كاربرد ازن در تصفيه و ضدعفوني آب

برگرفته از : وب سایت رسمی فنون آردا سبز

منبع اصلی : كاربرد ازن در تصفيه و ضدعفوني 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 O3 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 2001 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 براي 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 سازهاي محصولات جانبی گندزداها و کاهش میزان کلر مورد نیاز آب.-گندزدایی:
ازن اکسیدکننده‌ای قوي است که قادر به گندزدایی در مـدت زمـان تمـاس و بـا غلظـت کـم تـر از تمـام گنـدزداهاي ضعیف‌تر، مانند کلر، دي اکسید کلر و منو کلرآمین می‌باشد. بااین‌حال ازن تنهـا می‌تواند به‌عنوان گنـدزداي اولیـه استفاده شود. به دلیل اینکه باقیمانده اي در شبکه توزیع آب از خود به‌جای نمی‌گذارد . بنـابراین بـراي داشـتن یـک سیستم گندزدایی کامل، ازن باید با گندزداهاي ثانویه مانند کلر، کلر آمین و دي اکسید کلر همراه باشد-اکسیداسیون آهن و منگنز :
ازن آهن و منگنز را اکسید می‌کند، آهن 2 ظرفیتی (فرو) را به آهن 3 ظرفیتـی (فریـک) و منگنـز 2 ظرفیتـی را بـه منگنز 4 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 روي آهن تأثیری نـدارد امـا منگنـز را دوباره حل کرده که باید در پایان فرایند به دي اکسید منگنز کاهیده شود (احیا شود)-اکسیداسیون ترکیبات مولد طعم و بو :
ازن براي اکسید نمودن و از بین بردن ترکیبات مولد طعم و بو استفاده می‌شود، زیرا بسیاري از ایـن ترکیبـات بسـیار مقاوم در برابر اکسیداسیون هستند.–کنترل پیش ساز محصولات جانبی گندزداها:
بررسی اولیه روي 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. متغیرهاي کلیـدي کـه بـه نظـر می‌رسد اثـر ازن را تعیـین می‌کنند، میزان تزریق، pH ،قلیاییت و مهمتر از همه ماهیت مواد آلی است. در pHهاي پـایین ، تخریـب و از بـین رفـتن پیش­سازها توسط ازن بسیار موثر است. با این حال در pHهاي بالاتر از بعضی مقادیر بحرانی، ازن تأثیر کمتری داشـته و بعضی مواقع مقدار پیش­سازهاي محصولات جانبی کلرزنی را افزایش می‌دهد. براي بیشتر مواد هیومیک این pH بحرانـی 5/7 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 pHهاي پایین‌تر (حـدود 6-7 ( که مولکول ازن نسبت به رادیکال آزاد هیدروکسید غالب است، محصولات جانبی اولیه پـیش سـاز تـري هالو متان از نظـر ماهیت متفاوت با محصولات جانبی ناشی از اکسیداسیون رادیکال­هاي آزاد هیدروکسیل در pHهاي بالاتر می‌باشد.افزایش قلیاییت روي پتانسیل تشکیل تري 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 پیش­سازهاي 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 بـالاي ازن زنی اتفاق می­افتد. این سطوح ازن­زنی، در همان میزان تزریق‌های متعارف براي گندزدایی آب معمول است.–بهبود فرایندهاي 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 فلزي 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 بطریمراحل تصفیه آبازجمله 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 توانايـي كلـر در حذف كامل آلودگي‌هاي ميكروبـي و همچنين تغيير در كيفيت آب و اثرات مخـرب زیست‌محیطی ناشي از استفاده از كلــر، سبـب گرديد تا استفـاده از مـواد دوستدار محیط‌زیست (پرتودهي فرابنفش و گاز ازن ) بيشتر موردتوجه قرار گيرد.ازن يك ضدعفونی‌کننده بسيار قوي است و به نحو مطلوب و بسيار مؤثری انواع آلودگي‌هاي ميكروبي را كاهش مي‌دهد. این گاز تقريباً بی‌رنگ باقدرت اکسیدکنندگی بالا است. ازن یا اكسيــژن فعـال ازلحاظ قدرت و سرعت ضدعفونی، سه هزار برابر قوی‌تر از كلـر است.ازآنجاکه این گاز، هیچ‌گونه مواد سمي يا مضر در آب برجا نمي‌گذارد، پس از استفاده از آن نياز به پالايش مجدد آب نيست. تجربه نشان داده است كه اكسيژن فعـال سریعاً اجزاء محلول در محيط را اكسيد نموده و نتيجه اين اكسيداسيون، تنها اكسيداجزاء و اكسيژن مي‌باشد؛ زیرا مولكول اكسيـژن فعــال پايدار نيست و پـس از مدت كوتـاهـي شكستـه و تبديـل به مولكول پايدار اكسيـژن مـي‌گردد. همچنین ازن در مراحل مختلف تصفيـه، توانـایی حذف فلزات سنگين، سمـوم كشاورزي، 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.