ازن چيست و كاربرد ازن درتصفيه آب و پساب

ازن (O۳) مولكول سه اتمي اكسيژن است كه به عنوان قوي ترين اكسنده و ضدعفوني كننده در جهان شناخته شده است.

به دليل ساختار ناپايداري كه دارد، پس از انجام ضدعفوني و گذشت مدت زمان كوتاه به اكسيژن تبديل مي شود لذا باقيمانده اي برجاي نمي گذارد.

پاين خصوصيت خارق العاده ازن موجب استفاده گسترده آن شده و ازن را در گروه ضدعفوني كننده هاي ارگانيك و كاربرد ازن درتصفيه آب و پساب قرار داده است.

گاز ازن به فرمول O۳ گازي با اكسندگي بسيار بالاست ازن معمولا ناپايدار بوده و در بسياري از واكنش ها مانند كلر عمل مي كند خاصيت اكسيدكنندگي اين گاز باعث مي شود تا كاربردهاي صنعتي زيادي داشته باشد.

يك ضدعفوني كننده بسيارانعطاف پذيراست وبسته به موارد استفاده كاربردهاي بسياري در تصفيه آب وپساب وتصفيه هوا و…دارد.

ازن برخلاف ضدعفوني كننده هاي معمول مانند كلر،فرمالين و مواد شيميايي ديگر هيچگونه مواد شيميايي مضر بر جاي نمي گذارد.

گازي است سنگين تر از هوا كه در غلظت هاي پايين بي رنگ است.

در غلظت هاي بالا آبي روشن است.

در دماي معمولي به صورت گاز است.

نقطه جوش ازن آن ۱۱۲- و نقطه ذوب آن ۲۵۱- درجه سانتي گراد.

چگالي ازن آن ۱/۵ برابر اكسيژن در شرايط استاندارد مي باشد.

كاربرد ازن

امروزه به دليل افزايش كيفي كنترل شاخص هاي آلودگي آب و هوا و افزايش سطح استاندارد آب و غذا و عدم توانايي كلر در حذف كامل آلودگي هاي ميكروبي توليد ميشود.

تركيبات سرطان زا و اثرات زيست محيطي ناشي از كلر استفاده از مواد دوستدار محيط زيست بيشتر مورد توجه قرارگرفته است.

ازن يك ضدعفوني كننده بسيار انعطاف پذير است .

و كاربردهاي بسياري در ضدعفوني آب و هوا، غذا و محيط دارد يكي از ويژگي هاي مفيد ازن برخلاف ضدعفوني كننده هاي معمول مانند كلر، فرمالين و مواد شيميايي ديگر از هم پاشي سريع آن به علت نيمه عمر كم است 

بنابراين در محيط باقي نمي ماند و مصرف محصولات پس از مصرف خطري ندارد.

ازن به صورت گاز يا مايع درفرآوري ميوه ها، سبزيجات، براي غيرفعال سازي ميكروارگانيسم ها وعامل فساد و در نتيجه افزايش طول عمر آن استفاده مي شود.

يكي ازمسائل تصفيه خانه هاي آب، ضدعفوني كننده ها مي باشد كه معمولاً به علت تركيبات ثانويه اي كه ايجاد مي كنند آلودگي مضاعفي در آب ايجاد كرده و مشكلات جديدي را براي مصرف كننده بوجود مي آورد.

براي حل اين مشكل نگهداري دوز كم براي ضد عفوني كننده ها امري لازم و ضروري و اجتناب ناپذير است.

از طرف ديگر آلودگي رو به افزايش آب هاي خام در ورودي تصفيه خانه ها و چگونگي مهار اين آلودگي ها دوز بيشتر ضدعفوني كننده ها را مي طلبد و معضل افزايش تزريق گندزداها، تركيبات ثانويه را در بر خواهد داشت كه خطر اين تركيبات از خطر اغلب آلاينده هاي موجود در آب هاي خام بيشتر و خطرناك تر مي باشد.

امروزه چگونگي مبارزه با اين آلاينده ها در عين جلوگيري از تشكيل اين تركيبات ثانويه نامطلوب در آب هاي تصفيه شده يكي از اهداف تصفيه پيشرفته محسوب مي شود.

قدرت گند زدائي و ضدعفوني بالاي ازن (ozone)

خصوصيات ميكروب كشي ازن بيانگر پتانسيل بالاي اكسيداسيون آن مي باشد.

تحقيقات نشان مي دهد كه گند زدائي ازن حاصل اثرمستقيم آن برباكتري ها وتجزيه ديواره سلولي آنها مي باشد.

كه از اين نظر با مكانيسم عمل كلر در فرايند ضدعفوني متفاوت است.

با توجه به قدرت بالاي گند زدائي ازن در مقايسه با كلر ( ۲۵ برابر ) و ساير گندزداها ، زمان كمتري جهت تكميل فرايند گند زدائي نياز مي باشد.

بررسي ها بيانگرتوانائي بيشتر ازن درازبين بردن ويروس ها و باكتري ها در مقايسه با كلر مي باشد.

ازن به عنوان يك اكسيد كننده قوي درتصفيه آب و پساب

ازن مصارف زيادي در تصفيه آب آشاميدني از قبيل كنترل طعم و بو كنترل رنگ و حذف آهن و منگنز علاوه بر گند زدائي دارد. قدرت اين اكسيد كننده در شفاف سازي منابع آب با كيفيت پائين مانند آب هاي بازيافتي مهم مي باشد.

ازن مواد معدني زائد را به طور كامل اكسيد نموده و موجب ته نشيني و حذف آنها مي گردد.

اهميت عمده ازن در قابليت شكستن تركيبات آلي همراه با آهن و منگنز مي باشد.

در برطرف نمودن تركيبات آلي مولد رنگ، قوي و موثر نشان مي دهد.

 به عنوان يك عامل جلا دهنده خوب براي فاضلاب و حذف كننده رنگ در آب شرب كاربردهاي فراواني دارد. ازن همچنين قادر است تركيبات فنوليك و ديگر تركيبات مولد طعم را در آب شرب از بين ببرد.

تحقيقات نشان داده است كه ازن مي تواند آفت كش هاي مالاتيون و پاراتيون را كه تركيباتي سرطان زا و خطرناك هستند به اسيد فسفريك ( بي خطر) تبديل نمايد.

اخيراً درخصوص استفاده از ازن جهت كنترل و حذف كدورت ومواد آلي درمقررات EPA رهنمود هايي ارائه شده است.

ازن ميتواند عواملي چون منگنز، آهن، سولفيد هيدروژن، آمونياك، سيانيد، نيتريت، تانن ها ، آلاينده هاي ارگانيك ، هيدروكربن هاي آروماتيك، بنزن، تولوئن، گزيلن، بقاياي سوخت هاي ديزلي در آب، هيدروكربن هاي آليفاتيك، سولفيدها، سولفيت ها، تركيبات نيتروژنه، استون، دي اكسين ها، بوهاي متصاعد شده از سيستم هاي تصفيه فاضلاب، فنل، بقاياي مواد شوينده و آلاينده هاي هوا را اكسيد و به تركيبات كم ضرر و يا بي ضرر تبديل مي كند.

محصولات جانبي حاصل از گند زدائي با ازن درتصفيه آب و پساب

در غياب يون برميد در آب، محصولات جانبي حاصل از ازن زني شامل اسيدهايي با وزن ملكولي كم هالوژن ها آلدهيدها، كتون ها و الكل ها مي باشند كه اين تركيبات اغلب توسط ميكرو ارگانيسم هاي موجود در آب قابل تجزيه بيولوژيكي مي باشند و معمولاً براي مصرف كنندگان بي خطر هستند.

پيش ازن زني باعث تغيير شكل مواد آلي موجود در آب خام مي گردد ازن، مواد آلي داراي زنجيره طولاني و با تعداد ملكول زياد را به مواد غير قابل تجزيه بيولوژيكي و نيز برخي تركيبات كوچكتر قابل تجزيه تبديل مي نمايد.

اين امر بطور همزمان موجب افزايش اكسيژن محلول آب مي گردد و شرايط براي رشد باكتري ها ي هوازي مهيا مي شود.

در صورت استفاده از فيلترهاي كربن فعال گرانولي ( GAC ) در بخش فيلتراسيون، مواد آلي بر روي منافذ و سطح كربن فعال گرانولي جذب مي شوند و لذا فيلتر به عنوان منبع تغذيه و رشد باكتري ها ايفاي نقش مي نمايد.

در اين صورت آبي كه از چنين فيلترهايي عبورمي نمايد مواد آلي را در سطح فيلتر باقي گذاشته و از رشد باكتري ها درآب پس از فيلتر جلوگيري بعمل مي آورد.

كاربردهاي ازن درتصفيه آب و پساب

ازن در تصفيه پساب

در15 تا 20 سال اخير با توجه به افزايش جمعيت و تقاضاي بيشتر براي منابع آب وهمچنين نياز به تصفيه و بازيابي آبهاي موجود؛ مسئله پساب ها از اهميت خاصي برخوردار شده است .

گندزدايي بعنوان مهمترين مرحله از مكانيسم غير فعال سازي يا انهدام ميكروب هاي بيماري زا ( پاتوژن ها ) محسوب مي شود كه به منظور جلوگيري از انتشار بيماري هاي ناشي از آلودگي آب ها در محيط زيست و ساكنين حريم رودخانه ها به كار مي رود .

فاضلاب بايستي قبل از گندزدايي تصفيه شود تا اينكه عمل گندزدايي بطور مؤثر انجام پذير باشد.

مكانيسم گندزدايي ازن درتصفيه آب و پساب

توانايي نفوذ و نابودسازي عوامل عفوني تحت شرايط نرمال .
براي افراد و نيز محيط مضر نباشد .
سالم و ايمن باشد و نيز جا به جا كردن، حمل و نقل و انبار كردن آن راحت باشد .
ماده گندزدا بايستي پس از گند زدايي باقي مانده سمي - (مانند مواد سرطان زا ) - نداشته باشد.
از لحاظ هزينه هاي عملي و نگهداري مقرون به صرفه باشد .

نكات مهم ازن درتصفيه آب و پساب

ـ ازن يك ماده ضد عفوني كننده آب و پساب مؤثروبه مراتب بهتراز كلر، دي اكسيد كلر، كلروآمين ها و راديكال هاي هيدروكسيل مي ‌باشد.

ـ مقاومت نسبي ميكروارگانيسم ها درمقابل ازن به طور تقريبي بدين ترتيب است :

باكتري ها، ويروس ها، تخم ها و كيست هاي انگلي .

ـ تركيبات موجود در فاضلاب در اثر ازناسيون اكسيد مي شوند.

اكسيداسيون يون ها و گونه هاي: ,H2S/S2 , ClO2 , CN- , NO2 , Mn2+ , Fe2+ وAsIII ، سريع است.

ولي سرعت اكسيداسيون Br-, NH4 + / NH3, HOCl/OCl- ، كلرو آمين ها، برموآمين ها، H2O2 كم تا متوسط است و سرعت اكسيداسيون يون Cl- تقريباً صفر است.

يعني اين يون تمايل چنداني به اكسيداسيون در اثر ازن ندارد.

ـ تمامي فاضلاب ها حاوي ذرات معلق و كيست هاي انگلي هستند كه سبب بيماري زايي مي شوند.

اندازه اين ذرات معلق در حدود µm 12~ 3 است.

ـ ميكرو آلوده كننده‌هاي آلي در پساب در كنار مواد آلي طبيعي (NOM ) يافت مي شوند، اما غلظت آنها خيلي كمتر (در حدود µg/L 0.1 تا µg/L 100 ) مي باشد، كه توسط ازن و راديكال هاي ْOH به طور نسبي از بين مي روند.

ـ تقريباً انواع فاضلاب اعم از صنعتي و خانگي را مي توان توسط ازناسيون تصفيه نمود.

شرايط عملياتي مورد استفاده در ازناسيون، به نوع صنعت و نوع فاضلاب بستگي دارد .

ـ براساس اين جمع بندي، پيدا شدن انواع جديد ميكروارگانيسم در پساب مانند تخم و كيست هاي انگلي، آشكار شدن انواع بيشتري از مواد آلوده كننده در آن را به دنبال دارد.

همچنين افزايش سطح كيفي مورد نياز براي فاضلاب و پساب، نظرطراحان به سمت فرآيند ازناسيون جلب كرده است.

برج خنك كننده و ازن
Using Ozone In Cooling Tower

آب برج هاي خنك كننده و چيلرها نياز به تصفيه و درمان وسيعي دارد. در طي تصفيه اين آب، بايستي سه فاكتور مهم به طور هم زمان كنترل گردد:

خوردگي لوله ها و واحدهاي تبادل گرمايي(heat exchanger ).
رسوب هاي جدار داخلي لوله ها و ضريب تبادل حرارتي.
رشد مواد ميكروبيولوژيكي (باكتري، جلبك و خزه ها).

• pH پايين مي تواند ضريب تبادل حرارتي را زياد كند اما ميزان خوردگي مواد افزايش مي يابد.

تكنيك هاي تصفيه مرسوم، استفاده از مواد شيميايي مثل كلر و هيپوكلريت مي باشد كه خوردگي بيولوژيكي را كاهش مي دهد اما به علت داشتن پايداري و قدرت اكسندگي زياد در آب باعث خوردگي شيميايي مي شوند.

صورت هاي اصلي رسوب در برج هاي خنك كننده، يون هاي كلسيم و منيزيم مي باشند كه اين رسوبات باعث ايجاد لايه اي ضخيم روي سطوح heat exchanger مي شود.

كاهش انتقال حرارت باعث عمل تبخير آب و افزايش غلظت نمك ها در آب برج هاي خنك كننده مي شود؛ در اين حالت به اشباع رسيدن نمك ها تسريع مي شود و رسوب گذاري افزايش مي يابد.

• در آب برج هاي خنك كننده از تجمع ميكروارگانيسم ها، biofilm ايجاد مي گردد.

در نتيجه غلظت مواد آلي و معدني در آب زياد مي شود و خوردگي را تسريع مي كند.

ازن به عنوان يك ضد عفوني كننده باعث گسستن biofilm مي شود. اين كار رسوب گذاري را افزايش مي دهد.

درنتيجه آب با مواد جامد محلول بالا مي تواند بارها سيركوله شود كه ميزان تخليه آب برجهاي خنك كن را كاهش مي دهد.

همواره ازن مي بايست با غلظت كمي درآب برج خنك كن موجود باشد تا ازتشكيل مجدد ميكروارگانيسم ها جلوگيري كند.

خوردگي ازن

ميزان خوردگي با كنترل كيفيت آب كاهش مي يابد. كنترل كيفيت با تنظيم PH و متناسب بودن غلظت جامدهاي محلول فراهم مي شود.

آزمايشات نشان مي دهند درحضورغلظت كمي از ازن با از بين بردن ميكروارگانيسم ها و تشكيل يك فيلم نازك محافظ بر روي سطح فلزات، خوردگي تا50% كاهش مي يابد.

به صورت تجربي حدود gr/m3) 1/0) ازن براي سيركوله كردن آب در برج هاي خنك كننده مورد نياز است.

ازن باقي مانده اي كه با مواد آلي واكنش نميدهد به اكسيژن تجزيه ودرنتيجه ازن هيچ پسماندي باقي نمي گذارد.

با استفاده از ازن، آب حدود 5 بار بيشتر مي تواند مورد استفاده قرار گيرد يعني براي هر 1000 ليتر آب، بيشتر از 200 ليتر فاضلاب نخواهيم داشت. با تكرار اين كار آب مي تواند 20 بار بيشتر مورد استفاده قرار گيرد يعني براي هر 1000 ليتر آب، بيشتر از 50 ليتر فاضلاب نخواهيم داشت؛ فقط تبخير و جريان هاي نشتي مي تواند نياز به آب تازه را ايجاب كند.

تصفيه آب برج هاي خنك كننده با استفاده از ازن

داراي مزاياي بسياري مي باشد كه از جمله مي توان به موارد زير اشاره كرد:

كاهش ميكروب ها و باكتري ها در زير سطح cfu/ml 1000.
حذف كامل باكتري ها در هواي مجاور برج هاي خنك كننده هواي ناشي از Drift Air
حذف كامل باكتري رسوب هاي مربوط به ذرات معلق در لوله Condenser .
افزايش تعداد سيركولاسيون.
حذف كامل مواد شيميايي مصرفي.
افزايش ضريب انتقال حرارت در لوله هاي كاندنسر در نتيجه كاهش تشكيل رسوب.
كاهش مصرف انرژي توسط كمپرسورها بين 5 تا 18درصد.
كاهش فوق العاده ميزان زير آب (Blow Down ).

نتيجه گيري

موارد استفاده از ازن درتصفيه آب و پساب مختلف صنعتي و شهري رو به گسترش است.

ازناسيون توانسته است در موارد زيادي مانند ضدعفوني كردن و اكسيداسيون تركيبات آلي جايگزين فرآيندهاي تصفيه متعارف شود.

اين فرآيند در موارد مختلف ديگري همانند حذف ذرات معلق نيز كارايي روش هاي قديمي تصفيه را افزايش داده است.

فرآيندهاي صورت گرفته توسط بخش R&D بصورت متمركز بر روي فاضلاب كارخانجات صنايع غذايي و پساب حاصل از شستشوي خطوط مربوطه بوده است كه در اين راستا نتايج حاكي از كاهش بارميكروبي و زدايش بو از پساب حاصله به دست آمده است علاوه بر اين اين مجموعه اقدامات موثري در جهت جايگزين نمودن روش هاي قديمي با اين تكنولوژي نوين نموده است و به نتايج مطلوبي رسيده است.

جهت سفارش سيستم هاي تصفيه وضدعفوني آب و پساب با ازن باما تماس بگيريد.

جهت سفارش و خريد ازن ژنراتوريا كيت سنجش ازن از صفحه فروشگاه بازديد كنيد .