چرا از ازن در تصفیه آب و فاضلاب استفاده میشود؟

گند زدایی و حذف باکتری ها، مواد آلی و معدنی مضر و میکروارگانیسم های مختلف یکی از مهم ترین گام ها در تصفیه شیمیایی آب و فاضلاب می باشد. از کاربردی ترین مواد گند زدا و ضدعفونی کننده که برای تصفیه آب آشامیدنی و فاضلاب صنعتی و بهداشتی استفاده میشود، ترکیبات کلر می باشد ام با توجه به تولید مواد مضر و سرطان زا از قبیل تری هالومتان و ترکیبات آلی کلرینه در اثر مصرف کلر برای تصفیه آب و فاضلاب، ازن O3 در حال جایگزین شدن با آن می باشد. مولکول سه اتمی اکسیژن یا ازن یکی از کاربردی ترین مواد گند زدا می باشد که ناپایدار بوده و از خاصیت اکسید کنندگی بالایی برخوردار می باشد. لازم به ذکر است که ازن در حالت معمول به صورت گاز بوده و دارای نقطه جوش -112 می باشد.

یکی از مهم ترین دلایل استفاده از ازن در تصفیه آب و فاضلاب، ناپایداری بسیار زیاد آن می باشد. به عبارت دیگر، پس از ورود ازن به درون تصفیه خانه عمل ضد عفونی با سرعت بسیار بالا انجام شده و ازن به اکسیژن تبدیل می گردد. در نتیجه، هیچ ماده مضری از واکنش ازن با مواد آلی و معدنی موجود در آب و فاضلاب بوجود نخواهد آمد.

ازن از طريق عبور گاز حاوی اكسيژن از ميان جريان متناوب با ولتاژ بالا (6 – 20 كيلو ولت) بين دو الكترود كه توسط دی‌الکتریک  و فاصله تخليه از هم جدا می‌شوند، توليد می‌شود. ازن در محل تهيه می‌شود زيرا بسيار ناپايدار است و در چند لحظه پس از توليد به عنصر اكسيژن تجزيه می‌شود .

نحوه عملکرد ازن در گندزدایی

گندزدايی به‌عنوان مهم‌ترین مرحله از مكانيسم غیرفعال سازی يا انهدام ميكروب‌های بیماری‌زا (پاتوژن ها) محسوب می‌شود كه به‌منظور جلوگيری از انتشار بیماری‌های ناشی از آلودگي آب‌ها در محیط‌ زیست و ساكنين حريم رودخانه‌ها به كار می‌رود. نكته مهم اين است كه فاضلاب بايستی قبل از  گندزدايی تصفيه شود تا اينكه عمل گندزدايی به‌طور مؤثر انجام‌پذیر باشد.
زمانی كه مولكول ‌های اكسيژن به‌ وسیله يک منبع انرژی به اتم‌های اكسيژن تجزيه مي‌شوند و متعاقب آن اين اتم‌های اكسيژن با مولكول اكسيژن برخورد می‌كنند، گاز ناپایدار ازن O₃ توليد می‌شود كه برای گندزدايی فاضلاب بكار می‌رود.

ميزان گندزدايی به نوع ميكروارگانيسم، زمان تماس و غلظت ازن بستگی دارد.

 يك سيستم گندزدایی ازن شامل اجزاء زير است :

• آماده‌سازی گاز ورودی سيستم (گاز تغذيه)
• ژنراتور ازن
• تماس دهنده ازن
• سيستم از بين برنده ازن اضافی

هوا يا اكسيژن خالص به‌عنوان منبع گاز تغذيه (گاز ورودی) استفاده می‌شود و اين گاز در شدت‌ جریان معينی از ژنراتور ازن عبور می‌كند. انرژی موردنیاز برای توليد ازن به‌وسیله تخليه الكتريكی در يک گاز (اكسيژن) توليد می‌شود.

ژنراتور‌های ازن بر اساس موارد زير رده‌بندی می‌شود:

• مكانيسم كنترل (كنترل ولتاژ يا فركانس)
• مكانيسم خنک‌سازی (با آب‌، هوا يا آب و روغن)
• نحوه قرارگيری صفحات دی‌ الکتریک (افقي يا عمودی)
• كارخانه سازنده

اگرچه ژنراتورهای ساخته‌شده توسط كارخانه‌های مختلف خصوصيات منحصر به ‌فرد خود را دارند اما همگی آن‌ها دارای برخي ساختارهای مشترك هستند.

چون ازن سریعاً تحليل می‌رود (از بین می‌رود)، لذا بايد به‌طور يكنواخت در نزديكی دهانه محفظه تماس (در نزدیک‌ترین محل جريان) با فاضلاب تماس پيدا كند.

گازهای خروجی از محفظه تماس جهت جلوگيری از رها شدن ازن باقی‌مانده در اتمسفر بايستی تصفيه شود؛ بنابراين ضروری است براي بالا بردن بازده تصفيه، مطلوب‌ترین دوز موردنیاز ازن تعيين و به كار گرفته شود.

وقتی اكسيژن خالص به‌عنوان گاز تغذيه استفاده می‌شود، گازهاي خروجی از محفظه تماس دوباره می‌تواند به چرخه ازن واردشده يا برای استفاده مجدد در تانك هوادهی وارد شود.

پارامترهای کليدی در كنترل فرآيند، دوز تركيب و زمان تماس مي‌باشد. هدف نهايی يك سيستم گندزدای ازن، حل شدن حداكثر ميزان ازن در فاضلاب است. ‏چرا که ميزان گندزدايي به مقدار ازن تماس يافته با فاضلاب بستگي دارد.

مقدار ازن حل‌شده در فاضلاب در زمان ثابت به فشار گاز ازن و شدت‌ جریان گاز تغذيه بستگی دارد.

ضروری است كه كليه سیستم ‌های گندزدایی ازن برای اطمينان از شرايط مجاز مربوط به سايت موردنظر ابتدا به‌صورت پايلوت بررسی‌شده و قبل از نصب كاليبره گردند.

گند زدایی با ازن معمولاً در تصفیه‌خانه ‌های متوسط تا بزرگ، بعد از تصفيه ثانويه مورد استفاده قرار می گيرد. علاوه بر گندزدایی، استفاده معمول ديگر از ازن در تصفيه فاضلاب براي كنترل بو می‌باشد.

با وجود این که گند زدایی با ازن در اروپا به‌طور گسترده مورد استفاده قرارگرفته اما در ایران هنوز به‌صورت کامل شناخته نشده ‌است. ازن در مقايسه با كلر يا اشعه UV توانايي انجام حد بالايي از گندزدايی را دارد.