مرجع تخصصی آب و فاضلاب

اُزن در تصفیه آب

۱. مکانیزم اثر اُزن در ضدعفونی آب

اُزن (O3​) یک اکسیدکننده قوی است که با تخریب دیواره سلولی و اجزای حیاتی میکروارگانیسم ها (مانند پروتئینها، آنزیمها و DNA) باعث نابودی آنها میشود.

• مراحل اصلی:

  1. اکسیداسیون دیواره سلولی: اُزن به لیپیدها و پروتئینهای دیواره سلولی باکتریها حمله کرده و آنها را تخریب میکند.

  2. تخریب آنزیمها و DNA: رادیکالهای آزاد حاصل از تجزیه اُزن (مانند•OH•) به مولکول های حیاتی میکروب ها آسیب میزنند.

  3. لیز سلولی: نفوذپذیری غشای سلولی افزایش یافته و سلول منهدم میشود.

۲. میزان اثرگذاری اُزن

• باکتریها: کاهش ۹۹.۹٪ (۳ log) با دوز ۰.۵–۲ mg/L و زمان تماس ۱–۵ دقیقه.

• ویروسها: مقاومتر از باکتریها؛ نیاز به دوز ۱–۳ mg/L و زمان تماس ۵–۱۰ دقیقه.

• کیستها (ژیاردیا، کریپتوسپوریدیوم): اُزن مؤثرتر از کلر است (نیاز به دوز ۲–۴ mg/L).

عوامل مؤثر در کارایی:

• pH آب: اُزن در pH خنثی تا کمی قلیایی (۷–۸.۵) پایدارتر است.

• دما: افزایش دما باعث کاهش حلالیت اُزن در آب میشود.

• موجودات آلی (TOC): مواد آلی با اُزن واکنش داده و دوز مورد نیاز را افزایش میدهند.

۳. فرمولهای محاسبه دوز اُزن

الف) دوز اُزن مورد نیاز (Ozone Demand)

دوز اُزن (mg/L)=اُزن مورد نیاز برای ضدعفونی+اُزن مصرفی برای اکسیداسیون مواد آلی/معدنی

• مثال:

  • اگر TOC=2mg/L و نیاز به ۱ mg/L اُزن برای ضدعفونی باشد:

  دوز کل=1+(0.5×2)=2 mg/L

ب) زمان تماس (Ct Value)

Ct=غلظت اُزن (mg/L)×زمان تماس (دقیقه)

• مقدار Ct برای ۹۹٪ کاهش باکتریها: ۰.۱–۰.۳ mg·min/L.

• مقدار Ct برای ویروسها: ۰.۵–۱.۵ mg·min/L.

۴. طراحی واحد اُزنزنی

اجزای اصلی سیستم:

• ژنراتور اُزن: تولید اُزن از هوا یا اکسیژن خالص با استفاده از تخلیه الکتریکی یا UV.

• مخزن تماس (Contact Chamber): انتقال اُزن به آب و حفظ زمان تماس کافی.

• سیستم تزریق: دیفیوزرهای نازلی یا ونتوری برای اختلاط اُزن با آب.

• تخریب اُزن باقیمانده: استفاده از UV یا فیلتر کربن فعال برای جلوگیری از انتشار گاز سمی.

پارامترهای طراحی:

۱. ظرفیت ژنراتور:

ظرفیت (g/hr)=Q×D×60

• Q: دبی آب (m³/hr)، D: دوز اُزن (mg/L).

۲. ابعاد مخزن تماس:

V=Q×t

• V: حجم مخزن (m³)، t: زمان تماس (معمولاً ۵–۱۵ دقیقه).

۳. راندمان انتقال اُزن:

• ۸۰–۹۰٪ با استفاده از ونتوری یا دیفیوزرهای کارآمد.

۵. مزایا و معایب اُزنزنی

مزایا:

• قدرت ضدعفونی بالا (موثرتر از کلر در نابودی ویروسها و کیستها).

• عدم تولید ترکیبات جانبی مضر (مثل تریهالومتانها).

• اکسیداسیون همزمان آلایندههای آلی (رنگ، بو، فلزات).

معایب:

• هزینه بالای تولید اُزن و مصرف انرژی.

• نیمهعمر کوتاه اُزن در آب (۱۵–۳۰ دقیقه) و نیاز به تزریق مداوم.

• سمیت گاز اُزن برای انسان (حداکثر مجاز در هوا: ۰.۱ ppm).

۶. مثال طراحی

• ورودی: دبی آب = ۱۰ m³/hr، TOC = ۳ mg/L، نیاز به ۲ log کاهش باکتریها.

• محاسبات:

  • دوز اُزن = ۱ mg/L (ضدعفونی) + ۱.۵ mg/L (اکسیداسیون TOC) = ۲.۵ mg/L.

  • ظرفیت ژنراتور ۱۰×۲.۵×۶۰=۱۵۰۰g/hr=۱.۵kg/hr.

  • حجم مخزن تماس m³۱۰×(۱۰/۶۰)=۱.۶۷m³.

۷. استانداردها و نکات ایمنی

• غلظت مجاز اُزن در آب آشامیدنی: حداکثر ۰.۱ mg/L (WHO).

• تخریب گازهای باقیمانده: استفاده از کاتالیزورهای حرارتی یا UV.

• نصب سنسورهای O₃: برای پایش غلظت در هوا و آب.

جمع بندی

اُزن یک روش کارآمد برای ضدعفونی آب است، اما نیاز به طراحی دقیق و رعایت الزامات ایمنی دارد. محاسبه دوز بر اساس کیفیت آب و اهداف تصفیه، همراه با انتخاب ژنراتور مناسب و مخزن تماس کافی، کلید موفقیت سیستم است. در پروژههای بزرگ، انجام آزمایشهای پایلوت برای بهینه سازی ضروری است.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب