استفاده ازن در تسویه آب وفاضلاب کارخانجات

کاربرد ازن در تصفیه و ضدعفونی فاضلاب

در حال حاضر استفاده از اكسيژن فعال در زمينه تصفيه فاضلاب هاي مختلف صنعتي و شهري, به دلیل كاهش هزينه هاي توليد و قابليت تصفيه انواع فاضلاب ها و پساب ها, با گسترش روز افزونی, جايگزين روش هاي قديمي تصفيه شده است.ازناسيون به جاي هوادهي در مواردي مانند ضدعفوني كردن فاضلاب و اكسيداسيون تركيبات آلي جايگزين فرآيندهاي تصفيه متعارف شده است. يکي از مهمترين مراحل در تصفيه فاضلاب, فرآيندهاي اکسيداسيون(شيميايي، بيولوژيکي، فيزيکي) ميباشد. اگرچه اکسيداسيون بيولوژيکي به نظر اقتصادي مي رسد, اما با توجه به تنوع پسابهای شيميايي وارد شده به تصفیه خانه ها در زمانهاي مختلف، امكان تصفيه از طريق فرآيند بيولوژيكي به تنهایی غير ممكن است. ضمناً راندمان مطلوب سيستمهاي بيولوژيكي در كاهش BOD است و این سيستمها امكان كاهش COD بالا را ندارند. معمولاً براي كاهش COD بالا از سيستم هاي ديگري استفاده مي شود. همچنين استفاده از لجن فعال مشكلات جانبی مانند بوهاي نامطبوع ,حشرات و موش را به دنبال دارد.

 مكانيسم توليد مولكول ازن 

پیشرفتهای اخیر در تولید ازن و قدرت اکسید کنندگی منحصر به فرد این گاز, استفاده از آن را در تصفیه و ضد عفونی فاضلاب از لحاظ اقتصادی به شکل قابل توجهی قابل رقابت با سایر مواد رایج کرده است. همچنین گاز ازن نسبت به سایر اکسید کننده های متداول, بیشترین راندمان را در حذف مواد شیمیایی موجود در فاضلاب دارد. در جدول زیر پتانسیل اکسیداسیون ازن با سایر اکسید کننده ها مقایسه شده است.

ازن ترکيبات شيميايي پايدار را اكسيد و از محيط حذف می نمايد. همچنین چون ازن به سرعت تجزيه مي شود ، برخلاف كلر در پساب تصفيه شده هيچ باقيمانده شيميايي كه نياز به جداسازي داشته باشد از خود بجا نمي گذارد، در نتيجه آثار نامطلوب بر روي محيط زيست ندارد . ضمناً با ازن زنی اولیه , ترکیبات آلی هالوژندار سمی و جهش زا که عمدتاً ناشی از واکنش کلر یا سایر ترکیبات کلر دار( مانند دی اکسید کلر و کلرآمین) با ترکیبات آلی موجود در پساب می باشند, دیگر به وجود نیامده و از تشکیل تري هالومتانها و پيشسازهاي آنها جلوگيري می شود. در طول فرایند ازناسيون, اكسيداسيون تركيبات آلي و معدني بوسيله ازن يا OH راديكالی يا تركيبي از آن دو انجام میشود. ازن عملکرد بسيار خوبي در کاهش COD دارد (مقدار معادل اکسيژن مورد نياز براي اکسايش مواد آلي موجود ). در شروع فرایند، کاهش COD بوسيله ازن بسيار سريع مي باشد. واكنش ازن با تركيبات آلي به سرعت و با انتقال اتم اكسيژن صورت می گیرد. ميكروآلاينده هاي آلي با ازن به صورت گزينشي اكسيد مي شوند. معمولاً ازن با پيوند هاي دوگانه ، سيستمهاي آروماتيكي فعال و آمينهاي پروتون دار نشده, واكنش داده و سبب اکسيداسيون بسياري از ترکيبات شيميايي و ازونوليز مي گردد. 

انواع اکسیداسیون SQM

 ۱ – اكسيداسيون تركيبات فلزات سنگين 

يکي از مشکلات موجود در تصفيه فاضلاب، وجود يونهاي آهن, منگنز و سایر فلزات سنگين مي باشد که بيشتر از طريق پسابهاي صنعتي به محيط تخليه مي شوند. فرايندS.Q.M  فلزات موجود را اکسيد و از آب خارج مي کند. در این روش اكسيداسيون تركيبات معدني و حذف مواد سمي مانند سيانيدها كه به وفور در فاضلاب صنایع مرتبط با فرایندهای الكتروشيميايي مانند آبكاري فلزات و صنايع الكترونيك یافت می‍شوند، همچنين حذف نيتريت (NO₂^–)وسولفيد(H₂S\S^2-) از فاضلاب ها به سرعت انجام می پذیرد. در انتها يون عناصر ديگر مانند کادميم، کبالت، کروم چهار ظرفيتي، مس، جيوه، نيکل و سرب با تصفيه ترکيبي به نحو موثري زدوده مي شوند. به طور کلي S.Q.M اکسيداسيون عناصر معدني را تا درجات بالاي اکسيداسيون پيش برده و آنها را بحالت پايدار تثبيت مي کند.

۲ – اكسيداسيون تركيبات آلي و مواد شيميايي مانند شوينده ها

بخش عمده تركيبات مشكل آفرين در فاضلاب هاي صنعتي, مخلوط تركيبات پيچيده اي از انواع مواد آلي با  غلظت هاي مختلف از حدود ميلي گرم تا گرم در ليتر می باشند. وجود اين ترکیبات, مشكلات مربوط به رنگ و بو و مهمتر از آن, تشكيل محصولات جانبي آلي سمي در حين فرايند تصفيه را به دنبال دارد. اين مواد به روش معمولي نه تنها زدوده نمي شوند بلكه خود باعث اختلال در تصفیه بيولوژيكي مي گردند.

اهداف اصلي S.Q.M  در تصفيه فاضلاب محتوی این مواد عبارتست از:

• حذف تركيبات سمي ( كه غالباً در غلظت هاي پايين در ميان مخلوطي از مواد مختلف وجود دارند)
• اكسيداسيون نسبي بخش مقاوم بيولوژيكي كربن آلي محلول به منظور بهبود فرآيند تخريب بيولوژيكي بعدي
• حذف رنگ
• حذف ترکيبات شيميايي پايدار که با استفاده از ازن تخريب شده اند (مواد باقیمانده توسط فيلتراسيون روي GAC زدوده مي شوند)

۳ – تبديل  CODبه BOD وحذف BOD 

ازن عملکرد بسيار موثری در کاهشCOD دارد. ازن مولکولهاي آلي با زنجيره هاي بلند را به فرمهاي قابل تجزيه توسط ميکروارگانيسم ها (فرایند کاهشBOD)تبديل می کند.در نتيجه میتوان از ترکیب ازن و روشهای بيولوژيکي براي رسيدن به کيفيت مطلوب تصفیه استفاده کرد.

۴-  افزايش حذف ذرات معلق

پيش ازناسيون قبل از جداسازي ذرات مي تواند راندمان جداسازي را بطور موثري بالا ببرد و ميزان مصرف منعقد كننده ها را كاهش دهد.  گاز ازن قبل و يا همزمان با منعقد كننده ها( نمك هاي فريك يا آلومينيوم يا پليمر هاي كاتيوني) تزريق مي گردد و به عنوان يك ميكرو لخته ساز سبب بهبود جداسازي ذرات با راندمان ۹۰-۲۰ % مي گردد.

۵- افزايش راندمان و طول عمر فيلترهاي کربن اکتيو 

فيلترهاي کربن فعال گرانولي GAC جاذبهاي ايده آلي به حساب مي آيند. مضاف بر اينکه ظرفيت اين فيلترها با عبور دادن آب حاوي ازن از روي آنها افزايش يافته و متعاقباً عمر مفيد آنها و فاصله بين دو زمان سرويس آنها نيز بيشتر مي شود. اين امر موجب مقرون به صرفه بودن استفاده از  این نوع فيلتر در فرايند S.Q.M می گردد.

۶- افزايش غلظت اکسيژن در پساب خروجي 

مزيت دیگر استفاده از ازن در تصفیه فاضلاب, افزایش غلظت اکسيژن در پساب خروجي تا حد اشباع مي باشد. زيرا ازن پس از مصرف به سرعت به اکسيژن تبدیل مي شود. اين امر موجب حذف مرحله هوادهي مجدد پساب براي رعايت استانداردهاي کيفيت آب از لحاظ اکسيژن محلول مي شود.

۷- ضد عفوني و از بين بردن  ويروسها , باکتريها، انگلها، قارچها و …

در اين فرايند با نبود لجن و استفاده مكرر از ازن به نحو مطلوب و بسيارموثري انواع آلودگي هاي ميکربي کاهش مي یابد و ميکرو ارگانيسهاي مختلف نظيرانواع باکتريها، ويروسها، قارچها، مخمرها، اسپورها و هاگها نابود می شوند. همچنين ازن قدرت زيادي در گندزدايي انواع انگل ها از جمله كيست هاي کريپتوسپوريديم و انواع آميب را دارد. اثر ازن روي ميکروارگانيسم ها بسيار موثرتر از کلر مي باشد.ازن بسيار سريعتر از کلر عمل مي کند (گاه تا هزاران برابر) و اصولاً در مقايسه با ساير مواد گند زدا در کمترين دوز, سبب نابودي پاتوژن ها مي شود.

تصفیه فاضلاب

ازن کمک می کند تا مواد مضر، رنگ، بوی ها و میکروارگانیسم ها را مستقیما بدون عناصر مضر یا ایجاد باقی مانده از بین ببرد. ازن نیز به حذف تانسیدس، فنل، سیانید و تغییر رنگ در فاضلاب کمک می کند. Flotation of Ozone Dissolved) DOF) پیشرفت جدیدی است که باعث می شود سیستم های فلوتاسیون محلول (DAF) و سیستم های فلوتاسيون حل شده (DGF) برای درمان فاضلاب کارآیی بیشتری داشته باشند. سیستم های راه حل Ozone ایده آل برای مجموعه ای گسترده از صنایع از جمله داروسازی، پارچه، خودرو، و بسیاری دیگر. مزایای استفاده از ازن همراه با فناوری و خدمات پیشرو در صنعت راه حل های Ozone شما به شما یک گزینه قدرتمند برای ضدعفونی فاضلاب شامل درمان زباله های صنعتی پیچیده می دهد.

مزایای اوزون برای تصفیه فاضلاب

• موثرتر از کلر در از بین بردن ویروس ها و باکتری ها
• از زمان تماس کوتاه استفاده می کند
• هیچ پسزمی مضر نیست که پس از اتمسفر باید حذف شود زیرا به سرعت ازن تجزیه می شود
• بدون رشد میکروارگانیسم ها، به جز کسانی که با ذرات موجود در جریان فاضلاب محافظت می شوند
• تولید شده در محل، و در نتیجه، مشکلات ایمنی کمتر در ارتباط با حمل و نقل و دست زدن وجود دارد
• اکسیژن محلول (DO) غلظت خروجی را افزایش می دهد
• می تواند نیاز به واکنش را از بین ببرد و همچنین میزان DO در جریان دریافت را افزایش دهد
• تمیز، ایمن و قابل اعتماد، فضای کمتری را مصرف کرده و تجهیزات کمتر از بسیاری از سیستم های شیمیایی نگهداری / ذخیره سازی را در بر می گیرد
• صرفه جویی در هزینه های شیمیائی با صرفه جویی در وقت
• تمام باکتری ها را از بین می برد بدون یک ترجیح به یک نوع ارگانیسم. ازن همچنین برخی از BOD، COD و بسیاری از دیگر آلاینده ها را در جریان فاضلاب حذف می کند.
• پس از ضدعفونی شدن ازن لازم نیست فیلتر شود
• با استفاده از ازن، باکتری های ثانویه مانند trihalomethones) THM) کمتر تولید می شوند
• با این وجود، ازن بیشتر موثر می باشد، یا با حذف یا به طور قابل توجهی کاهش پیش آگهی ها در آب خام که مسئول شکل گیری THM است.
• اکسیداسیون ترکیبات بو در آب ممکن است یک اثر ثانویه از استفاده ازن در فاضلاب باشد
• کنترل بخارات ممکن است در طول پروسه ضد عفونی کامل شود
• حذف میکرو آلاینده و حذف نیاز به اضافه کردن فرآیندهای در جریان درمان با مقررات آینده

تصفیه آب و فاضلاب های شهری و صنعتی با استفاده از ازن ژنراتور

عموماً تصفیه فاضلاب به معنای کاهش جزئی یا حذف کامل ناخالصی ها، به میزان تصفیه ی در نظر گرفته شده بستگی دارد. اگر هدف دفع ساده ی پساب نهایی به آب نهرهای پذیرنده یا چاه های جاذب باشد غلظت اجزای خاص تنها تا محدوده های قابل قبولی که توسط مراجع قانونی مانند سازمان محیط زیست توصیه می گردند کاهش داده می شود. از سوی دیگر به منظور استفاده مجدد از فاضلاب تصفیه شده در بعضی از فرآیندهای صنعتی غلظت یک جزء خاص تا یک سطح مشخص کاهش داده می شود یا بر حسب نیاز به طور کامل حذف می گردد.در ۵ تا ۲۰ سال اخير با توجه به زايش جمعيت و تقاضای بيشتر برای منابع آب و همچنين نياز به تصفيه و بازيابی آب های موجود؛ مسئله پساب ها از اهميت خاصی برخوردار شده است. گندزدايی بعنوان مهمترين مرحله از مکانيسم غير فعال سازی يا انهدام ميکروب های بيماری زا (پاتوژن ها) محسوب می شود که به منظور جلوگيری از انتشار بيماری های ناشی از آلودگی آب ها در محيط زيست و ساکنين حريم رودخانه ها به کار می رود. نکته مهم اين است که فاضلاب بايستی قبل از گندزدايی تصفيه شود تا اينکه عمل گندزدايی بطور مؤثر انجام پذير باشد.اگر چه هنوز ماده گندزدای کامل کشف نشده است، اما برخی ويژگی ها به منظور شناسايی مناسب ترين گندزدا وجود دارد که از آن جمله می توان به موارد زير اشاره کرد:

• توانايی نفوذ و نابودسازی عوامل عفونی تحت شرايط نرمال.
• برای افراد و نيز محيط مضر نباشد.
• سالم و ايمن باشد و نيز جا به جا کردن، حمل و نقل و انبار کردن آن راحت باشد.
• ماده گندزدا بايستی پس از گند زدايی باقی مانده سمی (مانند مواد سرطان زا) نداشته باشد.
• از لحاظ هزينه های عملی و نگهداری مقرون به صرفه باشد.

مزایای استفاده از گاز ازن در تصفیه، ضدعفونی و میکروب زدایی

۱- ازن یک ماده ضدعفونی کننده موثر و به مراتب بهتر از کلر، دی اکسید کلر، کلروآمین ها و رادیکال های هیدروکسیل می باشد

۲- مقاومت نسبی میکروارگانیسم ها در مقابل ازن بطور تقریبی بدین ترتیب است: باکتری های، ویروس ها، تخم ها و کیست های انگلی

۳- مشاهده شده است که بعد از ازناسيون، ميزان مصرف منعقد كننده ها كاهش يافته و سرعت عمل فيلتراسيون بالا می رود

۴- ميكرو آلوده كننده‌های آلی در پساب در كنار مواد آلی طبيعی (NOM) يافت می شوند، اما غلظت آنها خيلی كمتر (در حدود µg/L0.1تا µg/L100) می باشد، كه توسط ازن و راديكال های ْOH به طور نسبی از بين می روند

۵- تقريباً انواع فاضلاب اعم از صنعتی و خانگی را می توان توسط ازناسيون تصفيه نمود. شرايط عملياتی مورد استفاده در ازناسيون، به نوع صنعت و نوع فاضلاب بستگی دارد

۶- براساس اين جمع بندی، پيدا شدن انواع جديد ميكروارگانيسم در پساب مانند تخم و كيست های انگلی، آشكار شدن انواع بيشتری از مواد آلوده كننده در آن را به دنبال دارد. همچنين افزايش سطح كيفی مورد نياز برای فاضلاب و پساب، طراحان را بر آن داشته است تا فرآيند ازناسيون را مورد توجه قرار دهند.

 کاربرد ازن در تصفیه آب و فاضلاب های شهری و صنعتی

کاربرد ازن در تصفیه آب های آشامیدنی و فاضلاب های مختلف صنعتی و شهری در دنیا رو به گسترش است. ازناسیون توانسته است در موارد زیادی مانند ضدعفونی کردن و اکسیداسیون ترکیبات آلی جایگزین فرآیندهای تصفیه متعارف شود. این فرآیند جدید در موارد مختلف دیگری همانند حذف ذرات معلق نیز کارایی روش های قدیمی تصفیه را افزایش داده است.فرآیندهای صورت گرفته توسط بخش تحقیقات 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 بار میکروبی و زدایش بو از پساب حاصله  بوده است. علاوه بر این جایگزین نمودن روش های قدیمی با تکنولوژی نوین ازن زنی نتایج مطلوبی را به بار آورده است.عدم توانایی کلر در حذف کامل آلودگی های میکروبی و همچنین تغییر در کیفیت آب و تولید ترکیباتی مانند تری هالومتانها (THMS) و اثرات مخرب زیست محیطی ناشی از استفاده از کلر (غلظت بیشتر از ۵/۱ میلی گرم درلیتر کلر در منابع آبی باعث مرگ ومیر آبزیان مخصوصا ماهی ها می گردد)، سبب گردید تا استفاده از مواد دوستدار محیط زیست (پرتو دهی فرابنفش و گاز ازن) بیشتر مورد توجه قرار گیرد