با افزایش آلودگی منابع آب، پیچیدهتر شدن ترکیبات آلاینده و سختگیرانهتر شدن استانداردهای بهداشتی، استفاده از روشهای پیشرفته تصفیه آب بیش از گذشته مورد توجه قرار گرفته است. در این میان، گاز ازن ( O₃) بهعنوان یکی از قویترین اکسیدکنندهها، نقش کلیدی در تصفیه آب شرب، فاضلاب شهری و پسابهای صنعتی ایفا میکند. ازن زنی به دلیل قدرت بالای گندزدایی، حذف بو و طعم، اکسیداسیون آلایندههای آلی مقاوم و عدم تولید محصولات جانبی خطرناک، بهعنوان جایگزین یا مکمل روشهای سنتی مانند کلرزنی شناخته میشود.
گاز ازن چیست و چگونه تولید میشود؟
ازن شکل ناپایدار و سهاتمی اکسیژن است که با اعمال انرژی الکتریکی یا تابش UV به اکسیژن تولید میشود. به دلیل ناپایداری بالا، ازن باید در محل مصرف (On-site) تولید شود و امکان ذخیرهسازی طولانیمدت ندارد. همین ویژگی باعث میشود که ازن پس از انجام واکنشهای اکسیداسیون، به اکسیژن تبدیل شده و اثری ماندگار و مضر در آب باقی نگذارد.
مکانیسم عملکرد ازن در تصفیه آب
ازن از دو مسیر اصلی در تصفیه آب عمل میکند:
- اکسیداسیون مستقیم: واکنش مستقیم مولکول ازن با آلایندهها
- اکسیداسیون غیرمستقیم: تولید رادیکالهای آزاد هیدروکسیل که قدرت تخریبی بسیار بالایی دارند
این دو مکانیسم باعث میشوند ازن بتواند ترکیبات آلی پیچیده، میکروارگانیسمها، ویروسها، رنگ، بو و طعم نامطلوب را با راندمان بسیار بالا حذف کند.
کاربردهای گاز ازن در تصفیه آب شرب
1. گندزدایی و ضدعفونی آب آشامیدنی
ازن یکی از قویترین مواد گندزداست و توانایی نابودی:
- باکتریها
- ویروسها
- انگلها (مانند ژیاردیا و کریپتوسپوریدیوم)
را در زمان تماس کوتاه دارد و همچنین قدرت گندزدایی ازن چندین برابر کلر است.
2. حذف بو و طعم نامطلوب آب
ترکیبات مولد بو و طعم مانند:
- جلبکها
- ترکیبات فنولی
- سولفیدها
بهراحتی توسط ازن اکسید شده و کیفیت حسی آب به طور قابل توجهی بهبود مییابد.
3.حذف رنگ و کدورت
ازن با شکستن ساختار ترکیبات رنگزا و کمک به لختهسازی بهتر، نقش مؤثری در کاهش کدورت و شفافسازی آب دارد.
کاربرد ازن در تصفیه فاضلاب شهری
1. تصفیه پیشرفته(Tertiary Treatment)
در مراحل نهایی تصفیه فاضلاب، ازن برای:
- کاهش COD و TOC
- حذف میکروآلایندهها
- گندزدایی نهایی
به کار میرود و کیفیت پساب خروجی را برای تخلیه به محیط زیست یا استفاده مجدد (Reuse) بهبود میبخشد.
2. حذف ترکیبات دارویی و هورمونی
ازن توانایی بالایی در تخریب:
- داروها
- آنتیبیوتیکها
- هورمونها
دارد؛ ترکیباتی که روشهای بیولوژیکی معمول قادر به حذف کامل آنها نیستند.
کاربردهای ازن در تصفیه آب و فاضلاب صنعتی
1. صنایع غذایی و نوشیدنی
- ضدعفونی آب فرایندی
- شستوشوی تجهیزات (CIP)
- افزایش ماندگاری محصولات
ازن بدون باقیمانده شیمیایی، گزینهای ایدهآل برای صنایع غذایی است.
2.صنایع نساجی
در حذف:
- رنگهای آلی مقاوم
- COD بالا
- ترکیبات آروماتیک
ازن نقش کلیدی دارد و باعث کاهش مصرف مواد شیمیایی دیگر میشود.
3. صنایع پتروشیمی و شیمیایی
ازن برای اکسیداسیون ترکیبات پیچیده و سمی، بهعنوان یک راهکار پیشرفته تصفیه پساب به کار میرود.
مزایای استفاده از گاز ازن در تصفیه آب
1. قدرت اکسیدکنندگی بسیار بالا
ازن قویتر از کلر و کلرامین بوده و در مدتزمان کوتاه واکنش میدهد.
2. عدم تولید محصولات جانبی خطرناک
برخلاف کلر، ازن باعث تولید تریهالومتانها (THMs) و ترکیبات سرطانزا نمیشود.
3. بهبود کیفیت حسی آب
طعم، بو و شفافیت آب به طور چشمگیری افزایش مییابد.
4. سازگاری با محیط زیست
ازن پس از واکنش به اکسیژن تبدیل میشود و آلودگی ثانویه ایجاد نمیکند.
5. کاهش مصرف مواد شیمیایی
استفاده از ازن باعث کاهش نیاز به کلر، منعقدکنندهها و مواد شیمیایی دیگر میشود.
مقایسه ازن با کلر در تصفیه آب
| پارامتر | ازن | کلر |
| قدرت گندزدایی | بسیار بالا | متوسط |
| زمان تماس | کوتاه | طولانی |
| محصولات جانبی | ندارد | دارد |
| باقیمانده در آب | ندارد | دارد |
| اثر بر طعم و بو | بهبوددهنده | گاهی منفی |
نقش ازن در سیستمهای ترکیبی تصفیه آب
در بسیاری از تصفیهخانهها، ازن بهصورت ترکیبی با:
- فیلتر شنی
- کربن فعال
- اسمز معکوس (RO)
استفاده میشود. ازن با کاهش بار آلی و میکروبی ورودی، باعث افزایش عمر فیلترها و ممبرانهای RO میشود.
ملاحظات ایمنی در استفاده از ازن
با وجود مزایای فراوان، ازن گازی سمی در غلظتهای بالا است و باید:
- سیستمهای ایمنی مناسب
- تهویه استاندارد
- سنسور نشت ازن
در طراحی و بهرهبرداری لحاظ شود.
آینده استفاده از ازن در تصفیه آب
با توسعه فناوریهای:
- ژنراتورهای کممصرف
- سیستمهای کنترل هوشمند
- ترکیب ازن با UV و AOP
استفاده از ازن در تصفیه آب و فاضلاب در حال گسترش است و بهعنوان یکی از ستونهای تصفیه پیشرفته شناخته میشود.
جمعبندی نهایی
گاز ازن بهعنوان یک فناوری پیشرفته، پاک و بسیار مؤثر، نقش حیاتی در تصفیه آب شرب، فاضلاب شهری و پسابهای صنعتی دارد. قدرت بالای اکسیداسیون، حذف میکروآلایندهها، بهبود کیفیت آب و سازگاری زیستمحیطی، ازن را به یکی از بهترین گزینهها در سیستمهای نوین تصفیه آب تبدیل کرده است. با طراحی مهندسی صحیح و رعایت الزامات ایمنی، استفاده از ازن میتواند گامی مؤثر در تأمین آب سالم و پایدار برای آینده باشد.
سوالات متداول
بله در صورت طراحی و بهرهبرداری صحیح، استفاده از ازن کاملاً ایمن است. ازن پس از انجام واکنشهای گندزدایی و اکسیداسیون، به اکسیژن تبدیل میشود و هیچ ماده شیمیایی مضری در آب باقی نمیگذارد. به همین دلیل در بسیاری از تصفیهخانههای آب شرب پیشرفته دنیا استفاده میشود.
در بسیاری از کاربردها، ازن میتواند جایگزین یا مکمل کلر باشد. با این حال، چون ازن باقیمانده گندزدا در آب ایجاد نمیکند، در برخی سیستمها از ترکیب ازن و مقدار کمی کلر برای حفظ ایمنی شبکه توزیع استفاده میشود.
هزینه سرمایهگذاری اولیه سیستم ازن ممکن است بالاتر از روشهای سنتی باشد، اما به دلیل کاهش مصرف مواد شیمیایی، بهبود راندمان تصفیه و کاهش هزینههای بهرهبرداری بلندمدت، از نظر اقتصادی مقرونبهصرفه محسوب میشود.
ازن با کاهش بار میکروبی و آلی آب ورودی، باعث کاهش گرفتگی (Fouling) غشاهای RO میشود و در نتیجه عمر مفید ممبرانها افزایش یافته و هزینههای شستشو و تعویض کاهش مییابد.
بله، چون ازن در غلظتهای بالا سمی است، استفاده از سیستمهای تهویه مناسب، سنسور نشت ازن و طراحی ایمن اتاق ژنراتور ازن الزامی است.
