سعی بر آن است که مطالب مرجع تخصصی آب و فاضلاب شامل مسایل ، مقالات و اخبار عمران آب و فاضلاب,آب و فاضلاب و به صورت تخصصی فرآیند های تصفیه آب و فاضلاب،مهندسی آب و فاضلاب و صنعت آب و فاضلاب باشد.
دانشنامه آنلاین آب و فاضلاب
رشته های مرتبط:مهندسی عمران آب و فاضلاب،مهندسی تکنولوژی آب و فاضلاب،مهندسی آب و فاضلاب،محیط زیست،مهندسی بهداشت محیط،مهندسی آب،مهندسی شیمی و...
امیرحسین ستوده بیدختی
,.
استفاده از ازن در نيروگاه ها
۱۳۸۹/۱۰/۰۹
19:0
|
مدتهاي مديدي است كه در عمليات تصفيه آب از روش كلرزني با هدف ضدعفوني كردن آب استفاده مي‌شود. تحقيقات ساليان اخير نشان داده است كه استفاده از كلر باعث ايجاد تركيبات تري هالومتان (THM) خواهد شد كه سرطان‌زا تشخيص داده شده‌اند.
كشورهاي اروپايي جهت حل اين مشكل ساليان درازي است كه از سيستم توليد و تزريق ازن براي اين هدف استفاده مي‌كنند. در آمريكا نيز در پي تصويب قوانين جديد در مورد ميزان قابل قبول تركيب (THM) در آب آشاميدني ، تصفيه‌خانه‌ها مجبور به بكارگيري سيستمهاي جديدتر و بويژه سيستم توليد و تزريق ازن شده‌اند به نحوي كه طي دهه 1990 تعداد تصفيه‌خانه‌هاي آب كه از سيستم ازن استفاده مي‌كرده‌اند، از 40 واحد به حدود 260 واحد بالغ شد.
در كشور ما نيز تلاشهايي جهت استفاده از ازن در تصفيه‌خانه‌هاي آب صورت پذيرفته است كه در اين بين مي‌توان به تصفيه‌خانه‌هاي آب شهرهاي همدان، اهواز و اصفهان اشاره كرد. البته سيستم ازن داراي كاربرد وسيعي در تصفيه آبهاي بطري است چون باعث افزايش اعتماد به اين گونه آبها خواهد شد. در ايران نيز براي اينگونه آبها از دستگاه ازن استفاده مي‌شود.
قابل ذكر است كه در سطح جامعه مواردي وجود دارند كه نياز به بازنگري به روشهاي متداول تصفيه را پررنگ‌تر مي‌كند:
- نياز به بهبود استانداردهاي آب با افزايش رفاه عمومي
- خطرناك بودن سيستمهاي تزريق كلر موجود و احتمال انفجار كپسول‌هاي كلر
- انتشار بيماري‌هاي مختلف به دليل آلودگي آبهاي استخر، سونا، جكوزي و ديگر مراكز عمومي و تفريحي
- آلوده شدن منابع آب به انواع آلاينده‌هاي شيميايي جديد كه به نوعي تا مدتي نيز امكان تشخيص آنها وجود ندارد و عموماً داراي اثرات خطرناك در درازمدت هستند.
در چند سال گذشته درگوشه و كنار كشور چندين حادثه ناگوار در ارتباط با كلر رخ داده است كه گوياي ضعف شديد در ارتباط با شناخت، طراحي، اجرا و بهره‌بردازي و نيز عدم اهميت‌دهي به مسايل ايمني است.
علاوه بر مطلب فوق نياز به يك ماده اكسيدكننده قويتر، تاسيسات آب و فاضلاب را به سوي ازن هدايت كرده است.
در تصفيه آب و فاضلاب شهري و صنعتي از ازن براي اهداف مختلفي استفاده مي‌شود:
الف)ضدعفوني كردن
ب) اكسيداسيون آلاينده‌هاي معدني
ج) اكسيداسيون آلاينده‌هاي آلي با هدف حذف رنگ
د)افزايش قابليت تجزيه‌پذيري تركيبات آلي
ه) اكسيداسيون آلاينده‌هاي مولد طعم و بو از قبيل آلاينده‌هاي فنلي
و)كنترل پيش‌سازهاي محصولات جانبي حاصل از عمليات ضدعفوني (DBP)
ز)كاهش ميزان كلر موردنياز
1- شيمي ازن
ازن در دماي اتاق بصورت يك گاز وجود دارد. اين گاز بدون رنگ بوده و داراي بوي تندي است كه در غلظت‌هاي
ppmV 05/0 – 02/0 (كه كمتر از حد خطرناك براي سلامتي است) به آساني قابل تشخيص است. البته گاز ازن به تنهايي سمي و خورنده نيز هست.
در بين مواد شيميايي مصرفي در تصفيه آب، ازن به عنوان يك اكسيدكننده قوي مطرح است و از اين رو مي‌تواند جهت اكسيداسيون تعداد زيادي از مواد آلي و معدني موجود در آب مورد استفاده قرار گيرد. اساساً‌اين تركيبات آلي و معدني هستند كه مقدار نياز به ازن را تعيين مي‌كنند. ازن اندكي در آب محلول است يعني در دماي 20 درجه سانتيگراد اگر آب با ازن (100 درصد) در تماس قرار گيرد، حلاليت آن 570 ميلي‌گرم در ليتر است.
هر چند حلاليت ازن بيش از اكسيژن است ولي حلاليت كلر دوازده برابر ازن است. غلظت ازني كه در تصفيه آب مورد استفاده قرار مي‌گيرد كمتر از 14 درصد است كه اين باعث محدودشدن انتقال جرم گاز ازن در آب مي‌شود و بدين دليل است كه غلظت ازن در آب بين كمتر از 1/0 ميلي‌گرم در ليتر تا يك ميلي‌گرم در ليتر در حال تغيير است . البته تحت شرايط بهينه به غلظت‌هاي بالاتر نيز مي‌توان دست يافت.
تحقيقات پايه نشان داده است كه ازن حين تصفيه آب فوري از طريق يك مكانيزم پيچيده‌اي كه مربوط به توليد راديكالهاي آزاد است، تجزيه مي‌شود . اين راديكالهاي آزاد هيدركسيل، جز فعال‌ترين عوامل اكسيدكننده آب بشمار مي‌روند و با سرعت واكنش M-1S-11013-1010 با هيدروكربن‌هاي آرماتيك، تركيبات غيراشباع، الكل‌هاي آليفاتيك و اسيد فرميك واكنش مي‌كنند. از سوي ديگر قابل ذكر است كه نيمه عمر راديكالهاي آزاد هيدركسيل در حدود ميكروثانيه است و بنابراين غلظت اين راديكال‌ها به بيش از M 12-10نخواهد رسيد.
ازن توسط يكي يا هر دو مكانيزم زير با يك محلول واكنش مي‌كند:
1)اكسيداسيون مستقيم تركيبات توسط ازن مولكولي
2) اكسيداسيون تركيبات توسط راديكالهاي آزاد هيدروكسيل كه طي تجزيه ازن توليد شده‌اند.
اصطلاحاً گفته مي‌شود كه اين دو مكانيزم براي يافتن مواد شيميايي و اكسيدكردن آنها با هم رقابت مي‌كنند. بايد گفت كه اكسيداسيون مستقيم نسبتاً‌كند انجام مي‌شود (در مقايسه با اكسيداسيون راديكالهاي آزاد هيدركسيل).
ولي در عوض غلظت ازن محلول بيشتر از راديكالهاست برعكس واكنش راديكال هيدركسيل سريع است اما در شرايط معمول ازناسيون، غلظت آنها نسبتاً كم است.
يكي از تحقيقات انجام شده نشان داده است كه:
- تحت شرايط اسيدي مهمترين مكانيزم، اكسيداسيون مستقيم با ازن مولكولي است.
- در شرايط كه راديكالهاي هيدروكسيل توليد مي‌شوند از قبيل زماني كه ph زياد است و يا در معرض UV قرار داشته و يا پراكسيد هيدروژن اضافه شده است، اكسيداسيون با هيدركسيل از اهميت بيشتري برخوردار است.
تجزيه سريع ازن طي چند مرحله انجام مي‌شود. هر چند مكانيزم دقيق و نيز واكنشهاي مربوطه معلوم نيستند ولي مدلهايي براي بيان مكانيزم ارايه شده است. عقيده بر آن است كه راديكالهاي هيدروكسيل بعنوان يك محصول واسط در تجزيه ازن بدست مي‌آيند و به ازاي هر مول ازن 5/1 مول راديكال آزاد هيدروكسيل حاصل مي‌شود. راديكالهاي آزاد هيدروكسيل در حضور تعداد زيادي از تركيبات موجود در آب از تجزيه ازن بدست مي‌آيند. براي محاسبه ازن موردنياز بايستي موارد زير را مورد توجه قرار داد:
• واكنش با مواد آلي طبيعي (NOM) موجود در آب – اكسداسيون NOM منجر به تشكيل آلدئيدها، اسيدهاي آلي و آلدوكتو اسيدها مي‌شود.
• محصولات جانبي حاصل از اكسيداسيون مواد – اين محصولات جانبي معمولاً از تجزيه بيولوژيكي بدست مي‌آيند و مي‌توان مقدار آنها را از عوامل (AOC)
Assimilable Organic Carbon يا كربن آلي محصول قابل تجزيه بيولوژيكي (BDOC) بدست آورد.
• تركيبات آلي مصنوعي (SOCS) – اگر شرايط مساعد باشد برخي از تركيبات SOC مي‌تواند اكسيده و مينراليزه شود. جهت محصول به مينراليزاسيون كامل بايد اكسيداسيون با راديكالهاي هيدروكسيل، مكانيزم غالب باشد و مثالي از اين نوع فرآيندهاي پيشرفته اكسيداسيون است.
• اكسيداسيون يون بروميد – اكسيداسيون يون بروميد منجر به تشكيل اسيد هيپوبرومو، يون هيپوبروميت، يون برومات، مواد آلي برومينه و برومامين‌ها مي‌شود.
• معمولاً يون‌هاي بي‌كربنات و كربنات بصورت قلياييت سنجيده مي‌شوند. اين يونها راديكالهاي هيدروكسيل را تخليه كرده و راديكالهاي كربنات تشكيل مي‌دهند. اين واكنش‌ها در فرآيندهاي پيشرفته اكسيداسيون كه مكانيزم اكسيداسيون راديكالي، مكانيزم غالب است از اهميت بسزايي برخوردار است.
2- توليد ازن
از آنجايي كه ازن يك مولكول ناپايدار است بايد آن را در محل مصرف در هنگام تصفيه آب، توليد كرد. ازن معمولاً‌از تلفيق اتم اكسيژن با مولكول اكسيژن بدست مي‌آيد:
اين واكنش گرماگير بوده و نيازمند مقدار قابل توجهي انرژي است.
Schonbein براي اولين بار سنتز ازن را از طريق الكتروليز اسيد سولفوريك، كشف كرد . هر چند ازن از چند طريق قابل توليد است ولي Corona Discharge روش غالب در صنعت توليد ازن است. البته ازن را مي‌توان از تاباندن نور UV به گاز حاوي اكسيژن و نيز واكنشهاي الكتروليتي و يك سري تكنولوژي‌هاي ديگر بدست آورد.
گاهي Corona Discharge را بعنوان تخليه الكتريكي بدون صدا
(Silent Discharge) نيز مي‌شناسند و در آن يك گاز حاوي اكسيژن از بين دو الكترود كه با يك ماده دي‌الكتريك پوشانده شده است ، عبور مي‌دهد. ولتاژ اعمال شدن به الكترودها باعث عبور الكترونها در عرض فاصله تخليه مي‌شود. اين الكترونها انرژي لازم جهت شكستن مولكول‌هاي اكسيژن را فراهم آورده و باعث ايجاد ازن مي‌شوند.
2-1- اجزاي سيستم
همانطوري كه در شكل 4 ديده مي‌شود، سيستم تصفيه آب با ازن داراي چهار جزء اصلي است: يك سيستم تغذيه گاز، يك سيستم مولد ازن، سيستم تماس با ازن و سيستم تجزيه گازهاي نامطلوب.
وظيفه سيستم تغذيه گاز آن است كه گاز اكسيژن خشك و تميز را به سيستم مولد تحويل دهد. در سيستم تماس با ازن نيز گاز غني از ازن با آبي كه بايد تصيفه شود در تماس قرار گرفته و زمان تماس لازم جهت ضدعفوني كردن (يا واكنشهاي ديگر) در اختيار آنها قرار داده مي‌شود. در مرحله نهايي نيز چون ازن يك گاز سمي است بايد غلظت آن به حد كمتر از حد خطرناك رسانده شود. در بعضي از تصفيه‌خانه‌ها، گاز ناخواسته كه غني از ازن است به ابتداي قسمت تماس برگشت داده مي‌شود تا از مصرف ازن كاسته شود بعضي از سيستمها نيز داراي يك بخش سرمايش ناگهاني مي‌باشند تا ازن باقيمانده در محلول را نيز حذف كنند.
3- استفاده از ازن براي تصفيه آب و فاضلاب
3-1- تاريخچه ازن در اروپا و آمريكا
در سال 1893 ازن براي اولين بار در Oudshoorn هلند براي تصفيه آب مورد استفاده قرار گرفت. در اروپا از اين ماده بنحو وسيعي در ضدعفوني كردن و اكسيداسيون آب آشاميدني استفاده مي‌شود ولي سرعت رشد آن در آمريكا كمتر شده است. در سال 1987 تصفيه‌خانه لس‌آنجلس با ظرفيت 3/2 ميليون مترمكعب در روز با سيستم ازن به بهره‌برداري رسيد. از اوايل دهه 1990 در آمريكا حدود 40 تصفيه‌خانه آب از ازن در تصفيه آب آشاميدني استفاده مي‌كرده‌اند. رشد اين موضوع بحدي بوده است كه در اواخر دهه 1990 تعداد اين تصفيه‌خانه‌ها به بيش از 260 واحد رسيده است.
در تصفيه آب از ازن براي ضدعفوني كردن و اكسيداسيون تركيبات موجود در آب استفاده مي‌شود . در گذشته از ان در ابتدا با اهدافي غير از ضدعفوني كردن استفاده شده است كه در اين مورد مي‌توان به حذف رنگ و كنترل بو و مزه اشاره داشت. امروزه با توجه به افزايش استانداردهاي آب و تصويب ضوابطي در مورد محصولات جانبي از ضدعفوني كردن (DBP)، استفاده از ازن با هدف ضدعفوني كردن نيز شديداً در حال گسترش است.
3-2- تاريخچه تصفيه آب با ازن در ايران
در سال 1377به دليل افزايش روزافزون آلودگي رودخانه كارون در استان خوزستان كه باعث ايجاد طعم و بوي نامطبوع در آب رودخانه شده بود، تصميم گرفته شد تجهيزات ازن زني در تصفيه‌خانه آب شماره يك شهر اهواز نصب و مورد بهره‌برداري قرار گيرد. طبق اطلاعات جمع‌آوري شده اين تجهيزات پس از حدود 140 روز از شروع بهره‌برداري از مدار خارج شدند كه دليل آن نيز خوردگي پوسته خارج مولد ازن عنوان شد. اين موضوع به همين وضعيت باقي ماند تا اينكه مجدداً در تابستان سال 1379 با تعويض ژنراتور ازن، تجهيزات توليد و تزريق ازن درمدار بهره‌برداري قرار گرفت.
همانطوري كه ذكر شد هدف اصلي در كاربرد ازن در اين تصفيه‌خانه، اكسيد كردن تركيبات ناخواسته توسط ازن بود كه باعث بهبود كيفيت آب بخصوص از لحاظ طعم و بو بوده است كه ضمناً گندزدايي 100 درصدي را نيز بهمراه داشته است.
البته درگذشته دور نيز در همدان از سيستم ازن استفاده شده است ولي امروزه در مدار بهره‌برداري قرار ندارد. با توجه به بررسي‌هاي انجام شده سومين تصفيه‌خانه‌اي كه از ازن براي تصفيه آب شهري استفاده كرده است، تصفيه خانه باباشيخ علي در اصفهان است. با توجه به بعضي از مشكلاتي كه در كشور در ارتباط با ازن بوجود آمده بود، مسؤولان تصفيه‌خانه اصفهان ابتدا يك دستگاه كوچك توليد ازن خريداري كردند (با ظرفيت 20 گرم ازن در ساعت) كه در پايلوت خود نصب كردند و پس از اخذ نتايج مطلوب اقدام به خريداري دو واحد با ظرفيت 9 كيلوگرم ازن در ساعت شده است. بنا به اطلاعات كسب شده قيمت اين واحدها نيز 000/600 يورو بوده است.
درهمين راستا و با توجه به تغيير سياستهاي شركتهاي آب و فاضلاب به جايگزيني مواد ضدعفوني‌كننده و اكسيدكننده قويتر از كلر، قرار شده است كه در تصفيه‌خانه جديد همدان نيز از ازن استفاده شود و بقيه اين شركتها نيز به دنبال جايگزيني ازن با كلر هستند كه اين موضوع نشان‌دهنده بازار مناسبي براي مولدهاي ازن در كشور است.
در حال حاضر تعدادي از شركتهاي داخلي كه نمايندگي شركتهاي خارجي را دارند، در حال مونتاژ قطعات وارداتي سيستم ازناتور هستند.
4- تصفيه آب برج‌هاي خنك‌كن بوسيله ازن
حدوداً يك قرن است كه اكسيژن به شكل ازن شناخته شده است و قابليت بالاي آن براي گندزدايي آب نيز معلوم شده است. آب برج‌هاي خنك‌كننده بايد تصفيه شوند تا از ايجاد لايه‌هاي معدني و ميكروبي جلوگيري شود چون اين لايه‌ها مي‌توانند از كارآيي سطوح انتقال حرارت برج بكاهند. استفاده از ازن در تصفيه آب برج‌هاي خنك‌كن كار نسبتاً جديدي است كه در حال تعميم يافتن است. در اين قسمت سعي بر آن است كه تجربيات بكارگيري از يك چنين تكنولوژي در برج‌هاي خنك‌كن واقعي مورد بررسي قرار گرفته و نتايج و مزاياي آن بيان شد.
4-1- مكانيزم صرفه‌جويي انرژي و جلوگيري از ايجاد بيوفيلم در تجهيزات برج خنك‌كن تر
در سيستم تصفيه آب برج خنك‌كن به كمك ازن، هواي محيط ابتدا فشرده شده و سپس خشك شده و يونيزه مي‌شود تا ازن توليد شود. اين ازن به آب گردشي برج افزوده مي‌شود و در عرض چنددقيقه باكتري، جلبك و ويروسهايي را كه در محيط آبي برج زندگي مي‌كنند را نابود مي‌كند. اين كار داراي چند مزيت مهم است. بايد توجه داشت كه گاهي ميكروارگانيزم‌هايي وجود دارند كه براي سلامتي انسان خطرآفرين هستند مثل Legionella Pneumophila كه باعث بيماري لژيونر مي‌شود و غالباً در برج‌هاي خنك‌كن ديده شده‌اند. بعلاوه ميكروارگانيزم‌ها تمايل دارند كه به صورت بيوفيلم در گوشه و كنار سيستم خنك‌كننده تجمع يابند و از بازده انتقال حرارت بكاهند كه اينكار باعث افزايش مصرف انرژي و نيز افزايش هزينه‌هاي تعمير و نگهداري مي‌شود.
يكي از مشكلات ديگر تشكيل رسوبات است كه به خوبي به بيوفيلم مي‌چسبند . اين رسوبات نيز مي‌توانند از كارايي انتقال حرارتي كاسته و مشكلاتي براي سلامتي انسان ايجاد كنند.
روش مرسوم تصفيه آب برج خنك‌كن، استفاده از تصفيه با مواد شيميايي و بلودان كردن آب با هدف كاستن از سطح ناخالصي‌ها است. اين روش باعث افزايش هزينه راهبري و تعمير و نگهداري برج‌هاي خنك‌كن مي‌شود. هر چند اگر از سيستم ازن نيز استفاده شود به بعضي از مواد شيميايي نياز است. ولي با اين وجود سيستم ازن باعث كاهش مقدار و هزينه مواد شيميايي مي‌شود.
4-2- انتخاب تكنولوژي
طي بيست سال گذشته، تصفيه با ازن به يكي از تكنولوژي‌هاي با صرفه از لحاظ انرژي تبديل شده است. در اين بخش سعي بر آن است كه با بررسي نتايج و تجربيات موضوع روشن‌تر شود.
در يك تحقيق خارجي از اطلاعات سازندگان ، مصرف‌كنندگان ، شركتهاي بازرگاني، مؤسسات تحقيقاتي و ديگر قسمت‌هاي دخيل در اين تكنولوژي استفاده شده است. در اين بررسي‌ها مصرف انرژي، هزينه و مزاياي زيست‌محيطي مورد توجه قرار گرفته‌اند. به علاوه تكنولوژي‌هاي مختلف از اين لحاظ كه تازه وارد بازار شده‌اند و يا قبلاً جواب خود را به صورت عملي داده باشند، تقسيم‌بندي شده‌اند و مواردي مورد توجه بوده‌اند كه جواب خود را به صورت عملي ارايه داده باشند. براين اساس روش تصفيه آب برج به كمك ازن مناسب تشخيص داده شد.
4-3- پتاسيل‌هاي اين روش
طي بيست سال گذشته بهبود سيستمها باعث شده است كه بتوان مولدهاي تجاري ازن را در اندازه‌هاي كوچك بنحوي ساخت كه علاوه بر آنكه از لحاظ اقتصادي به صرفه است، سيستم قابل اعتمادي نيز باشد. هر چند استفاده از ازن در تصفيه آب برج خنك‌كن كار جديدي است ولي به دليل مزاياي آن، بازار روبه رشدي دارد. نصب و راهبري اين سيستم مناسب بوده و تعداد باكتري‌ها كاهش يافته و در نتيجه تشكيل بيوفيلم روي سطوح انتقال حرارت كاهش مي‌يابد. كاهش مصرف انرژي، افزايش بازده عملياتي و كاهش امور مربوط به تعمير و نگهداري علاوه بر صرفه‌جويي در هزينه‌ها، داراي منافع زيست‌محيطي نيز هستند چون فاضلاب حاصل از بلودان نيز يكي از مسايل مهم است.
4-4- كاربرد
دلايل زيادي وجود دارد كه باعث جلب توجه بسوي ازن مي‌شود كه در اين باره مي‌توان به بالا بودن هزينه مواد شيميايي و يا خطيربودن مديريت اين مواد اشاره كرد و يا هنگامي‌كه هزينه تخليه فاضلاب به محيط زيست زياد بوده و يا اينكه قوانين بنحوي است كه فاضلاب بلودان بايد پيش از تخليه مورد تصفيه قرار گيرد . اين تكنولوژي حتي براي برج‌هاي خنك‌كن متصل به سيستم تهويه مطبوع و نيز فرآيندهاي صنعتي سبك نيز قابل بكارگيري است.
سازندگان مدعي هستند كه از اين سيستم در برج‌هاي خنك‌كن چوبي و فلزي با ظرفيتهاي ton 1000-60 مي‌توان استفاده كرد. در استفاده از تكنولوژي ازن چهار ضابطه‌اي فني بايد مورد توجه قرار گيرد:
- كيفيت آب جبراني كه افزوده مي‌شود تا جايگزين آب از دست رفته طي تبخير و بلودان باشد (سختي و ميزان مواد معدني از عواملي هستند كه در كارآيي تاثيرازن دخيل مي‌باشند).
- دماي عملياتي مبدل حرارتي (اگر اين دما بيش از حد زياد باشد، ازن سريعاً و قبل از اثرگذاري از بين مي‌رود).
- ميزان در معرض خوردگي بودن مواد (ميزان جايگزين‌هاي آنها و نيز محافظت‌هاي اضافي در برابر خوردگي).
- محيط عملياتي برج خنك‌كن (وجود آشغال و مواد آلي اضافي موجب مصرف ازن پيش از گندزدايي آب مي‌شود).
مطالعات «غربالي» و تجزيه و تحليل اقتصادي نيز بايد قسمتي از فرآيند تصميم‌گيري باشد. البته برج‌هاي خنك‌كننده متصل به چيلر كه در فرآيندهاي صنعتي سبك مورد استفاده قرار مي‌گيرند به همراه سيستمهاي تهويه مطبوع تجاري فقط يكي از مثال‌هاي مناسب هستند.
در كشور ما نيز تحقيقي در زمينه مزاياي استفاده از سيستم ازن در برج‌هاي خنك‌كن با عنوان «بررسي عملكرد و ميزان تلفات انرژي برج‌هاي خنك‌كن پالايشگاه اصفهان» انجام شده است . دراين تحقيق بررسي اقتصادي سيستم توليد ازن جهت كاهش بلودان برج‌هاي خنك‌كن پالايشگاه اصفهان صورت گرفته است. براساس محاسبات انجام شده در اين تحقيق، استفاده از سيستم توليد ازن سالانه حدود 780 هزار مترمكعب در مصرف آب و حدود 117 هزار دلار در هزينه عملياتي برج‌هاي اين پالايشگاه صرفه‌جويي به دنبال خواهد داشت. ضمناً برآورد اقتصادي صورت گرفته نشان مي‌دهد كه زمان بازگشت سرمايه حدود يك سال خواهد بود.
5- تصفيه فاضلاب‌هاي صنعتي با ازن
واكنش ازن (o3) در فاضلاب را مي‌توان به دو دسته تقسيم‌بندي كرد: واكنشهاي مستقيم ازن و تجزيه ناشي از راديكالهاي آزاد. براين اساس در محلول‌هاي خالص تجزيه ازن بصورت زير است:
واكنشهاي مستقيم ازن نسبت به راديكالهاي آزاد هيدروكسي بسيار انتخاب‌گر و كند است. سرعت واكنش راديكالهاي هيدروكسي (OH*) معمولاً يك ميليون تا يك ميليارد برابر سرعت واكنشهاي ازن است. اين راديكال‌ها از پتانسيل اكسيداسيون بسيار زيادتر و خاصيت انتخاب‌گري بسيار كمتر نسبت به ازن برخوردارند. از اين رو به نظر مي‌رسد كه ذره فعال اصلي در تخريب مواد سمي آلي، راديكالهاي آزاد توليد شده هنگام تجزيه ازن باشند.
در فرآيندهاي اكسيداسيون پيشرفته (AOP) ، تجزيه ازن با هدف افزايش غلظت راديكالهاي هيدروكسي تشديد مي‌شود تا اكسيداسيون مواد آلي خطرناك افزايش يابد. گروهي از اين فرآيندهاي پيشرفته كه با ازن تلفيق مي‌شوند تا تشكيل اينگونه راديكال‌ها افزايش يابد عبارتند از: پراكسيدهيدروژن، اشعه UV و PH بالا بايد توجه داشت كه ازن‌زني PH بالا جهت اكسيداسيون آمونياك، تجزيه سيانيد و ترسيب فلزات سنگين بسيار مؤثر است.
6- حذف فلزات سنگين در فاضلاب‌هاي صنعتي
مي‌توان از ازن جهت اكسيداسيون فلزات سنگيني كه به راحتي اكسيده مي‌شوند، استفاده كرد. از اين فلزات مي‌توان به آرسنيك، آلومينيوم، سرب، نيكل، كروم، مس، كبالت، باريم، روي، كادميوم و كمپلكس‌هاي آلي اين فلزات اشاره كرد. در تحقيقي نشان داده شده است كه قسمت اعظمي ازاين فلزات با قليايي كردن شرايط توسط آهك حذف مي‌شود و فلزات محلول باقيمانده نيز مي‌توانند توسط ازن راسب شوند. اين تصفيه كه تلفيقي از آهك‌زني و ازن است مي‌تواند آلومينيوم، كادميوم، كروم، كبالت، مس، آهن، سرب، منگنز، نيكل و روي را با بازده 5/99 درصد حذف كند.
در اين سيستم از فيلتراسيون در قبل و بعد از ازن‌زني استفاده مي‌شود. فيلتر اول وظيفه حذف مواد معلق خروجي از استخرهاي ته‌نشيني را برعهده دارد چون مواد معلق باعث افزايش قابل توجه مصرف ازن مي‌شوند و ازاين رو جهت صرفه‌جويي در مصرف ازن، فيلتراسيون امري ضروري است. فيلتر دوم وظيفه حذف فلزات و نيز كمپلكس‌هاي فلزي محلول را كه توسط ازن اكسيده شده‌اند، برعهده دارد. البته هر دو فيلتر از نوع ماسه‌اي مي‌باشند.
كشورهاي اروپايي جهت حل اين مشكل ساليان درازي است كه از سيستم توليد و تزريق ازن براي اين هدف استفاده مي‌كنند. در آمريكا نيز در پي تصويب قوانين جديد در مورد ميزان قابل قبول تركيب (THM) در آب آشاميدني ، تصفيه‌خانه‌ها مجبور به بكارگيري سيستمهاي جديدتر و بويژه سيستم توليد و تزريق ازن شده‌اند به نحوي كه طي دهه 1990 تعداد تصفيه‌خانه‌هاي آب كه از سيستم ازن استفاده مي‌كرده‌اند، از 40 واحد به حدود 260 واحد بالغ شد.
در كشور ما نيز تلاشهايي جهت استفاده از ازن در تصفيه‌خانه‌هاي آب صورت پذيرفته است كه در اين بين مي‌توان به تصفيه‌خانه‌هاي آب شهرهاي همدان، اهواز و اصفهان اشاره كرد. البته سيستم ازن داراي كاربرد وسيعي در تصفيه آبهاي بطري است چون باعث افزايش اعتماد به اين گونه آبها خواهد شد. در ايران نيز براي اينگونه آبها از دستگاه ازن استفاده مي‌شود.
قابل ذكر است كه در سطح جامعه مواردي وجود دارند كه نياز به بازنگري به روشهاي متداول تصفيه را پررنگ‌تر مي‌كند:
- نياز به بهبود استانداردهاي آب با افزايش رفاه عمومي
- خطرناك بودن سيستمهاي تزريق كلر موجود و احتمال انفجار كپسول‌هاي كلر
- انتشار بيماري‌هاي مختلف به دليل آلودگي آبهاي استخر، سونا، جكوزي و ديگر مراكز عمومي و تفريحي
- آلوده شدن منابع آب به انواع آلاينده‌هاي شيميايي جديد كه به نوعي تا مدتي نيز امكان تشخيص آنها وجود ندارد و عموماً داراي اثرات خطرناك در درازمدت هستند.
در چند سال گذشته درگوشه و كنار كشور چندين حادثه ناگوار در ارتباط با كلر رخ داده است كه گوياي ضعف شديد در ارتباط با شناخت، طراحي، اجرا و بهره‌بردازي و نيز عدم اهميت‌دهي به مسايل ايمني است.
علاوه بر مطلب فوق نياز به يك ماده اكسيدكننده قويتر، تاسيسات آب و فاضلاب را به سوي ازن هدايت كرده است.
در تصفيه آب و فاضلاب شهري و صنعتي از ازن براي اهداف مختلفي استفاده مي‌شود:
الف)ضدعفوني كردن
ب) اكسيداسيون آلاينده‌هاي معدني
ج) اكسيداسيون آلاينده‌هاي آلي با هدف حذف رنگ
د)افزايش قابليت تجزيه‌پذيري تركيبات آلي
ه) اكسيداسيون آلاينده‌هاي مولد طعم و بو از قبيل آلاينده‌هاي فنلي
و)كنترل پيش‌سازهاي محصولات جانبي حاصل از عمليات ضدعفوني (DBP)
ز)كاهش ميزان كلر موردنياز
1- شيمي ازن
ازن در دماي اتاق بصورت يك گاز وجود دارد. اين گاز بدون رنگ بوده و داراي بوي تندي است كه در غلظت‌هاي
ppmV 05/0 – 02/0 (كه كمتر از حد خطرناك براي سلامتي است) به آساني قابل تشخيص است. البته گاز ازن به تنهايي سمي و خورنده نيز هست.
در بين مواد شيميايي مصرفي در تصفيه آب، ازن به عنوان يك اكسيدكننده قوي مطرح است و از اين رو مي‌تواند جهت اكسيداسيون تعداد زيادي از مواد آلي و معدني موجود در آب مورد استفاده قرار گيرد. اساساً‌اين تركيبات آلي و معدني هستند كه مقدار نياز به ازن را تعيين مي‌كنند. ازن اندكي در آب محلول است يعني در دماي 20 درجه سانتيگراد اگر آب با ازن (100 درصد) در تماس قرار گيرد، حلاليت آن 570 ميلي‌گرم در ليتر است.
هر چند حلاليت ازن بيش از اكسيژن است ولي حلاليت كلر دوازده برابر ازن است. غلظت ازني كه در تصفيه آب مورد استفاده قرار مي‌گيرد كمتر از 14 درصد است كه اين باعث محدودشدن انتقال جرم گاز ازن در آب مي‌شود و بدين دليل است كه غلظت ازن در آب بين كمتر از 1/0 ميلي‌گرم در ليتر تا يك ميلي‌گرم در ليتر در حال تغيير است . البته تحت شرايط بهينه به غلظت‌هاي بالاتر نيز مي‌توان دست يافت.
تحقيقات پايه نشان داده است كه ازن حين تصفيه آب فوري از طريق يك مكانيزم پيچيده‌اي كه مربوط به توليد راديكالهاي آزاد است، تجزيه مي‌شود . اين راديكالهاي آزاد هيدركسيل، جز فعال‌ترين عوامل اكسيدكننده آب بشمار مي‌روند و با سرعت واكنش M-1S-11013-1010 با هيدروكربن‌هاي آرماتيك، تركيبات غيراشباع، الكل‌هاي آليفاتيك و اسيد فرميك واكنش مي‌كنند. از سوي ديگر قابل ذكر است كه نيمه عمر راديكالهاي آزاد هيدركسيل در حدود ميكروثانيه است و بنابراين غلظت اين راديكال‌ها به بيش از M 12-10نخواهد رسيد.
ازن توسط يكي يا هر دو مكانيزم زير با يك محلول واكنش مي‌كند:
1)اكسيداسيون مستقيم تركيبات توسط ازن مولكولي
2) اكسيداسيون تركيبات توسط راديكالهاي آزاد هيدروكسيل كه طي تجزيه ازن توليد شده‌اند.
اصطلاحاً گفته مي‌شود كه اين دو مكانيزم براي يافتن مواد شيميايي و اكسيدكردن آنها با هم رقابت مي‌كنند. بايد گفت كه اكسيداسيون مستقيم نسبتاً‌كند انجام مي‌شود (در مقايسه با اكسيداسيون راديكالهاي آزاد هيدركسيل).
ولي در عوض غلظت ازن محلول بيشتر از راديكالهاست برعكس واكنش راديكال هيدركسيل سريع است اما در شرايط معمول ازناسيون، غلظت آنها نسبتاً كم است.
يكي از تحقيقات انجام شده نشان داده است كه:
- تحت شرايط اسيدي مهمترين مكانيزم، اكسيداسيون مستقيم با ازن مولكولي است.
- در شرايط كه راديكالهاي هيدروكسيل توليد مي‌شوند از قبيل زماني كه ph زياد است و يا در معرض UV قرار داشته و يا پراكسيد هيدروژن اضافه شده است، اكسيداسيون با هيدركسيل از اهميت بيشتري برخوردار است.
تجزيه سريع ازن طي چند مرحله انجام مي‌شود. هر چند مكانيزم دقيق و نيز واكنشهاي مربوطه معلوم نيستند ولي مدلهايي براي بيان مكانيزم ارايه شده است. عقيده بر آن است كه راديكالهاي هيدروكسيل بعنوان يك محصول واسط در تجزيه ازن بدست مي‌آيند و به ازاي هر مول ازن 5/1 مول راديكال آزاد هيدروكسيل حاصل مي‌شود. راديكالهاي آزاد هيدروكسيل در حضور تعداد زيادي از تركيبات موجود در آب از تجزيه ازن بدست مي‌آيند. براي محاسبه ازن موردنياز بايستي موارد زير را مورد توجه قرار داد:
• واكنش با مواد آلي طبيعي (NOM) موجود در آب – اكسداسيون NOM منجر به تشكيل آلدئيدها، اسيدهاي آلي و آلدوكتو اسيدها مي‌شود.
• محصولات جانبي حاصل از اكسيداسيون مواد – اين محصولات جانبي معمولاً از تجزيه بيولوژيكي بدست مي‌آيند و مي‌توان مقدار آنها را از عوامل (AOC)
Assimilable Organic Carbon يا كربن آلي محصول قابل تجزيه بيولوژيكي (BDOC) بدست آورد.
• تركيبات آلي مصنوعي (SOCS) – اگر شرايط مساعد باشد برخي از تركيبات SOC مي‌تواند اكسيده و مينراليزه شود. جهت محصول به مينراليزاسيون كامل بايد اكسيداسيون با راديكالهاي هيدروكسيل، مكانيزم غالب باشد و مثالي از اين نوع فرآيندهاي پيشرفته اكسيداسيون است.
• اكسيداسيون يون بروميد – اكسيداسيون يون بروميد منجر به تشكيل اسيد هيپوبرومو، يون هيپوبروميت، يون برومات، مواد آلي برومينه و برومامين‌ها مي‌شود.
• معمولاً يون‌هاي بي‌كربنات و كربنات بصورت قلياييت سنجيده مي‌شوند. اين يونها راديكالهاي هيدروكسيل را تخليه كرده و راديكالهاي كربنات تشكيل مي‌دهند. اين واكنش‌ها در فرآيندهاي پيشرفته اكسيداسيون كه مكانيزم اكسيداسيون راديكالي، مكانيزم غالب است از اهميت بسزايي برخوردار است.
2- توليد ازن
از آنجايي كه ازن يك مولكول ناپايدار است بايد آن را در محل مصرف در هنگام تصفيه آب، توليد كرد. ازن معمولاً‌از تلفيق اتم اكسيژن با مولكول اكسيژن بدست مي‌آيد:
اين واكنش گرماگير بوده و نيازمند مقدار قابل توجهي انرژي است.
Schonbein براي اولين بار سنتز ازن را از طريق الكتروليز اسيد سولفوريك، كشف كرد . هر چند ازن از چند طريق قابل توليد است ولي Corona Discharge روش غالب در صنعت توليد ازن است. البته ازن را مي‌توان از تاباندن نور UV به گاز حاوي اكسيژن و نيز واكنشهاي الكتروليتي و يك سري تكنولوژي‌هاي ديگر بدست آورد.
گاهي Corona Discharge را بعنوان تخليه الكتريكي بدون صدا
(Silent Discharge) نيز مي‌شناسند و در آن يك گاز حاوي اكسيژن از بين دو الكترود كه با يك ماده دي‌الكتريك پوشانده شده است ، عبور مي‌دهد. ولتاژ اعمال شدن به الكترودها باعث عبور الكترونها در عرض فاصله تخليه مي‌شود. اين الكترونها انرژي لازم جهت شكستن مولكول‌هاي اكسيژن را فراهم آورده و باعث ايجاد ازن مي‌شوند.
2-1- اجزاي سيستم
همانطوري كه در شكل 4 ديده مي‌شود، سيستم تصفيه آب با ازن داراي چهار جزء اصلي است: يك سيستم تغذيه گاز، يك سيستم مولد ازن، سيستم تماس با ازن و سيستم تجزيه گازهاي نامطلوب.
وظيفه سيستم تغذيه گاز آن است كه گاز اكسيژن خشك و تميز را به سيستم مولد تحويل دهد. در سيستم تماس با ازن نيز گاز غني از ازن با آبي كه بايد تصيفه شود در تماس قرار گرفته و زمان تماس لازم جهت ضدعفوني كردن (يا واكنشهاي ديگر) در اختيار آنها قرار داده مي‌شود. در مرحله نهايي نيز چون ازن يك گاز سمي است بايد غلظت آن به حد كمتر از حد خطرناك رسانده شود. در بعضي از تصفيه‌خانه‌ها، گاز ناخواسته كه غني از ازن است به ابتداي قسمت تماس برگشت داده مي‌شود تا از مصرف ازن كاسته شود بعضي از سيستمها نيز داراي يك بخش سرمايش ناگهاني مي‌باشند تا ازن باقيمانده در محلول را نيز حذف كنند.
3- استفاده از ازن براي تصفيه آب و فاضلاب
3-1- تاريخچه ازن در اروپا و آمريكا
در سال 1893 ازن براي اولين بار در Oudshoorn هلند براي تصفيه آب مورد استفاده قرار گرفت. در اروپا از اين ماده بنحو وسيعي در ضدعفوني كردن و اكسيداسيون آب آشاميدني استفاده مي‌شود ولي سرعت رشد آن در آمريكا كمتر شده است. در سال 1987 تصفيه‌خانه لس‌آنجلس با ظرفيت 3/2 ميليون مترمكعب در روز با سيستم ازن به بهره‌برداري رسيد. از اوايل دهه 1990 در آمريكا حدود 40 تصفيه‌خانه آب از ازن در تصفيه آب آشاميدني استفاده مي‌كرده‌اند. رشد اين موضوع بحدي بوده است كه در اواخر دهه 1990 تعداد اين تصفيه‌خانه‌ها به بيش از 260 واحد رسيده است.
در تصفيه آب از ازن براي ضدعفوني كردن و اكسيداسيون تركيبات موجود در آب استفاده مي‌شود . در گذشته از ان در ابتدا با اهدافي غير از ضدعفوني كردن استفاده شده است كه در اين مورد مي‌توان به حذف رنگ و كنترل بو و مزه اشاره داشت. امروزه با توجه به افزايش استانداردهاي آب و تصويب ضوابطي در مورد محصولات جانبي از ضدعفوني كردن (DBP)، استفاده از ازن با هدف ضدعفوني كردن نيز شديداً در حال گسترش است.
3-2- تاريخچه تصفيه آب با ازن در ايران
در سال 1377به دليل افزايش روزافزون آلودگي رودخانه كارون در استان خوزستان كه باعث ايجاد طعم و بوي نامطبوع در آب رودخانه شده بود، تصميم گرفته شد تجهيزات ازن زني در تصفيه‌خانه آب شماره يك شهر اهواز نصب و مورد بهره‌برداري قرار گيرد. طبق اطلاعات جمع‌آوري شده اين تجهيزات پس از حدود 140 روز از شروع بهره‌برداري از مدار خارج شدند كه دليل آن نيز خوردگي پوسته خارج مولد ازن عنوان شد. اين موضوع به همين وضعيت باقي ماند تا اينكه مجدداً در تابستان سال 1379 با تعويض ژنراتور ازن، تجهيزات توليد و تزريق ازن درمدار بهره‌برداري قرار گرفت.
همانطوري كه ذكر شد هدف اصلي در كاربرد ازن در اين تصفيه‌خانه، اكسيد كردن تركيبات ناخواسته توسط ازن بود كه باعث بهبود كيفيت آب بخصوص از لحاظ طعم و بو بوده است كه ضمناً گندزدايي 100 درصدي را نيز بهمراه داشته است.
البته درگذشته دور نيز در همدان از سيستم ازن استفاده شده است ولي امروزه در مدار بهره‌برداري قرار ندارد. با توجه به بررسي‌هاي انجام شده سومين تصفيه‌خانه‌اي كه از ازن براي تصفيه آب شهري استفاده كرده است، تصفيه خانه باباشيخ علي در اصفهان است. با توجه به بعضي از مشكلاتي كه در كشور در ارتباط با ازن بوجود آمده بود، مسؤولان تصفيه‌خانه اصفهان ابتدا يك دستگاه كوچك توليد ازن خريداري كردند (با ظرفيت 20 گرم ازن در ساعت) كه در پايلوت خود نصب كردند و پس از اخذ نتايج مطلوب اقدام به خريداري دو واحد با ظرفيت 9 كيلوگرم ازن در ساعت شده است. بنا به اطلاعات كسب شده قيمت اين واحدها نيز 000/600 يورو بوده است.
درهمين راستا و با توجه به تغيير سياستهاي شركتهاي آب و فاضلاب به جايگزيني مواد ضدعفوني‌كننده و اكسيدكننده قويتر از كلر، قرار شده است كه در تصفيه‌خانه جديد همدان نيز از ازن استفاده شود و بقيه اين شركتها نيز به دنبال جايگزيني ازن با كلر هستند كه اين موضوع نشان‌دهنده بازار مناسبي براي مولدهاي ازن در كشور است.
در حال حاضر تعدادي از شركتهاي داخلي كه نمايندگي شركتهاي خارجي را دارند، در حال مونتاژ قطعات وارداتي سيستم ازناتور هستند.
4- تصفيه آب برج‌هاي خنك‌كن بوسيله ازن
حدوداً يك قرن است كه اكسيژن به شكل ازن شناخته شده است و قابليت بالاي آن براي گندزدايي آب نيز معلوم شده است. آب برج‌هاي خنك‌كننده بايد تصفيه شوند تا از ايجاد لايه‌هاي معدني و ميكروبي جلوگيري شود چون اين لايه‌ها مي‌توانند از كارآيي سطوح انتقال حرارت برج بكاهند. استفاده از ازن در تصفيه آب برج‌هاي خنك‌كن كار نسبتاً جديدي است كه در حال تعميم يافتن است. در اين قسمت سعي بر آن است كه تجربيات بكارگيري از يك چنين تكنولوژي در برج‌هاي خنك‌كن واقعي مورد بررسي قرار گرفته و نتايج و مزاياي آن بيان شد.
4-1- مكانيزم صرفه‌جويي انرژي و جلوگيري از ايجاد بيوفيلم در تجهيزات برج خنك‌كن تر
در سيستم تصفيه آب برج خنك‌كن به كمك ازن، هواي محيط ابتدا فشرده شده و سپس خشك شده و يونيزه مي‌شود تا ازن توليد شود. اين ازن به آب گردشي برج افزوده مي‌شود و در عرض چنددقيقه باكتري، جلبك و ويروسهايي را كه در محيط آبي برج زندگي مي‌كنند را نابود مي‌كند. اين كار داراي چند مزيت مهم است. بايد توجه داشت كه گاهي ميكروارگانيزم‌هايي وجود دارند كه براي سلامتي انسان خطرآفرين هستند مثل Legionella Pneumophila كه باعث بيماري لژيونر مي‌شود و غالباً در برج‌هاي خنك‌كن ديده شده‌اند. بعلاوه ميكروارگانيزم‌ها تمايل دارند كه به صورت بيوفيلم در گوشه و كنار سيستم خنك‌كننده تجمع يابند و از بازده انتقال حرارت بكاهند كه اينكار باعث افزايش مصرف انرژي و نيز افزايش هزينه‌هاي تعمير و نگهداري مي‌شود.
يكي از مشكلات ديگر تشكيل رسوبات است كه به خوبي به بيوفيلم مي‌چسبند . اين رسوبات نيز مي‌توانند از كارايي انتقال حرارتي كاسته و مشكلاتي براي سلامتي انسان ايجاد كنند.
روش مرسوم تصفيه آب برج خنك‌كن، استفاده از تصفيه با مواد شيميايي و بلودان كردن آب با هدف كاستن از سطح ناخالصي‌ها است. اين روش باعث افزايش هزينه راهبري و تعمير و نگهداري برج‌هاي خنك‌كن مي‌شود. هر چند اگر از سيستم ازن نيز استفاده شود به بعضي از مواد شيميايي نياز است. ولي با اين وجود سيستم ازن باعث كاهش مقدار و هزينه مواد شيميايي مي‌شود.
4-2- انتخاب تكنولوژي
طي بيست سال گذشته، تصفيه با ازن به يكي از تكنولوژي‌هاي با صرفه از لحاظ انرژي تبديل شده است. در اين بخش سعي بر آن است كه با بررسي نتايج و تجربيات موضوع روشن‌تر شود.
در يك تحقيق خارجي از اطلاعات سازندگان ، مصرف‌كنندگان ، شركتهاي بازرگاني، مؤسسات تحقيقاتي و ديگر قسمت‌هاي دخيل در اين تكنولوژي استفاده شده است. در اين بررسي‌ها مصرف انرژي، هزينه و مزاياي زيست‌محيطي مورد توجه قرار گرفته‌اند. به علاوه تكنولوژي‌هاي مختلف از اين لحاظ كه تازه وارد بازار شده‌اند و يا قبلاً جواب خود را به صورت عملي داده باشند، تقسيم‌بندي شده‌اند و مواردي مورد توجه بوده‌اند كه جواب خود را به صورت عملي ارايه داده باشند. براين اساس روش تصفيه آب برج به كمك ازن مناسب تشخيص داده شد.
4-3- پتاسيل‌هاي اين روش
طي بيست سال گذشته بهبود سيستمها باعث شده است كه بتوان مولدهاي تجاري ازن را در اندازه‌هاي كوچك بنحوي ساخت كه علاوه بر آنكه از لحاظ اقتصادي به صرفه است، سيستم قابل اعتمادي نيز باشد. هر چند استفاده از ازن در تصفيه آب برج خنك‌كن كار جديدي است ولي به دليل مزاياي آن، بازار روبه رشدي دارد. نصب و راهبري اين سيستم مناسب بوده و تعداد باكتري‌ها كاهش يافته و در نتيجه تشكيل بيوفيلم روي سطوح انتقال حرارت كاهش مي‌يابد. كاهش مصرف انرژي، افزايش بازده عملياتي و كاهش امور مربوط به تعمير و نگهداري علاوه بر صرفه‌جويي در هزينه‌ها، داراي منافع زيست‌محيطي نيز هستند چون فاضلاب حاصل از بلودان نيز يكي از مسايل مهم است.
4-4- كاربرد
دلايل زيادي وجود دارد كه باعث جلب توجه بسوي ازن مي‌شود كه در اين باره مي‌توان به بالا بودن هزينه مواد شيميايي و يا خطيربودن مديريت اين مواد اشاره كرد و يا هنگامي‌كه هزينه تخليه فاضلاب به محيط زيست زياد بوده و يا اينكه قوانين بنحوي است كه فاضلاب بلودان بايد پيش از تخليه مورد تصفيه قرار گيرد . اين تكنولوژي حتي براي برج‌هاي خنك‌كن متصل به سيستم تهويه مطبوع و نيز فرآيندهاي صنعتي سبك نيز قابل بكارگيري است.
سازندگان مدعي هستند كه از اين سيستم در برج‌هاي خنك‌كن چوبي و فلزي با ظرفيتهاي ton 1000-60 مي‌توان استفاده كرد. در استفاده از تكنولوژي ازن چهار ضابطه‌اي فني بايد مورد توجه قرار گيرد:
- كيفيت آب جبراني كه افزوده مي‌شود تا جايگزين آب از دست رفته طي تبخير و بلودان باشد (سختي و ميزان مواد معدني از عواملي هستند كه در كارآيي تاثيرازن دخيل مي‌باشند).
- دماي عملياتي مبدل حرارتي (اگر اين دما بيش از حد زياد باشد، ازن سريعاً و قبل از اثرگذاري از بين مي‌رود).
- ميزان در معرض خوردگي بودن مواد (ميزان جايگزين‌هاي آنها و نيز محافظت‌هاي اضافي در برابر خوردگي).
- محيط عملياتي برج خنك‌كن (وجود آشغال و مواد آلي اضافي موجب مصرف ازن پيش از گندزدايي آب مي‌شود).
مطالعات «غربالي» و تجزيه و تحليل اقتصادي نيز بايد قسمتي از فرآيند تصميم‌گيري باشد. البته برج‌هاي خنك‌كننده متصل به چيلر كه در فرآيندهاي صنعتي سبك مورد استفاده قرار مي‌گيرند به همراه سيستمهاي تهويه مطبوع تجاري فقط يكي از مثال‌هاي مناسب هستند.
در كشور ما نيز تحقيقي در زمينه مزاياي استفاده از سيستم ازن در برج‌هاي خنك‌كن با عنوان «بررسي عملكرد و ميزان تلفات انرژي برج‌هاي خنك‌كن پالايشگاه اصفهان» انجام شده است . دراين تحقيق بررسي اقتصادي سيستم توليد ازن جهت كاهش بلودان برج‌هاي خنك‌كن پالايشگاه اصفهان صورت گرفته است. براساس محاسبات انجام شده در اين تحقيق، استفاده از سيستم توليد ازن سالانه حدود 780 هزار مترمكعب در مصرف آب و حدود 117 هزار دلار در هزينه عملياتي برج‌هاي اين پالايشگاه صرفه‌جويي به دنبال خواهد داشت. ضمناً برآورد اقتصادي صورت گرفته نشان مي‌دهد كه زمان بازگشت سرمايه حدود يك سال خواهد بود.
5- تصفيه فاضلاب‌هاي صنعتي با ازن
واكنش ازن (o3) در فاضلاب را مي‌توان به دو دسته تقسيم‌بندي كرد: واكنشهاي مستقيم ازن و تجزيه ناشي از راديكالهاي آزاد. براين اساس در محلول‌هاي خالص تجزيه ازن بصورت زير است:
واكنشهاي مستقيم ازن نسبت به راديكالهاي آزاد هيدروكسي بسيار انتخاب‌گر و كند است. سرعت واكنش راديكالهاي هيدروكسي (OH*) معمولاً يك ميليون تا يك ميليارد برابر سرعت واكنشهاي ازن است. اين راديكال‌ها از پتانسيل اكسيداسيون بسيار زيادتر و خاصيت انتخاب‌گري بسيار كمتر نسبت به ازن برخوردارند. از اين رو به نظر مي‌رسد كه ذره فعال اصلي در تخريب مواد سمي آلي، راديكالهاي آزاد توليد شده هنگام تجزيه ازن باشند.
در فرآيندهاي اكسيداسيون پيشرفته (AOP) ، تجزيه ازن با هدف افزايش غلظت راديكالهاي هيدروكسي تشديد مي‌شود تا اكسيداسيون مواد آلي خطرناك افزايش يابد. گروهي از اين فرآيندهاي پيشرفته كه با ازن تلفيق مي‌شوند تا تشكيل اينگونه راديكال‌ها افزايش يابد عبارتند از: پراكسيدهيدروژن، اشعه UV و PH بالا بايد توجه داشت كه ازن‌زني PH بالا جهت اكسيداسيون آمونياك، تجزيه سيانيد و ترسيب فلزات سنگين بسيار مؤثر است.
6- حذف فلزات سنگين در فاضلاب‌هاي صنعتي
مي‌توان از ازن جهت اكسيداسيون فلزات سنگيني كه به راحتي اكسيده مي‌شوند، استفاده كرد. از اين فلزات مي‌توان به آرسنيك، آلومينيوم، سرب، نيكل، كروم، مس، كبالت، باريم، روي، كادميوم و كمپلكس‌هاي آلي اين فلزات اشاره كرد. در تحقيقي نشان داده شده است كه قسمت اعظمي ازاين فلزات با قليايي كردن شرايط توسط آهك حذف مي‌شود و فلزات محلول باقيمانده نيز مي‌توانند توسط ازن راسب شوند. اين تصفيه كه تلفيقي از آهك‌زني و ازن است مي‌تواند آلومينيوم، كادميوم، كروم، كبالت، مس، آهن، سرب، منگنز، نيكل و روي را با بازده 5/99 درصد حذف كند.
در اين سيستم از فيلتراسيون در قبل و بعد از ازن‌زني استفاده مي‌شود. فيلتر اول وظيفه حذف مواد معلق خروجي از استخرهاي ته‌نشيني را برعهده دارد چون مواد معلق باعث افزايش قابل توجه مصرف ازن مي‌شوند و ازاين رو جهت صرفه‌جويي در مصرف ازن، فيلتراسيون امري ضروري است. فيلتر دوم وظيفه حذف فلزات و نيز كمپلكس‌هاي فلزي محلول را كه توسط ازن اكسيده شده‌اند، برعهده دارد. البته هر دو فيلتر از نوع ماسه‌اي مي‌باشند.
مهندس عبداله مصطفايي
مطالب تصادفی:
دستورالعمل بهره برداری و نگهداری از شبکه های جمع آوری فاضلاب شهری - یکشنبه هفدهم بهمن 1389
کلیات تصفیه فاضلاب - یکشنبه هفدهم بهمن 1389
آلودگی های آب - شنبه شانزدهم بهمن 1389
دستورالعمل حفاظت و ایمنی کار در بهره برداری و نگهداری تاسیسات برقی و مکانیکی ایستگاه های پمپاژ و چاه - شنبه شانزدهم بهمن 1389
خواص غیرعادی آب - شنبه شانزدهم بهمن 1389
طرح تصفیه خانه فاضلاب شهر مراغه - شنبه شانزدهم بهمن 1389
آزمايش التور در آب و فاضلاب - جمعه پانزدهم بهمن 1389
راهنمای ثبت گزارش روزانه بهره برداری تصفیه خانه آب ( سیستم های پولساتور - اکسیلاتور-انعقاد ) - جمعه پانزدهم بهمن 1389
آب - جمعه پانزدهم بهمن 1389
روش های خالص سازی آب با به کارگیری فناوری نانو - پنجشنبه چهاردهم بهمن 1389
20 نکته در مورد آب - پنجشنبه چهاردهم بهمن 1389
شوری در خاک و آب - پنجشنبه چهاردهم بهمن 1389
آب معدني - پنجشنبه چهاردهم بهمن 1389
سیستم زهکشی چند جریانه آب و فاضلاب - پنجشنبه چهاردهم بهمن 1389
مطالبی از دنياي آب - پنجشنبه چهاردهم بهمن 1389
زلزله و آلودگي آب هاي زيرزميني - پنجشنبه چهاردهم بهمن 1389
تاریخچه شرکت آب و فاضلاب استان کهگیلویه و بویر احمد - پنجشنبه چهاردهم بهمن 1389
بتن ریزی در زیر آب - پنجشنبه چهاردهم بهمن 1389
گیاه پالایی - پنجشنبه چهاردهم بهمن 1389
راهنمای بهره برداری از حوضهای زلال ساز مرکب (نوع پولساتور) - پنجشنبه چهاردهم بهمن 1389
PCBs - پنجشنبه چهاردهم بهمن 1389
بالانتلیوم کولای - چهارشنبه سیزدهم بهمن 1389
شیگلا shigella - چهارشنبه سیزدهم بهمن 1389
آرسنيك - چهارشنبه سیزدهم بهمن 1389
مجموعه مستندات علمی و اجرایی ( دستورالعمل ، استاندارد و ... ) بخش کنترل کیفیت و بهداشت آب و فاضلاب ش - چهارشنبه سیزدهم بهمن 1389
تصفیة فاضلاب و محیط زیست - چهارشنبه سیزدهم بهمن 1389
تصفية فاضلاب بهداشتي - سه شنبه دوازدهم بهمن 1389
دستورالعمل برآورد و تخمین آب به حساب نیامده غیرفیزیکی - سه شنبه دوازدهم بهمن 1389
پمپ های فاضلاب - سه شنبه دوازدهم بهمن 1389
آیا می دانید تصفیه آب و فاضلاب - دوشنبه یازدهم بهمن 1389
معرفی رشته عمران - آب و فاضلاب - دوشنبه یازدهم بهمن 1389
كاربرد GIS در صنعت آب و فاضلاب - دوشنبه یازدهم بهمن 1389
آشنایی با پدیده ضربه قوچ - دوشنبه یازدهم بهمن 1389
دستورالعمل فشارسنجی و رسم خطوط هم فشار - دوشنبه یازدهم بهمن 1389
دستگاه هاي فيلتر شني تحت فشار - دوشنبه یازدهم بهمن 1389
کنتور آب - دوشنبه یازدهم بهمن 1389
انواع تصفیه فاضلاب - دوشنبه یازدهم بهمن 1389
انواع سیستم لوله کشی - دوشنبه یازدهم بهمن 1389
خوردگی در لوله ها - دوشنبه یازدهم بهمن 1389
تصفیه آب به روش مغناطیسی - دوشنبه یازدهم بهمن 1389
نگاهي به وضعيت منابع آب در ايران و جهان - دوشنبه یازدهم بهمن 1389
خوردگی چیست؟ - دوشنبه یازدهم بهمن 1389
شهرهاي زيستي - دوشنبه یازدهم بهمن 1389
قانون نظام مهندسی و كنترل ساختمان - دوشنبه یازدهم بهمن 1389
بررسی ایمن سازی در سدهای قوسی - دوشنبه یازدهم بهمن 1389
صرفه جویی در مصرف آب - دوشنبه یازدهم بهمن 1389
مقاوم سازی لرزه ای تاسیسات آب شهری - دوشنبه یازدهم بهمن 1389
سيستم هاي مهندسي تصفيه آب و فاضلاب شهری - دوشنبه یازدهم بهمن 1389
زهکشی چيست و چگونه؟ - یکشنبه دهم بهمن 1389
سپتیک تانک - یکشنبه دهم بهمن 1389
دبي نمك عبودي از غشا به داخل محفظه آب تصفيه شده - شنبه چهارم اردیبهشت 1389
هدایت ویژه آب - شنبه چهارم اردیبهشت 1389
شاخص های بصری لجن فعال - جمعه سوم اردیبهشت 1389
دبي آب تصفيه شده (دبي محصول) Qw در اسمز معكوس - جمعه سوم اردیبهشت 1389
اصطلاحات مهم در اسمز معكوس - پنجشنبه دوم اردیبهشت 1389
courses in water resource eng - پنجشنبه دوم اردیبهشت 1389