وجود باکتریها در آب

• مقدار آب مورد نیاز

ازن

ازن یک آلوتروپ از اکسیژن است و یک ماده اکسید کننده قوی می‌‌‌‌‌‌‌باشد. در یک محلول آبی پایداری اوزن بسیار کم است و نیمه عمر آن به ۲۰ تا ۳۰ دقیقه در آب مقطر ۲۰ درجه سانتی‌‌‌‌‌‌‌گراد می‌‌‌‌‌‌‌رسد.

تولید ازن باید در محل مصرف صورت پذیرد چرا که قابلیت انبار کردن مثل کلر را ندارد. تولید ازن به صورت عبور هوا از میان دو صفحه باردار منفی و مثبت یا لوله‌‌‌‌‌‌‌ای دارای یک هسته مرکزی با بار مخالف بار لوله، انجام می‌‌‌‌‌‌‌شود. برای جلوگیری از ورود رطوبت هوا ابتدا باید هوا را تا دمایی پایین‌‌‌‌‌‌‌تر از نقطه شبنم سرد کرده و بعد وارد دستگاه تولید ازن نمایند. برای خشک کردن کامل هوای آن را از مواد رطوبت گیر ژل سیلیسی یا آلومینای فعال عبور می‌‌‌‌‌‌‌دهند.ازن در آب‌های با محتویات مواد آلی پایین سریعا با آهن  و منگنز واکنش می‌‌‌‌‌‌‌دهد و آن‌ها را اکسید می‌‌‌‌‌‌‌کند.

در مواقعی که میزان مواد آلی آب بالا باشد ممکن است که کمپلکس‌‌‌‌‌‌‌های آهن و مواد آلی بعد از ازن زنی به اندازه‌‌‌‌‌‌‌ای کوچک باشند که از فیلترهای ماسه‌‌‌‌‌‌‌ای تند و آنتراسیت هم عبور نمایند.

خواص فیزیکی وشیمیائی ازن

ازن قوی تر از اسید هیپوکلرو( ماده موثر گند زدایی کلر در آب ) می باشد. حلالیت ازن در آب ۱۲ مرتبه کمتر از حلالیت کلر بوده ومحلول آبی آن نیز ناپایدار می باشد.

با توجه به ناپایداری گاز ازن ، باید درمحل مصرف ونیز زمان مصرف تولید شود ونمی توان آنرا مثل کلر ذخیره نمود. با توجه به حوادث زیادی که در خصوص ترکیدن سیستم های ذخیره ونگهداری کلر بوقوع پیوسته است این محدودیت لزوماً جزء معایب استفاده از گاز ازن محسوب نمی شود. لکن عدم امکان ذخیره آن در مواردی موجب توقف یا اشکال در امر استفاده از سیستم گند‌زدا می‌گردد.

خصوصیات بیوشیمیائی ازن

نقش ازن در تصفیه آب وپساب بعنوان یک عامل اکسید کننده ویک ترکیب میکروب کش حائز اهمیت بوده و درمحیط آبی خصوصیات مشابهی با کلر دارد. از اینرو این دو ماده بعنوان رقیب یکدیگر و در مواردی مکمل یکدیگر مطرح می باشند. ازن دارای دو خاصیت بسیار مهم در ارتباط با محیط اطراف خود می باشد:

• قدرت گند زدائی بالا: خصوصیات میکروب کشی ازن بیانگر پتانسیل بالای اکسید اسیون آن می باشد. تحقیقات نشان می دهد که گند زدائی توسط ازن حاصل اثر مستقیم آن برباکتریها وتجزیه دیواره سلولی باکتریها می باشد . که از این نظر با مکانیسم عمل کلر در فرایند گند زدائی متفاوت است. با توجه به قدرت بالای گند زدائی ازن در مقایسه با کلر وسایر گندزداها ، زمان کمتری جهت تکمیل فرایند گند زدائی نیاز می باشد. بررسی ها همچنین بیانگر توانائی بیشتر ازن در از بین بردن ویروسها در مقایسه با کلر می باشد.
• اکسید کننده قوی: ازن مصارف زیادی در تصفیه آب آشامیدنی از قبیل کنترل طعم وبو کنترل رنگ وحذف آهن ومنگنز علاوه بر گند زدائی دارد . قدرت این اکسید کننده در شفاف سازی منابع آب با کیفیت پائین مانند آب‌های بازیافتی مهم می باشد. ازن مواد معدنی را بطور کامل اکسید نموده وموجب ته نشینی وحذف آنها می گردد. اهمیت عمده ازن در قابلیت شکستن ترکیبات آلی همراه با آهن ومنگنز می باشد.ازن در برطرف نمودن ترکیبات آلی مولد رنگ ، قوی وموثر نشان می دهد بطوریکه بعنوان یک عامل جلا دهنده خوب برای فاضلاب وحذف کننده رنگ در آب شرب کا ربردهای فراوانی یا فته است . ازن همچنین قادر است ترکیبات فنولیک ودیگر ترکیبات مولد طعم را در آب شرب از بین ببرد. تحقیقات نشان داده است که ازن می تواند آفت کشهای مالاتیون وپاراتیون را که ترکیباتی سرطان زا وخطرناک هستند به اسید فسفریک ( بی خطر) تبدیل نماید.

محصولات جانبی حاصل از به کارگیری ازن

در غیاب یون برمید در آب ، محصولات جانبی حاصل از ازن زنی شامل اسید هایی با وزن ملکولی کم وغیر هالوژن دار ، آلدهید ها، کتون ها و الکل ها می باشند که این ترکیبات اغلب توسط میکرو ارگانیسم های موجود در آب قابل تجزیه بیولوژیکی می باشند ومعمولاً برای مصرف کنندگان بی خطر هستند .

نکته بسیار حایز اهمیت در صورت استفاده از ازن این است که اگر غلظت یون برمید در آب به ۱۰۰  میلی گرم در لیتر برسد، برمات در آب تشکیل می‌‌‌‌‌‌‌شود که می‌‌‌‌‌‌‌تواند باعث بروز بیماری‌‌‌‌‌‌‌های خطرناکی در بچه‌‌‌‌‌‌‌ها و زنان حامله شود. برمات مشکوک به عامل سرطان‌‌‌‌‌‌‌زایی و همچنین بیماری‌‌‌‌‌‌‌های مربوط به روده و معده است. در مواقعی که میزان مواد آلی آب بالا باشد ممکن است که کمپلکس-های آهن و مواد آلی بعد از ازن زنی به اندازه‌‌‌‌‌‌‌ای کوچک باشند که از فیلترهای ماسه‌‌‌‌‌‌‌ای تند و آنتراسیت هم عبور نمایند. اکسیداسیون آهن عموما طی ۱۵ دقیقه در pH بین شش تا نه تکمیل می‌‌‌‌‌‌‌گردد. اکسیداسیون آهن و منگنز توسط ازن در طی چند مرحله صورت می‌‌‌‌‌‌‌گیرد به این صورت که یون آهن فرو به یون آهن فریک و سپس به هیدروکسید آهن اکسید می‌‌‌‌‌‌‌شود و یون منگنز به یون منگانیک و سپس به هیدروکسید منگنز محلول اکسید می‌‌‌‌‌‌‌شود.

استفاده از هوادهی به تنهایی، قادر به حذف منگنز نیست و در صورت وجود منگنز در آب، استفاده از مواد اکسیدکننده توصیه می‌شود. همچنین این روش به کنترل میزان هوای ورودی به آب بسیار حساس است زیرا در صورت هوادهی کمتر از میزان مورد نیاز، حذف مناسب نخواهیم داشت و در صورت هوادهی بیش از حد، رشد لای[۱]  صورت می‌گیرد که بر مزه و کیفیت آب تاثیر نامناسب دارد.

علاوه براین، استفاده از سیستم هوادهی دارای معایبی نسبت به سیستم اکسیداسیون است که استفاده از سیستم هوادهی را از لحاظ فنی ردمی‌کند. برخی از این معایب عبارتند از:

• وابستگی زیاد به pH و در نتیجه نیاز به مواد کنترل کننده pH برای رسیدن به بازده مناسب
• کنترل مداوم pH و درنتیجه بهره‌برداری مشکل
• نیاز به کنترل دقیق هوادهی و بروز مشکلات در صورت هوادهی کم یا زیاد
• حساس به تغییرات کیفیت آب

اگر آب ورودی به تصفیه‌خانه دارای مواد آلی باشد استفاده از کلر توصیه نمی‌شود زیرا امکان تولید مواد سرطانزا افزایش می‌یابد. این اتفاق در صورت وجود مواد آلی برم دار ، برای ازن نیز به‌وجود می‌آید.

برای مطالعه بیشتر میتوانید فایل پیوست را با عنوان تصفیه آب چاه با استفاده از ازون ژنراتور – OZONE GENERATOR مطالعه بفرمایید.