ازن چیست و کاربرد ازن درتصفیه آب و پساب

ازن (O۳) مولکول سه اتمی اکسیژن است که به عنوان قوی ترین اکسنده و ضدعفونی کننده در جهان شناخته شده است.

به دلیل ساختار ناپایداری که دارد، پس از انجام ضدعفونی و گذشت مدت زمان کوتاه به اکسیژن تبدیل می شود لذا باقیمانده ای برجای نمی گذارد.

پاین خصوصیت خارق العاده ازن موجب استفاده گسترده آن شده و ازن را در گروه ضدعفونی کننده های ارگانیک و کاربرد ازن درتصفیه آب و پساب قرار داده است.

گاز ازن به فرمول O۳ گازی با اکسندگی بسیار بالاست ازن معمولا ناپایدار بوده و در بسیاری از واکنش ها مانند کلر عمل می کند خاصیت اکسیدکنندگی این گاز باعث می شود تا کاربردهای صنعتی زیادی داشته باشد.

یک ضدعفونی کننده بسیارانعطاف پذیراست وبسته به موارد استفاده کاربردهای بسیاری در تصفیه آب وپساب وتصفیه هوا و…دارد.

ازن برخلاف ضدعفونی کننده های معمول مانند کلر،فرمالین و مواد شیمیایی دیگر هیچگونه مواد شیمیایی مضر بر جای نمی گذارد.

گازی است سنگین تر از هوا که در غلظت های پایین بی رنگ است.

در غلظت های بالا آبی روشن است.

در دمای معمولی به صورت گاز است.

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

چگالی ازن آن ۱/۵ برابر اکسیژن در شرایط استاندارد می باشد.

کاربرد ازن

امروزه به دلیل افزایش کیفی کنترل شاخص های آلودگی آب و هوا و افزایش سطح استاندارد آب و غذا و عدم توانایی کلر در حذف کامل آلودگی های میکروبی تولید میشود.

ترکیبات سرطان زا و اثرات زیست محیطی ناشی از کلر استفاده از مواد دوستدار محیط زیست بیشتر مورد توجه قرارگرفته است.

ازن یک ضدعفونی کننده بسیار انعطاف پذیر است .

و کاربردهای بسیاری در ضدعفونی آب و هوا، غذا و محیط دارد یکی از ویژگی های مفید ازن برخلاف ضدعفونی کننده های معمول مانند کلر، فرمالین و مواد شیمیایی دیگر از هم پاشی سریع آن به علت نیمه عمر کم است 

بنابراین در محیط باقی نمی ماند و مصرف محصولات پس از مصرف خطری ندارد.

ازن به صورت گاز یا مایع درفرآوری میوه ها، سبزیجات، برای غیرفعال سازی میکروارگانیسم ها وعامل فساد و در نتیجه افزایش طول عمر آن استفاده می شود.

یکی ازمسائل تصفیه خانه های آب، ضدعفونی کننده ها می باشد که معمولاً به علت ترکیبات ثانویه ای که ایجاد می کنند آلودگی مضاعفی در آب ایجاد کرده و مشکلات جدیدی را برای مصرف کننده بوجود می آورد.

برای حل این مشکل نگهداری دوز کم برای ضد عفونی کننده ها امری لازم و ضروری و اجتناب ناپذیر است.

از طرف دیگر آلودگی رو به افزایش آب های خام در ورودی تصفیه خانه ها و چگونگی مهار این آلودگی ها دوز بیشتر ضدعفونی کننده ها را می طلبد و معضل افزایش تزریق گندزداها، ترکیبات ثانویه را در بر خواهد داشت که خطر این ترکیبات از خطر اغلب آلاینده های موجود در آب های خام بیشتر و خطرناک تر می باشد.

امروزه چگونگی مبارزه با این آلاینده ها در عین جلوگیری از تشکیل این ترکیبات ثانویه نامطلوب در آب های تصفیه شده یکی از اهداف تصفیه پیشرفته محسوب می شود.

قدرت گند زدائی و ضدعفونی بالای ازن (ozone)

خصوصیات میکروب کشی ازن بیانگر پتانسیل بالای اکسیداسیون آن می باشد.

تحقیقات نشان می دهد که گند زدائی ازن حاصل اثرمستقیم آن برباکتری ها وتجزیه دیواره سلولی آنها می باشد.

که از این نظر با مکانیسم عمل کلر در فرایند ضدعفونی متفاوت است.

با توجه به قدرت بالای گند زدائی ازن در مقایسه با کلر ( ۲۵ برابر ) و سایر گندزداها ، زمان کمتری جهت تکمیل فرایند گند زدائی نیاز می باشد.

بررسی ها بیانگرتوانائی بیشتر ازن درازبین بردن ویروس ها و باکتری ها در مقایسه با کلر می باشد.

ازن به عنوان یک اکسید کننده قوی درتصفیه آب و پساب

ازن مصارف زیادی در تصفیه آب آشامیدنی از قبیل کنترل طعم و بو کنترل رنگ و حذف آهن و منگنز علاوه بر گند زدائی دارد. قدرت این اکسید کننده در شفاف سازی منابع آب با کیفیت پائین مانند آب های بازیافتی مهم می باشد.

ازن مواد معدنی زائد را به طور کامل اکسید نموده و موجب ته نشینی و حذف آنها می گردد.

اهمیت عمده ازن در قابلیت شکستن ترکیبات آلی همراه با آهن و منگنز می باشد.

در برطرف نمودن ترکیبات آلی مولد رنگ، قوی و موثر نشان می دهد.

 به عنوان یک عامل جلا دهنده خوب برای فاضلاب و حذف کننده رنگ در آب شرب کاربردهای فراوانی دارد. ازن همچنین قادر است ترکیبات فنولیک و دیگر ترکیبات مولد طعم را در آب شرب از بین ببرد.

تحقیقات نشان داده است که ازن می تواند آفت کش های مالاتیون و پاراتیون را که ترکیباتی سرطان زا و خطرناک هستند به اسید فسفریک ( بی خطر) تبدیل نماید.

اخیراً درخصوص استفاده از ازن جهت کنترل و حذف کدورت ومواد آلی درمقررات EPA رهنمود هایی ارائه شده است.

ازن میتواند عواملی چون منگنز، آهن، سولفید هیدروژن، آمونیاک، سیانید، نیتریت، تانن ها ، آلاینده های ارگانیک ، هیدروکربن های آروماتیک، بنزن، تولوئن، گزیلن، بقایای سوخت های دیزلی در آب، هیدروکربن های آلیفاتیک، سولفیدها، سولفیت ها، ترکیبات نیتروژنه، استون، دی اکسین ها، بوهای متصاعد شده از سیستم های تصفیه فاضلاب، فنل، بقایای مواد شوینده و آلاینده های هوا را اکسید و به ترکیبات کم ضرر و یا بی ضرر تبدیل می کند.

محصولات جانبی حاصل از گند زدائی با ازن درتصفیه آب و پساب

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

پیش ازن زنی باعث تغییر شکل مواد آلی موجود در آب خام می گردد ازن، مواد آلی دارای زنجیره طولانی و با تعداد ملکول زیاد را به مواد غیر قابل تجزیه بیولوژیکی و نیز برخی ترکیبات کوچکتر قابل تجزیه تبدیل می نماید.

این امر بطور همزمان موجب افزایش اکسیژن محلول آب می گردد و شرایط برای رشد باکتری ها ی هوازی مهیا می شود.

در صورت استفاده از فیلترهای کربن فعال گرانولی ( GAC ) در بخش فیلتراسیون، مواد آلی بر روی منافذ و سطح کربن فعال گرانولی جذب می شوند و لذا فیلتر به عنوان منبع تغذیه و رشد باکتری ها ایفای نقش می نماید.

در این صورت آبی که از چنین فیلترهایی عبورمی نماید مواد آلی را در سطح فیلتر باقی گذاشته و از رشد باکتری ها درآب پس از فیلتر جلوگیری بعمل می آورد.

کاربردهای ازن درتصفیه آب و پساب

ازن در تصفیه پساب

در15 تا 20 سال اخیر با توجه به افزایش جمعیت و تقاضای بیشتر برای منابع آب وهمچنین نیاز به تصفیه و بازیابی آبهای موجود؛ مسئله پساب ها از اهمیت خاصی برخوردار شده است .

گندزدایی بعنوان مهمترین مرحله از مکانیسم غیر فعال سازی یا انهدام میکروب های بیماری زا ( پاتوژن ها ) محسوب می شود که به منظور جلوگیری از انتشار بیماری های ناشی از آلودگی آب ها در محیط زیست و ساکنین حریم رودخانه ها به کار می رود .

فاضلاب بایستی قبل از گندزدایی تصفیه شود تا اینکه عمل گندزدایی بطور مؤثر انجام پذیر باشد.

مکانیسم گندزدایی ازن درتصفیه آب و پساب

توانایی نفوذ و نابودسازی عوامل عفونی تحت شرایط نرمال .
برای افراد و نیز محیط مضر نباشد .
سالم و ایمن باشد و نیز جا به جا کردن، حمل و نقل و انبار کردن آن راحت باشد .
ماده گندزدا بایستی پس از گند زدایی باقی مانده سمی – (مانند مواد سرطان زا ) – نداشته باشد.
از لحاظ هزینه های عملی و نگهداری مقرون به صرفه باشد .

نکات مهم ازن درتصفیه آب و پساب

ـ ازن یک ماده ضد عفونی کننده آب و پساب مؤثروبه مراتب بهتراز کلر، دی اکسید کلر، کلروآمین ها و رادیکال های هیدروکسیل می ‌باشد.

ـ مقاومت نسبی میکروارگانیسم ها درمقابل ازن به طور تقریبی بدین ترتیب است :

باکتری ها، ویروس ها، تخم ها و کیست های انگلی .

ـ ترکیبات موجود در فاضلاب در اثر ازناسیون اکسید می شوند.

اکسیداسیون یون ها و گونه های: ,H2S/S2 , ClO2 , CN- , NO2 , Mn2+ , Fe2+ وAsIII ، سریع است.

ولی سرعت اکسیداسیون Br-, NH4 + / NH3, HOCl/OCl- ، کلرو آمین ها، برموآمین ها، H2O2 کم تا متوسط است و سرعت اکسیداسیون یون Cl- تقریباً صفر است.

یعنی این یون تمایل چندانی به اکسیداسیون در اثر ازن ندارد.

ـ تمامی فاضلاب ها حاوی ذرات معلق و کیست های انگلی هستند که سبب بیماری زایی می شوند.

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

ـ میکرو آلوده کننده‌های آلی در پساب در کنار مواد آلی طبیعی (NOM ) یافت می شوند، اما غلظت آنها خیلی کمتر (در حدود µg/L 0.1 تا µg/L 100 ) می باشد، که توسط ازن و رادیکال های ْOH به طور نسبی از بین می روند.

ـ تقریباً انواع فاضلاب اعم از صنعتی و خانگی را می توان توسط ازناسیون تصفیه نمود.

شرایط عملیاتی مورد استفاده در ازناسیون، به نوع صنعت و نوع فاضلاب بستگی دارد .

ـ براساس این جمع بندی، پیدا شدن انواع جدید میکروارگانیسم در پساب مانند تخم و کیست های انگلی، آشکار شدن انواع بیشتری از مواد آلوده کننده در آن را به دنبال دارد.

همچنین افزایش سطح کیفی مورد نیاز برای فاضلاب و پساب، نظرطراحان به سمت فرآیند ازناسیون جلب کرده است.

برج خنک کننده و ازن
Using Ozone In Cooling Tower

آب برج های خنک کننده و چیلرها نیاز به تصفیه و درمان وسیعی دارد. در طی تصفیه این آب، بایستی سه فاکتور مهم به طور هم زمان کنترل گردد:

خوردگی لوله ها و واحدهای تبادل گرمایی(heat exchanger ).
رسوب های جدار داخلی لوله ها و ضریب تبادل حرارتی.
رشد مواد میکروبیولوژیکی (باکتری، جلبک و خزه ها).

• pH پایین می تواند ضریب تبادل حرارتی را زیاد کند اما میزان خوردگی مواد افزایش می یابد.

تکنیک های تصفیه مرسوم، استفاده از مواد شیمیایی مثل کلر و هیپوکلریت می باشد که خوردگی بیولوژیکی را کاهش می دهد اما به علت داشتن پایداری و قدرت اکسندگی زیاد در آب باعث خوردگی شیمیایی می شوند.

صورت های اصلی رسوب در برج های خنک کننده، یون های کلسیم و منیزیم می باشند که این رسوبات باعث ایجاد لایه ای ضخیم روی سطوح heat exchanger می شود.

کاهش انتقال حرارت باعث عمل تبخیر آب و افزایش غلظت نمک ها در آب برج های خنک کننده می شود؛ در این حالت به اشباع رسیدن نمک ها تسریع می شود و رسوب گذاری افزایش می یابد.

• در آب برج های خنک کننده از تجمع میکروارگانیسم ها، biofilm ایجاد می گردد.

در نتیجه غلظت مواد آلی و معدنی در آب زیاد می شود و خوردگی را تسریع می کند.

ازن به عنوان یک ضد عفونی کننده باعث گسستن biofilm می شود. این کار رسوب گذاری را افزایش می دهد.

درنتیجه آب با مواد جامد محلول بالا می تواند بارها سیرکوله شود که میزان تخلیه آب برجهای خنک کن را کاهش می دهد.

همواره ازن می بایست با غلظت کمی درآب برج خنک کن موجود باشد تا ازتشکیل مجدد میکروارگانیسم ها جلوگیری کند.

خوردگی ازن

میزان خوردگی با کنترل کیفیت آب کاهش می یابد. کنترل کیفیت با تنظیم PH و متناسب بودن غلظت جامدهای محلول فراهم می شود.

آزمایشات نشان می دهند درحضورغلظت کمی از ازن با از بین بردن میکروارگانیسم ها و تشکیل یک فیلم نازک محافظ بر روی سطح فلزات، خوردگی تا50% کاهش می یابد.

به صورت تجربی حدود gr/m3) 1/0) ازن برای سیرکوله کردن آب در برج های خنک کننده مورد نیاز است.

ازن باقی مانده ای که با مواد آلی واکنش نمیدهد به اکسیژن تجزیه ودرنتیجه ازن هیچ پسماندی باقی نمی گذارد.

با استفاده از ازن، آب حدود 5 بار بیشتر می تواند مورد استفاده قرار گیرد یعنی برای هر 1000 لیتر آب، بیشتر از 200 لیتر فاضلاب نخواهیم داشت. با تکرار این کار آب می تواند 20 بار بیشتر مورد استفاده قرار گیرد یعنی برای هر 1000 لیتر آب، بیشتر از 50 لیتر فاضلاب نخواهیم داشت؛ فقط تبخیر و جریان های نشتی می تواند نیاز به آب تازه را ایجاب کند.

تصفیه آب برج های خنک کننده با استفاده از ازن

دارای مزایای بسیاری می باشد که از جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد:

کاهش میکروب ها و باکتری ها در زیر سطح cfu/ml 1000.
حذف کامل باکتری ها در هوای مجاور برج های خنک کننده هوای ناشی از Drift Air
حذف کامل باکتری رسوب های مربوط به ذرات معلق در لوله Condenser .
افزایش تعداد سیرکولاسیون.
حذف کامل مواد شیمیایی مصرفی.
افزایش ضریب انتقال حرارت در لوله های کاندنسر در نتیجه کاهش تشکیل رسوب.
کاهش مصرف انرژی توسط کمپرسورها بین 5 تا 18درصد.
کاهش فوق العاده میزان زیر آب (Blow Down ).

نتیجه گیری

موارد استفاده از ازن درتصفیه آب و پساب مختلف صنعتی و شهری رو به گسترش است.

ازناسیون توانسته است در موارد زیادی مانند ضدعفونی کردن و اکسیداسیون ترکیبات آلی جایگزین فرآیندهای تصفیه متعارف شود.

این فرآیند در موارد مختلف دیگری همانند حذف ذرات معلق نیز کارایی روش های قدیمی تصفیه را افزایش داده است.

فرآیندهای صورت گرفته توسط بخش R&D بصورت متمرکز بر روی فاضلاب کارخانجات صنایع غذایی و پساب حاصل از شستشوی خطوط مربوطه بوده است که در این راستا نتایج حاکی از کاهش بارمیکروبی و زدایش بو از پساب حاصله به دست آمده است علاوه بر این این مجموعه اقدامات موثری در جهت جایگزین نمودن روش های قدیمی با این تکنولوژی نوین نموده است و به نتایج مطلوبی رسیده است.

جهت سفارش سیستم های تصفیه وضدعفونی آب و پساب با ازن باما تماس بگیرید.

جهت سفارش و خرید ازن ژنراتوریا کیت سنجش ازن از صفحه فروشگاه بازدید کنید .