ازن ژنراتور 

ازن یک گاز ناپایدار است و هنگامیکه مولکول اکسیژن به اکسیژن اتمی شکسته می شود تولید می گردد. ازن را می توان از طریق الکترولیز، واکنش فنوشیمیایی یا واکنش پرتو شیمیایی و از طریق تخلیه ی الکتریکی تولید کرد. ازن اغلب توسط نور فرابنفش و در هنگام رعد و برق تولید می شود. ازن در دمای اتاق یک گاز آبی رنگ با بویی زننده است. پایداری آن در هوا بیش از پایداری آن در آب است اما در هر دو مورد در حد چند دقیقه خواهد بود. بیشتر پیشرفت های تکنولوژی ازن ژنراتور در صنعت آب شرب رخ داده است که استفاده از ازن ژنراتور در آن رایج است.

ازن
ازن ژنراتور

بیشتر این پیشرفت های حاصل شده در زمینه ی تجهیزات و طراحی در تصفیه خانه های فاضلاب نیز قابل استفاده است.

در مقوله ی هزینه ی سرمایه گذاری استفاده از سیستم ازن ژنراتور، هزینه تولید ازن بهمراه هزینه ی تامین اکسیژن با خلوص بالا معمولا خیلی بیشتر از گاز کلر و هیپوکلریت محلول است. در عوض هزینه ی مخزن تماس ازن نسبت به مخزن تماس کلر خیلی کمتر بوده و سیستم کلرزدایی نیز حذف می شود.

بیشتر هزینه ی راهبری و نگهداری ازناسیون مربوط به برق مصرفی است.در واقع 48 گرم ازن معادل 71 گرم کلر، قدرت اکسیداسیون دارد.

ازن نسبت به کلر و پرتو فرابنفش مزیت هایی دارد:

مثلا اینکه قادر است ترکیبات مختل کننده ی متابولیسم و سایر آلاینده های جزیی مانند فرآورده های دارویی مراقبتی را حذف کند و باعث افزایش اکسیژن محلول در پساب شود.

از میان سه فناوری تثبیت شده، ازن در تصفیه ی فاضلاب کمتر به کار رفته است . در نتیجه در برخی زمینه ها مانند بازدهی گندزدایی، اثر ازن بر پارامترهای کیفی پساب و راهبری آن خلا اطلاعاتی وجود دارد.

در حال حاضر اطلاعات بسیار کم در دست است.

  • موثر بودن ازن در غیرفعال نمودن برخی از پاتوژن های خاص موجود در پساب ( مانند کیست تک یاخته و نماتودها )
  • تاثیر کیفیت پساب بر بازدهی گندزدایی وطراحی
  • پارامترهای مهم در غیرفعال نمودن پاتوژن ها و کنترل فرآیند ( غلظت ازن، زمان تماس و دز ازن منتقل شده)
  • احتمال رشد مجدد پاتوژن ها بعد از ازناسیون
  • مکانیسم واکنش و سرنوشت ترکیبات واسطه و فرآورده های جانبی گندزدایی
  • سمیت نسبی ترکیبات ناشی از ازناسیون فاضلاب

چگونگی گندزدایی ازن ژنراتور

غیرفعال شدن باکتری ها توسط ازن به علت اکسیداسیون ترکیبات دیواره ی سلولی شامل گلیکوپروتئین ها، گلیکولیپیدها و برخی از اسیدهای آمینه مثل تریپتوفان است.

ازن
تاثیر ازن روی باکتری و ویروس

 

علاوه بر این، ازن می تواند با اثرگذاری بر گروه های سولفیدریل، فعالیت آنزیمی باکتری ها را مختل کند. ازن برای غیر فعال کردن ویروس ها، پایه های اتصال پوشش پروتئینی ویروس را شکسته یا تغییر می دهد.

ازن ژنراتور

ویروس با کمک این پایه های اتصال به دیواره ی سلول می چسبد.

فرضیه ی غیر فعال شدن کیست ها نیز آسیب رساندنازن بر دیواره ی خارجی کیست است. ازن باعث افزایش نفوذپذیری دیواره ی کیست نسبت به ازن محلول می شود که در نتیجه ی آن ازن می تواند به غشای پلاسما و هسته، ریبوزوم و سایر ترکیبات فراساختاری کیست آسیب برساند.

دوز مصرفی و باقی مانده ازن

برای پایش گندزدایی ازن از چند پارامتر استفاده می شود: دوز ازن مصرفی، دوز ازن منتقل شده و ازن باقی مانده.
کارایی گندزدایی با ازن همانند گندزدایی با کلر به ازن باقی مانده و زمان تماس وابسته است.

به منظور تطابق با مقررات گندزدایی، توانایی تهیه، راهبری و پایش ازن محلول حیاتی است در نتیجه عواملی که به تجزیه ی ازن شتاب می دهند نامطلوب است زیرا اگر ازن سریع تر تجزیه شود بایستی دوز به کار رفته ی ازن را افزایش داد و این عمل هزینه ی ازن زنی را افزایش می دهد.

سرعت تجزیه ی ازن فرآیند پیچیده ای است که از

آب تاثیر می پذیرد.

بسیاری از اجزای فاضلاب با ازن واکنش می دهند. بنابراین ازن به کار رفته بایستی به گونه ای تنظیم شود که باقی مانده ی ازن در دسترس برای گندزدایی کافی باشد. ترکیبات آلی و غیر آلی می توانند مقدارازن مورد نیاز را افزایش دهند. ترکیبات احیا شده ی غیر آلی مانند نیتریت، سولفید، آهن و منگنز توسط ازن اکسید می شوند.

مطالعات انجام شده بر روی اثرات رنگ و مواد آلی، بر گندزدایی ازنمتفاوت است.

مقادیر متداول ازن مورد نیاز برای رسیدن به استاندارهای مختلف کلیفرم های جریان خروجی در فاضلاب های مختلف بر مبنای زمان تماس 15 دقیقه
نوع فاضلابدز ازن، میلی گرم بر لیتر
استاندارجریان خروجی،MPN/100mL
دز ازن، میلی گرم بر لیتر
استاندارجریان خروجی،MPN/100mL
دز ازن، میلی گرم بر لیتر
استاندارجریان خروجی،MPN/100mL
دز ازن، میلی گرم بر لیتر
استاندارجریان خروجی،MPN/100mL
۱۰۰۰۲۰۰۲۳<۲/۲
فاضلاب خام۱۵-۴۰
جریان خروجی تصفیه اولیه۱۰-۴۰
جریان خروجی صافی چکنده۴-۱۰
جریان خروجی لجن فعال
۴-۸۴-۱۰۱۶-۳۰30-40
جریان خروجی لجن فعال صاف سازی شده۶-۸۴-۱۰۱۶-۲۵30-40
جریان خروجی به همراه نیتریفیکاسیون۳-۶۴-۶۸-۲۰18-24
جریان خروجی به همراه نیتریفیکاسیون و صاف سازی۳-۶۳-۸۴-۱۵15-20
جریان خروجی پس از میکروفیلتراسیون۲-۶۲-۶۳-۸4-8
اسمز معکوسNil۱-۲
جریان خروجی مخزن سپتیک تانک۱۵-۴۰
جریان خروجی صافی شنی متناوبی۴-۸۱۰-۱۵۱۲-۲۰۱۶-۲۵

غیر فعال شدن عوامل بیمار ی زای مختلف

تاثیر ازن بر باکتری ها متفاوت است و می تواند کل کلیفرم و کلیفرم های مدفوعی را همانند ویروس روده ای در پساب ثانویه غیر فعال کند. دوز ازن مصرفی معمولا در محدوده ی 2 و 15 میلی گرم در لیتر بوده و زمان تماس آن نیز بین 1 تا 30 دقیقه است.
اسپور باکتری ها در مقابل گندزدایی ازن مقاومت بیشتری دارند اما غلظت کمی از ازن می تواند تمامی اشکال میکروارگانیسم ها را غیرفعال کند.

معمولا ویروس ها نسبت به باکتری ها مقاومت بیشتری در مقابل گندزدایی ازن دارند. اما ازن با دوز 5 میلی گرم در لیتر و زمان تماس 5 دقیقه برای کاهش ویروس کفایت می کند.

ازن ژنراتور

تولید ازن فرآیند تثبیت شده ای است اما فناوری تولید و انحلال آن هنوز در حال پیشرفت و تکامل است. در 25 سال گذشته پیشرفت زیادی در ظرفیت تولید ازن حاصل شده است علاوه بر این، بازدهی تولید
ازن، کیفیت اکسیژن و طراحی سیستم تماس و انتقال ازن نیز پیشرفت کرده است.

نیازمندی های سیستم

قبل از گندزدایی با ازن ژنراتور، بایستی فاضلاب حداقل تصفیه ی ثانویه را طی کند. معمولا ازن زنی پساب ثانویه قادر است کیفیت پساب ثانویه را به سطحی برساند که معادل کیفیت استاندار شناگاه های طبیعی و استاندارهای کشاورزی ارائه شده باشد. در عین حال برای تامین استاندارهای سختگیرانه تر مانند مقررات قبل از ازن زنی شاید صاف سازی پساب نیز ضروری باشد.

با توجه به جنبه های ایمنی، تجهیزات سیستم ازن زنی معمولا بایستی در اتاق اختصاصی جداگانه ای باشد، ورودی های آن مستقل بوده، سیستم تهویه و گرمایش جداگانه داشته و عملیات کنترل صدا و غیره نیز در آن انجام شود. کارکنان راهبری و نگهداری و تجهیزات برقی بایستی از تماس با ازن خارج شده و از نشتی ها محافظت شوند. انجام تهویه نیز ضروری است تا دمای مناسب فراهم شده و هوای اشباع شده از ازن در شرایط نشتی تخلیه شود.

با توجه به قدرت بالای اکسیدکنندگی ازن، تمام مواد سازه های جریان ازن خروجی از ژنراتور باید در مقابل اکسیداسیون ازن مقاوم باشند( فولاد ضد زنگ 316 یا 316L ، شیشه، سرامیک، تفلون، یا پلی تترافلوئورو اتیلن).

اتصالات لوله ی گاز ازن بایستی جوشکاری شده و یا فلنچی باشد. لوله ی تامین کننده ی ازن بایستی در فاصله ی حداقل 5 فوتی بالاترین سطح ممکن آب درون مخزن تماس ازن حلقوی شود تا از برگشت جریان آب به داخل ژنراتور ازن جلوگیری کند زیرا برگشت آب می تواند حوادث خطرناک و پرهزینه ای ایجاد کند. یکی از جنبه های مثبت ازن زنی این است که مخزن تماس ازن برای گندزدایی از مخزن تماس کلر با اهداف یکسان گندزدایی خیلی کوچک تر و کم هزینه تر است.

متعلقات سیستم ازن ژنراتور

ازن گاز ناپایداری است و پس از تولید خیلی زود به اکسیژن عنصری تجزیه می شود و باید در محل استفاده، تولید شود.متعلقاتی سیستم ازن شامل موارد زیر است:

ازن ژنراتور

سیستم تامین اکسیژن، تبخیر کننده ی اکسیژن ( در سیستم های اکسیژن مایع) و ابزار پایش کیفیت گاز شامل آنالیز کننده های نقطه ی شبنم

ژنراتور ازن، واحد تامین انرژی و نمایشگرهای غلظت گاز ازن

مخزن تماس ازن، سیستم انتقال گاز خروجی از مخزن تماس و سیستم تخریب گاز ازن باقی مانده و نمایشگرهای گاز ازن

سیستم پایش غلظت گاز ازن و اکسیژن در هوای آزاد و سیستم کنترل آن ها

سیستم تامین اکسیژن

در سیستم ازن زنی موجود که برای تصفیه خانه های فاضلاب شهری و تصفیه خانه های آب طراحی می شوند. شکل غالب تامین اکسیژن به صورت اکسیژن با درجه ی خلوص بالا است که به عنوان اکسیژن مایع به محل تصفیه آورده می شوند و یا اینکه در محل با استفاده از تکنولوژی جداسازی اکسیژن اتمسفری تغلیظ می شود. اکسیژن مایع در مخازن یکپارچه ذخیره شده و قبل از ورود به ژنراتور ازن با استفاده از تبخیرکننده، اکسیژن مایع به اکسیژن گازی تبدیل می شوند.

یکی از مزایای اصلی ذخیره سازی و استفاده از اکسیژن مایع این است که می توان بر مبنای دبی مورد نیاز یا خواسته شده ی ازن تولیدی، مقدار جریان ورودی به ژنراتور ازن را نسبتا سریع تغییر داد.

ژنراتور ازن

ژنراتورهای ازن موجود و سیستم تامین انرژی آن در واقع نسل سوم فناوری تولید ازن هستند. ژنراتورهای ابتدایی معمولا قادر بودند که روزانه 250 پوند ازن تولید کنند و بازدهی آن ها در صورت استفاده از هوای خشک یک درصد وزنی و در صورت استفاده از گاز اکسیژن با خلوص بالا، 4 درصد وزنی بود.

در مقایسه، قابلیت ژنراتورهای ازن کنونی این است که قادرند تا 4 هزار پوند ازن در روز تولید نمایند و با استفاده از اکسیژن با خلوص بالا بازدهی آن 10 تا 12 درصد وزنی است.
پیشرفت فناوری ژنراتور ازن باعث کاهش چشمگیر هزینه ی انرژی مصرفی و مواد شیمیایی نسبت به نسل های قبلی شده است.

مخزن تماس ازن ژنراتور

مخزن تماس ازن معمولا یک سری محفظه ی انتقال ازن با جریان رو به پایین و یک سری محفظه ی واکنش با جریان رو به بالا را شامل می شود مانند شکل بالا، که در طی آن گاز ازن در آب حل شده و با توجه به زمان ماند، واکنش داده و گندزدایی می کند.

سیستم تخریب گاز خروجی

غلظت گاز ازن در جریان گاز خروجی تماس دهنده ی ازن معمولا بین 0/1 و 1 درصد حجمی خواهد بود ( بین 1000 و 10000ppm حجمی) ، که این مقدار به دوز ازن مورد نیاز، کارایی سیستم انتقال گاز، طراحی مخزن تماس و سایر عوامل بستگی دارد.

سادگی توسعه

اندازه ی سیستم ازن با دبی جریان متناسب است ، بنابراین با افزایش دبی طراحی تصفیه خانه ی فاضلاب شهری بایستی تعداد ژنراتورها را افزایش داد و متناسب با آن حجم اکسیژن مصرفی افزایش یافته و بایستی حجم مخزن گندزدایی را افزود.

مخاطرات بهداشتی و ایمنی راهبران

اولین نگرانی ایمنی سیستم ازن زنی، خود ازن است. ازن گاز خطرناکی است و باید براساس دستورالعمل به کار رود. براساس گزارشات، هنگامیکه غلظت ازن به حدود 240mg/l برسد، قابل انفجار است.

اگر ازن استنشاق شود باعث خشکی دهان، سرفه، سوزش بینی، گلو و سینه حتی در غلظت های بسیار پایین می شود. تماس با ازن می تواند باعث سختی تنفس، سردرد و خستگی شود.

ازن گازی سوزاننده با بوی تند است و در غلظت های بسیار پایین 0/01 تا 0/05ppm قابل تشخیص است.

براساس مقررات سازمان بهداشت و ایمنی شغلی حداکثر غلظت مجاز ازن در محیط کار با زمان تماس ۸ ساعته 0/1ppm حجمی است.

یکی دیگر از نگرانی های سیستم ازن، خطرات الکتریکی تجهیزات ازناسیون است. این سیستم ها پیچیده بوده و با ولتاژ برق بالا کار می کنند.

بنابراین تنها تکنسین های برق و مکانیک آموزش دیده و ماهر مجازند که این تجهیزات را راهبری و تعمیر نمایند.

تاثیرات ازن بر سیستم تصفیه ی موجود

اضافه کردن ازن بر سیستم های تصفیه فاضلاب موجود،بر فرآیند تصفیه اثر می گذارد. برای مثال، ازن باعث اکسیداسیون آهن و منگنز شده و تولید اکسیدهای غیر محلول می کند و باعث افزایش بار ورودی به صافی ها می شود و اگر ازن قبل از صاف سازی به کار رود باعث افزایش تناوب شست و شوی معکوس صافی ها می شود.

ازن با سایر اکسیدان ها نظیر کلرآمین ها واکنش می دهد. در عین حال افزودن ازن قبل از کلرزنی باعث کاهش کلرخواهی آب شده و اجازه می دهد که باقی مانده ی ترکیبات کلر پایدار شده و در غلظت های بسیار کمتر راهبری شوند.

این آرایش تصفیه باعث می شود که محصولات جانبی گندزدایی کلرینه (DBP) کمتر تشکیل شوند.

استفاده از ازن باعث تبدیل مواد آلی دیرگداز موجود در پساب به گونه های قابل تجزیه ی بیولوژیکی می شود که این امر باعث افزایش رشد زیستی شده و اکسیژن مورد نیاز بیولوژیکی BOD پساب تصفیه شده را بالا می برد.

ازن همچنین باعث افزایش مقدار اکسیژن محلول DO در پساب نهایی می شود. به ویژه هنگامیکه ازن به جای هوای خشک از اکسیژن با درجه ی خلوص بالا تولید می شود.

این امر باعث بهبود کیفیت پساب شده و نیازهای تخلیه ی پساب را برآورده می کند. اگر گندزدایی ناکافی باشد، بالا رفتن غلظت اکسیژن محلول در پساب می تواند منجر به رشد بیولوژیکی شود.


تاثیر اجزاء فاضلاب بر کاربرد ازن به منظور گندزدایی فاضلاب

جز تشکیل دهندهتاثیر
BOD و COD و TOC و ...ترکیبات آلی حاوی BOD و COD ممکن است نیاز به ازن را افزایش دهند. میزان تداخل به ساختار شیمیایی آن ها مربوط است.
مواد هیومیکبر درجه ی تجزیه ازن و نیاز به ازن تاثیرگذار می باشد.
روغن و چربیممکن است بر نیاز به ازن تاثیرگذار باشد.
TSS

نیاز به ازن را افزایش داده و موجب پوشاندن باکتری های داخل آن می شود
قلیائیتبدون تاثیر یا دارای تاثیر ناچیز
سختیبدون تاثیر یا دارای تاثیر ناچیز
آمونیاکبدون تاثیر یا دارای تاثیر ناچیز، ممکن است در PHبالا وارد واکنش شود
نیتریتتوسط ازن اکسید می شود
نیتراتممکن است منجر به کاهش اثربخشی ازن شود
آهنتوسط ازن اکسید می شود
منگنزتوسط ازن اکسید می شود
phبر سرعت تجزیه ازن تاثیرگذار است
تخلیه های صنعتیبا توجه به اجزا تشکیل دهنده , نیاز به ازن ممکن است به تغییراتی روزانه یا فصلی منجر شود.


مزایای ازن ژنراتور

  • مزایای استفاده از ازن ژنراتور در گندزدایی فاضلاب شامل موارد زیر است:
    گندزدایی موثر در غیرفعال کردن باکتری ها، ویروس ها، انگل و کیست انگل ها
  • زمان نسبتا کوتاه ( تقریبا 10 تا 15 دقیقه ) در حداکثر میزان جریان
  • تجزیه ی سریع و عدم نیاز به حذف باقی مانده ی مضر پس از ازن ژنراتور
  • افزایش کم TDS مرتبط با گندزدایی
  • عدم شکل گیری محصولات جانبی گندزدایی کلرینه
  • عدم رشد مجدد میکروارگانیسم ها بجز مواردی که توسط ذرات پوشانده شده اند
  • داشتن مشکلات ایمنی کمتر نسبت به کلر در هنگام حمل و نقل، زیرا ازن در محل تولید شده و مقدار ازن موجود در ژنراتورها، لوله های حامل ازن و مخزن تماس معمولا خیلی کمتر از یک درصد ظرفیت تولیدی روزانه ی سیستم ازن است.
  • افزایش غلظت اکسیژن محلول در پساب
  • کاهش معمول COD پساب و گاهی اوقات BOD
  • کمک به حذف رنگ، بو و آهن و منگنز
  • توانایی اکسید نمودن آلاینده های آلی نو پدید

معایب ازن ژنراتور

معایب استفاده از ازن ژنراتور در گندزدایی فاضلاب شامل موارد زیر است:

  • نیاز به تجهیزات پیچیده برای فراهم نمودن بازدهی بالای انتقال و تماس موثر به منظور گندزدایی
  • پیچیده تر بودن راهبری و نگهداری آن بیشتر برای واحدهای متوسط و بزرگ تصفیه فاضلاب مناسب است.
  • ازن ترکیبی بسیارواکنش پذیر و خورنده است و به ویژه باعث خوردگی لاستیک ها و واشرهای آب بند می شود، بنابراین نیازمند نگهداری دقیق است. در سیستم های ازن باید از پوشش سیمانی ضخیم با نفوذپذیری پایین به منظور پوشش کلاف آهنی سازه ها استفاده کرد و یا اینکه از مواد مقاوم به خوردگی مانند فولاد ضد زنگ استفاده نمود. این موارد باعث افزایش هزینه ی سرمایه گذاری می شود.
  • ازن موجود در جریان گاز خروجی باید تخریب شود تا کارکنان از مواجهه با غلظت های بالای ازن محافظت شوند زیرا ازن حتی در غلظت های خیلی کم به شدت سوزاننده و سمی است.
  • دوزاژ پایین ممکن است نتواند برخی از ویروس ها، اسپورها، و کیست ها را به طور موثر غیر فعال کند.
  • باقی مانده ی گندزدایی پایدار ندارد.
  • باقی مانده ی گندزدایی پایدار ندارد و در صورت نیاز به باقی مانده ی گندزدایی ممکن است به کلر نیاز داشته باشد.
  • برای ازن ژنراتور باید فاضلاب حداقل فرآیند تصفیه ی ثانویه را طی کند تا مقدار جامدات معلق و مواد آلی طبیعی کاهش یابد. بدلیل اینکه این مواد باعث افزایش ازن خواهی شده و کارایی ازن را می کاهند.
  • هزینه ی سرمایه گذاری آن از هیپوکلریت محلول با فرض موجود بودن حوضچه های تماس کلر، بیشتر است.
  • فرآورده های جانبی گندزدایی ازن ژنراتور

کاربرد ازن ژنراتور در صنایع مختلف:

ازن

کاربرد ازن ژنراتور در استخرهای شنا

  • از بین بردم میکروارگانیسم هایی که کلر توانایی از بین بردن آن ها را ندارد.
  • گندزدایی استخر بوسیله ازنهنگام استفاده از کلر بعنوان گندزدایی در آب استخر، کلر ترکیباتی را بوجود می آورد که بوی نامطلوبی دارد. در صورت استفاده از ازن این بو از بین می رود.
  • مقدار مصرف کلر کاهش می یابد.
  • آب استخر شفاف می شود.
  • سوختگی چشم که بر اثر مصرف کلر در آب ایجاد می شود، در صورت استفاده از ازن از بین میرود.
  • باعث لخته شدن ذرات معلق موجود در آب استخر می شود که با عبور از فیلتر حذف می شود.

کاربرد ازن ژنراتور در استخر پرورش ماهی

  • میکروارگانیسم ها و ویروس های موجود در آب را ازبین می برد.
  • ازن ژنراتورمقدار COD و BOD را کاهش می دهد.
  • مواد محلول در آب مانند آهن و منگنز و … را اکسید می کند.
  • آمونیاک موجود در آب را به نیترات تبدیل می کند.
  • باعث شفاف شدن آب استخر می شود و رنگ و بو را کاهش می دهد.
  • اکسید کردن ترکیبات فنلی که معمولا در مواد پاک کننده موجود است.

کاربرد ازن ژنراتور در صنایع غذایی

  • شستشو و ضدعفونی کردن بطری ها
  • کاربرد ازن در بسته بندی مواد غذاییباکتری زدایی میوه و سبزیجات طی حمل و نقل و توزیع
  • ضدعفونی کردن کامیون های حامل مواد غذایی
  • نگهداری گوشت و مرغ و ماهی و سایر مواد فاسد شدنی در یخ ازن دار
  • استرلیزه کردن یخچال های صنعتی

 

 

از ازن جهت گندزدایی پساب تصفیه خانه هایی که حاوی آنتی بیوتیک، ترکیبات ضد تب، تنظیم کننده لیپید و ترکیبات معطر است، می توان استفاده کرد. با استفاده از غلظت و زمان تماس مناسب هیچ ترکیب دارویی در فاضلاب باقی نخواهد ماند.

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

این قسمت نباید خالی باشد
این قسمت نباید خالی باشد
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.
شما برای ادامه باید با شرایط موافقت کنید