ازن ژنراتور

ازن گازی است بی رنگ، سمی، ناپایدار با بویی مخصوص و سوزآور در لایه استراتوسفر، خورشید مرتبا قسمتی از اکسیژن موجود در هوا را به ازن تبدیل می کند. ازنی که بدین شکل تولید می شود قابلیت جذب اشعه ماورای بنفش خورشید را دارد. همین لایه ازن است که حیات را بر روی زمین امکان پذیر می کند. از ازن ژنراتور برای باکتری زدایی و ضدعفونی کردن هوا و آب و مواد دیگر در فرآیندهای صنعتی استفاده می شود.

ازن مولکول بسیار فعالی است که قابلیت اکسیدزدایی بالایی دارد. همین قابلیت است که ازن ژنراتور را به یک ماده بسیار مفید جهت ضدعفونی کردن قابل توجه می سازد.

 

 

 

ازن ژنراتور صنعتی، گازی است که می توان با استفاده از اشعه ماورای بنفش و یا با ایجاد رعد و برق مصنوعی و گذرانیدن هوا از میان آن بوجود آورد. با گذراندن هوا از میان برق با ولتاژ بالا، اتم های موجود در مولکول اکسیژن از یکدیگر جدا شده، با مولکول اکسیژن دیگر ترکیب می شود و مولکولی از سه اتم اکسیژن به وجود می آورد که همان گاز ازن می باشد.

در واقع ازن به وسیله انرژی دادن به اکسیژن یا هوای خشک تولید می شود. میدان الکتریکی پرانرژی ( کرونا ) باعث واپاشی اکسیژن می شود. هر مولکول اکسیژن تولید شده با یک مولکول اکسیژن دیگر واکنش داده و یک مولکول ازن تولید می شود. این واکنش برگشت پذیر بوده و ازن به محض تشکیل به اکسیژن تجزیه می شود. سرعت این واکنش برگشتی در دمای بالای 35 درجه سانتیگراد بسیار زیاد است.

ازن به دو روش می تواند تولید شود:

• تابش UV
• تخلیه کرونا

تولید ازن به روش UV همان روشی است که ازن در اتمسفر بالایی تولید می شود. تابش UV ( کمتر از 200nm ) بوسیله یک لامپ تولید شده و از میان هوای خشک یا اکسیژن عبور داده می شود. ازن در اثر واکنش های شیمیایی تولید می شود. غلظت ازن تولید شده به این روش 0.25 درصد به مراتب کمتر از ازن تولید شده به روش تخلیه کرونا است. این روش فقط برای سیستم های کوچک مناسب بوده، هزینه ی سرمایه گذاری کمی لازم داشته و نگهداری آن نسبتا آسان است.

متداول ترین روش تولید ازن برای تصفیه خانه های آب، راکتور تخلیه کرونا است. این راکتور متشکل از دو الکترود قرار داده شده با فاضله از هم است. جریان با ولتاژ بالا در یک ماده ی دی الکتریک برقرار شده و گاز خوراک بین الکترودها جریان می یابد. غلظت ازن از 1 تا 3/5 درصد وزنی با خوراک هوای خشک و سرد تا 2 تا 7 درصد با خوراک اکسیژن متغیر است.

مزایای تولید ازن در محل

به دلیل کوتاه بودن طول عمر ازن ژنراتور باید این گاز را در محل تولید کرد. از مزایای تولید در محل این است که از مشکلاتی از قبیل حمل و نقل و یا نگهداری در انبار جلوگیری می شود. از دیگر مزایای این گاز این است که وقتی در محل تولید می گردد می تواند از غلظتی برابر با 200000ppm برخوردار شود. هرگاه این گاز در آب آزاد گردد، غلظت آن فقط به چند ppm تنزل می یابد و پس از اینکه قسمتی از گاز آزاد شده در آب، در نهایت به سطح آب و به هوای آزاد می رسد. به سختی می توان غلظت آن را بیش از 0.1 ppm اندازه گیری نمود و پس از مدت کوتاهی اثری از ازن در آب باقی نمی ماند.

ازن برای اولین بار در دهه ی نخست قرن بیستم برای گندزدایی منابع آب در فرانسه مورد استفاده قرار گرفت. کاربرد آن رفته رفته به چندین کشور اروپای غربی و نهایتا به آمریکای شمالی گسترش یافت. بیش از 1000 مورد تاسیسات گندزدایی با ازن در سراسر جهان وجود دارد که تقریبا تمامی آن ها به منظور گندزدایی منابع آب مورد استفاده می باشند. در حدود 200 مورد از تاسیسات در آمریکای شمالی در حال بهره برداری است. یکی از کاربردهای متداول دستگاه ازن ساز در تاسیسات از بین بردن عوامل ایجاد مزه، بو و رنگ است.

تاثیر ازن بر روی دیواره باکتری ها، 51% بیشتر از کلر و از نظر زمانی نیز 3100 برابر سریع تر از کلر عمل می کند.

ازن قابلیت کشتن و از بین بردن میکروارگانیسم های مختلف شامل انواع باکتری ها، قارچ ها، ویروس ها، مخمرها و جلبک ها را دارد. ازن در برابر کیت های پرتوزدایی چون ژیاردیا و کریپتوسپوریدیوم نیز موثر بوده که کلر فاقد این خاصیت است.

 

مزایای ازن

• ازن خاصیت بوزدایی داشته و خیلی سریع با اکثر میکروارگانیسم های تولید بو واکنش داده و آنها را اکسید می کند ولی کلر باعث ایجاد بو و طعم در آب می شود.
• ازن رنگ و کدورت آب را می گیرد.
• ازن فلزات محلول را اکسید می کند

میل ترکیبی شدید ازن برای اکسید کردن انتخابی نیست، از این رو همه ناخالصی های موجود در آب چه مضر و چه بی خطر، از اکسیده شدن توسط ازن در امان نیستند. بهمین خاطر مصرف ازن مورد نیاز بدون توجه به درجه آلودگی از دید بهداشتی، به کیفیت آب بستگی دارد. از این رو ممکن است هزینه ازن زنی برای بعضی از آب ها کاملا غیرمنطقی باشد. حتی بعضی از باکتری های بیماری زا که در برابر کلرزنی مقاومت می کنند، با ازن براحتی از بین می روند بعلاوه ادعا می شود که استفاده از ازن باعث تشکیل محصولات با بوی ناخوشایند چون کلروفنل و یا ترکیبات مضر چون ترکیبات آلی کلرینه نمی شود.

کاربرد ازن در اکسید کردن فلزات

ازن فلزات محلول را اکسید می کند که به آسانی با فیلتراسیون جدا شوند. مثلا آهن به شکل فروس در آب غیر محلول است. ازن آب را به فریک هیدروکسید تبدیل می کند که بسیار نامحلول بوده و به وسیله فیلتراسیون قابل جداکردن است. سایر فلزات حساس به ازن عبارتند از: آرسنیک، کادمیم، کرم، کبالت، مس، سرب، منگنز، نیکل، روی و سایر یون های فلزات سنگین و ترکیبات آن.

ازن خیلی سریع عواملی چون منگنز، آهن، سولفید هیدروژن، آمونیاک، سیانید، نیتریت، تانن ها، هیدروکربن های آروماتیک، بنزن، تولوئن، گزیلن، آلاینده های ارگانیک، بقایای سوخت های دیزلی در آب، هیدروکربن های آلیفاتیک، سولفیدها، ترکیبات نیتروژنه، استون، دی اکسین ها، بوهای متصاعد شده از سیستم های تصفیه فاضلاب، فنل، بقایای مواد شوینده و آلاینده های هوا را اکسید و به ترکیبات کم ضرر و یا بی ضرر تبدیل می کند.

کاربرد ازن در تصفیه فاضلاب

اگر چه ازن در گذشته بیشتر به منظور گندزدایی آب مورد استفاده بوده است. پیشرفت های اخیر در تولید و فناوری ایجاد محلول آن، این گندزدا را برای استفاده در گندزدایی فاضلاب از نظر اقتصادی قابل رقابت کرده است. از ازن ژنراتور همچنین می توان در تصفیه ی پیشرفته فاضلاب به منظور حذف مواد آلی مقاوم، به جای فرآیند جذب سطحی کربن استفاده نمود.

اخیرا ازن به دلیل قدرت اکسیداسیون و گندزدایی بالای خود در صنعت تصفیه آب و فاضلاب توجه زیادی را جلب نموده است. ازن به خوبی برای حذف بو، مزه و رنگ و همچنین ترکیبات آلی موجود در آب مورد استفاده قرار می گیرد. ازون ژنراتور یکی از قوی ترین عوامل اکسید کننده می باشد و قدرت اکسید کنندگی ترکیبات آلی و معدنی با ازن به پتانسیل اکسیداسیون آن مربوط می شود.

واکنش شیمیایی ازن با ترکیبات آلی در محلول های آبی بسیار پیچیده می باشد. مولکول ازن می تواند مواد آلاینده موجود در آب و فاضلاب را با روش اکسیداسیون مستقیم که بصورت انتخابی عمل می کند اکسید نماید و یا از طریق مکانیسم واکنش های زنجیره ای که تولید رادیکال های هیدروکسیل آزاد می نماید و به صورت غیر انتخابی عمل می کند تجزیه کند.

با توجه به اینکه ساختار مولکولی ازن در محلول های آبی به صورت قطبی می باشد. لذا واکنش ازن مولکولی به عنوان یک ترکیب قطبی با آلاینده های آلی از طریق واکنش های الکتروفیلیک حلقه زایی و نوکلئوفیلیک انجام می گیرد. در محیز های آبی بیشتر واکنش ها الکتروفیلیک و حلقه زایی بوده و واکنش های نوکلئوفیلیک تنها در تعدادی از سیستم های غیر آبی انجام می گیرد. بنابراین ازون ژنراتور یک ترکیب با واکنش پذیری بالا و تقریبا نامحلول در آب می باشد. نیمه عمر مولکول ازن در آب وابسته به pH، دما و غلظت ترکیبات آلی و معدنی محلول در آب در محدوده ی چند ثانیه تا چند دقیقه می باشد.

مقدار pH محلول تاثیر بسیار مهمی در تجزیه ازن در آب دارد. pH قلیایی سبب افزایش تجزیه ازن می شود. در pH کمتر از 3، رادیکال های هیدروکسیل نمی تواند تاثیری در تجزیه ازن داشته باشند. در pH بین 7 تا 10، نیمه عمر معمول ازن در آب بین 15-20 دقیقه می باشد.

ازن به طور موفق در صدها تصفیه خانه آب مورد استفاده قرار گرفته ولی بدلیل وجود معایب حلالیت و پایداری کم آن در آب و در نتیجه نیاز به هزینه های زیاد تولید و مصرف ازون ژنراتور، کاربرد آن در صنعت تصفیه فاضلاب دارای محدودیت اقتصادی می باشد.

از طرف دیگر ازن قادر به اکسیداسیون کامل ترکیبات آلی موجود در آب و فاضلاب نبوده و از طریق اکسیداسیون ناقص با آن ها وارد واکنش می گردد.

ازن یکی از قوی ترین اکسیدکننده ها می باشد، اما واکنش آن با بعضی از ترکیبات آلی مانند ترکیبات آروماتیک آهسته بوده و طی اکسیداسیون ترکیبات آلی سبب تشکیل اسید کربوکسیلیک، ترکیبات کربونیل، و بسیاری دیگر از ترکیبات می شود که باعث می شود پساب خروجی با یک فرآیند تکمیلی دیگر مانند فرآیندهای بیولوژیکی مورد تصفیه قرار گیرد.

ازن از دو راه سبب اکسیداسیون ترکیبات آلی می گردد:

• اکسیداسیون مستقیم توسط ازن
• اکسیداسیون توسط رادیکال های آزاد تولیدی

ازن گازی است که در محل و از طریق اکسیژن اتمسفری و یا اکسیژن فشرده تولید می شود. غلظت ازن تولیدی از اکسیژن و هوای اتمسفری به ترتیب 5% و 1% است.

کاربرد ازن ژنراتور

 

ازن در بسیار از صنایع مورد استفاده قرار می گیرد که به شرح ذیل است:

• کاربرد ازن ژنراتور در تصفیه آب استخر
• کاربرد ازن ژنراتور در میوه و سبزیجات
• کاربرد ازن ژنراتور در پرورش ماهی
• کاربرد ازن ژنراتور در مرغداری
• کاربرد ازن ژنراتور در دامپروری
• کاربرد ازن ژنراتور در کشاورزی
• کاربرد ازن ژنراتور در برهای خنک کننده
• کاربرد ازن ژنراتور در بسته بندی مواد غذایی
• کاربرد ازن ژنراتور در تصفیه آب آشامیدنی
• کاربرد ازن ژنراتور در گندزدایی فاضلاب
• کاربرد ازن ژنراتور در گندزدایی هوا
• کاربرد ازن ژنراتور در انبار نگهداری غلات، خشکبار،…
• کاربرد ازن ژنراتور در رنگ زدایی و از بین بردن فاضلاب های صنعتی

زمان مورد نیاز جهت گندزدایی با ازن ژنراتور

مزایای ازن ژنراتور

• خواص ویروس کشی و باکتری کشی عالی دارد.
• ازن با نفوذ به داخل جداره میکروارگانیسم ها به دلیل درجه اکسیداسیون بالا باعث متلاشی شدن جداره آن ها می گردد که در این صورت میکروارگانیزم متلاشی شده و از بین می رود.
• افزایش راندمان گندزدایی
• تولید آن در محل مقرون به صرفه و موثر است.
• تشخیص بوی آن توسط حس شامه انسان بیار آسان است.
• ازن قادر است 99/99% باکتری ها را از بین ببرد 25 برابر بیشتر از ترکیبات کلر است.

• فرآیند گندزدایی توسط گاز ازن در زمان های تماس کوتاه صورت می گیرد.
• مشکلات ایمنی در رابطه با حمل و نقل و ذخیره گاز ازون ژنراتور در مقایسه گاز کلر محدود است.
• آب های تصفیه شده به علت افزایش غلظت اکسیژن محلول حاصل از گندزدایی ازن همچنین کیفیت پساب فاضلاب ها از نظر ( رنگ، بو و کدورت ) از کیفیت بالایی برخوردارند.

یکی دیگر از مزایای مربوط به استفاده از ازن برای گندزدایی آن است که غلظت اکسیژن محلول جریان خروجی به واسطه ی تجزیه ی ازن به اکسیژن پس از کاربرد تا نزدیک به سطح اشباع افزایش می یابد. این افزایش اکسیژن ممکن است نیاز به هوادهی مجدد پساب خروجی به منظور تامین معیارهای مورد نیاز اکسیژن محلول را مرتفع نماید. علاوه براین، به دلیل تجزیه ی سریع ازن، همانند کلر باقی مانده هیچ ماده شیمیایی باقی مانده ای در جریان خروجی تصفیه شده وجود نخواهد داشت.

معایب ازن ژنراتور

• هزینه نصب و راه اندازی
• ناپایداری و عدم ایجاد باقیمانده در آب
• ایجاد ترکیبات جانبی مضر ( این ترکیبات نسبت به ترکیبات جانبی کلر از حجم و عوارض کمتری برخوردار است ).
• عدم امکان ذخیره سازی جهت موارد اضطراری
• امکان خوردگی لوله ها بدلیل افزایش اکسیژن داخل

عوامل موثر بر عملکرد گندزداها:

فاکتورهای متعددی بر فرآیند گندزدایی و عملکرد این مواد تاثیر می گذارند که مهمترین آن ها عبارتند از:

• زمان تماس
• غلظت ماده گندزدا
• دمای فاضلاب : با تغییر دمای فاضلاب سرعت گندزدایی تغییر می کند.
• pH فاضلاب : ازن در pH بالاتر سریع تر تجزیه می شود. در واقع افزایش pH باعث کاهش ازن باقیمانده برای گندزدایی می شود.
• غلظت مواد جامد معلق : مواد معلق برای باکتری ها مانند پناهگاه عمل می کنند و می توانند ازن مورد نیاز را افزایش دهند.
• شدت و نحوه اختلاط
• نوع ارگانیزم : تاثیر ازن بر باکتری ها متفاوت است. معمولا ویروس ها نسبت به باکتری ها مقاومت بیشتری در مقابل گندزدایی ازن دارند.
• سایر اجزای فاضلاب : بسیاری از اجزای فاضلاب با ازن واکنش می دهند. بنابراین ازن به کار رفته بایستی به گونه ای تنظیم شود که باقیمانده ازن در دسترس برای گندزدایی کافی باشد. ترکیبات آلی و غیرآلی می توانند مقدار ازن مورد نیاز را افزایش دهند. ترکیبات احیا شده ی غیرآلی مانند نیتریت، سولفید، آهن و منگنز توسط ازن اکسید می شوند.اثر رنگ و مواد آلی ( که معمولا به صورت COD، BOD اندازه گیری می شوند ) بر گندزدایی ازن متفاوت است.

چه موادی با ازن سازگاری دارند؟

• سرامیک
• شیشه
• استنلس استیل L316 و L304
• تفلون ETFE و PTFE
• گورتکس

چه موادي با ازن سازگاري ندارند؟

ازن باعث نابودي فولاد، مس ، لاستيك ، وكائوچو مي شود.

بهمین دلیل باید همه ی دستگاه های تزریق ازن و لوله هاي متعلق به دستگاه كه محل عبور ازن محلول است باید از جنس فولاد ضد زنگ يا آلومينيوم باشد .

تاثیر ازن بر روی سلامتی

ازن همانند اکسیدزاهای دیگر از قبیل کلرین و پروکسید هیدروژن، گاز اکسیدزای پر قدرتی است که باید در استفاده از آن دقت نموده و زمان تعیین شده را رعایت کرد. میزان ازنی که در طبیعت وجود دارد 0.01-0,15ppm می باشد. این مقدار در شهرها به 1ppm نیز می رسد.

دستگاه های کپی، موتور اتومبیل ها و ترانسفورماتورهای برق حدود 0,5ppm ازون ژنراتور تولید می کنند. یکی از ویژگی های ازن بوی مخصوص آن است. بوی این گاز قبل از اینکه غلظت آن حتی به نزدیکی 0.1ppm برسد توسط انسان حس می شود. به همین دلیل مناطقی که غلظت ازن در آن زیاد است به راحتی قابل تشخیص و اجتناب است.

تاثیرات زیست محیطی کاربرد ازن

ممکن است گزارشاتی در خصوص سمیت شدید بقایای ازن برای موجودات آبزی وجود داشته باشد. به هرجهت از آن جایی که ازن به سرعت پراکنده می شود، بقایای کلر را به طور معمول نمی توان هنگام تخلیه ی پساب خروجی به آب های پذیرنده مشاهده نمود. برخی از تحقیقات ایجاد برخی ترکیبات جهش زا و یا سرطان زا را گزارش کرده اند. با این همه، این ترکیبات عموما ناپایدار هستند و تنها به مدت چند دقیقه در آب های ازن زنی شده موجود خواهند بود. ازن منجر به نابودی برخی مواد آلی زیان آور مقاوم همچون اسیدهای هیومیک ( پیش نیاز تشکیل تری هالومتان ) و مالاتیون می گردد. این امر که آیا ترکیبات واسطه ضمن ازن زنی تشکیل می شوند یا خیر به مقدار ازن، زمان تماس و ماهیت ترکیبات پیش نیاز بستگی دارد. تصفیه با ازن پیش از کلرزنی به منظور گندزدایی، احتمال تشکیل THM ها را کاهش می دهد.

---

مقایسه زیست محیطی بین سیستم های گندزدایی کلر و ازن

شرح	ازن	کلر	فرابنفش
روش ضدعفونی	شیمیایی	شیمیایی	فیزیکی
زمان عملکرد	600 ثانیه	1200 ثانیه	5 ثانیه
تغییرات در ترکیب آب	دارد	دارد	ندارد
مواد شیمیایی زائد	ندارد	دارد	ندارد
پیدایش ترکیب آلی و اکسیدهای خطرناک	ندارد	دارد	ندارد
تخریب محیط زیست	ندارد	دارد	ندارد
خطر انفجار و نشت گاز به محیط	ندارد	دارد	ندارد
قدرت از بین بردن باکتری ها	دارد	دارد	دارد
قدرت از بین بردن ویروس ها	دارد	ندارد	دارد
قدرت از بین بردن قارچ ها	دارد	دارد	دارد

---

مقایسه خواص ازن و کلر

واکنش های مختلف در آب	ازن	کلر
قدرت اکسید شدن	2.07	1.36
تاثیر بر باکتری و ویروس	زیاد	متوسط
تاثیر نامناسب در محیط زیست	ندارد	دارد
تغییر رنگ در آب	ندارد	دارد
تغییر ساختار مواد محلول در آب	مناسب	نامناسب
اثر روی pH آب	بالا	پایین
ترکیبات سمی	تولید نمی کند	تولید می کند
زمان ماندگاری در آب	20 دقیقه	2-3 ساعت

---

میزان سمیت ازن برای انسان

در نمودار زیر میزان سمیت گاز ازن برای انسان را براساس مقدار دز ازن و مدت زمان در معرض ازن را می توانید مشاهده کنید.

 

---

با کمک جریان متناوب برق با فشار 8 تا 10 هزار ولت و با فرکانس 500 می توان ازن تولید نموده و برای گندزدایی آب آشامیدنی بکار برد.

مقدار ازن مصرفی بسته به درجه آلودگی آب و نیز برحسب اینکه تصفیه با ازون ژنراتور به عنوان تنها وسیله ی تصفیه در نظر گرفته شده باشد و یا بهمراه صافی بکار رود تغییر می کند. مقدار ازن لازم برای گندزدایی آب 0.5 تا یک گرم ازن در هر متر مکعب آب و مدت کار گندزدایی 10 تا 15 دقیقه می باشد. در این مدت زمان ازن گازی شکل و مخلوط با هوا را باید به درون آب وارد نمود. امتیاز کاربردازون ژنراتور در این است که پس از گندزدایی در آب نمی ماند و ضمنا بو و مزه آب را برخلاف کلر تغییر نمی دهد ولی در عوض هزینه آن نسبت به کلر بالاتر است.

هزینه ی سیستم تولید ازن به همراه تامین اکسیژن با خلوص بالا معمولا از گاز کلر و هیپوکلریت محلول بیشتر 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 های راهبری و نگهداری ازن ژنراتور مربوط به برق مصرفی و تامین اکسیژن است. بر مبنای محاسبه ی جرمی، هزینه ی مواد شیمیایی ازن در مقایسه با گاز کلر نسبتا بالا بوده و تقریبا با هزینه ی هیپوکلریت محلول برابر است. در عین حال بهتر است که برای مقایسه ی مواد شیمیایی کلر و ازون ژنراتور، مبنای مولاریته مدنظر باشد. براین مبنا 48 گرم ازن معادل 71 گرم کلر قدرت اکسیداسیون دارد. بنابراین هزینه ی نسبی ازن 1/4 برابر گران تر از گاز کلر بوده و تقریبا 20 درصد از هیپوکلریت ارزان تر است.

ازون ژنراتور از کلر آزاد گندزدای قوی تری است. ازن زنی بخصوص در مورد غیرفعال سازی ژیاردیا و کریپتوسپوریدیوم موثر است. بعلت واکنش پذیری بالای ازن، زمان ماند آن در شبکه توزیع کم می باشد.

واکنش شیمیایی ازن با ترکیبات آلی در محلول های آبی بسیار پیچیده می باشد. مولکول ازن می تواند مواد آلاینده موجود در آب و فاضلاب را با روش اکسیداسیون مستقیم اکسید نماید. ازن یک ترکیب با واکنش پذیری بالا و تقریبا نامحلول در آب است. نیمه عمر مولکول ازن در آب وابسته به pH، دما و غلظت ترکیبات آلی و معدنی محلول در آب در محدوده ی چند ثانیه تا چند دقیقه می باشد.

مقدار pH محلول تاثیر بسیار مهمی در تجزیه ازن در آب دارد. pH قلیایی سبب افزایش تجزیه ازن می شود. در pH کمتر از 3، رادیکال های هیدروکسیل نمی تواند تاثیری در تجزیه ازن داشته باشند. در pH بین 7 تا 10، نیمه عمر معمول ازون ژنراتور در آب بین 15-20 دقیقه می باشد.

بزرگترین مشکل مصرف گوشت ماهی، مرغ، گاو و گوسفند در حال حاضر وجود باکتری های سالمونلا ولیستریا در این مواد غذایی می باشد.

استفاده متناوب از آب برای شستشوی اشیا آلوده و زدایش گردوغبار از محصولات مختلف و شستشوی کارگاه ها و دیواره ها و سطوح آلوده امریست ضروری که در آن از آب استفاده می نمایند.

متاسفانه هنوز اکثر منابع آبی با گاز کلر ضدعفونی می شوند که متاسفانه برای از بین بردن باکتری های بیماری زا در مدت زمان کوتاه به مقادیر نسبتا زیادی کلر نیاز خواهیم داشت.

وقتی گوشت ها را با آب محتوای کلر بشویند، کلر موجود در آب ولو به میزان کم با گوشت وارد فعل انفعال شده که نتیجه آن پیدایش مواد سمی سرطان زا خواهد بود که مهمترین آن تری هالومتان می باشد. در این عمل ممکن است بعلت وجود کلر حتی رنگ قرمز گوشت زایل شود و یا کمرنگ گردد. به هر حال نتیجه اصلی ترکیب کلر با گوشت کم شدن ارزش غذایی این مواد است و این اثرات زیان بخش مخصوصا در مواقعی که آب شستشو در لابه لای گوشت ها جمع می شوند بیشتر مشهود خواهد بود.

مجموعا با اطلاعات بدست آمده از تحقیقات اخیر این نتیجه بدست می آید که به مرور باید جانشین مناسبی برای کلر در ضدعفونی کردن آب پیدا نمود. مخصوصا از کاربرد کلر در آب برای موادی که محتوای ترکیبات آلی هستند و در تماس آب قرار می گیرند باید خودداری شود. مطالعات اخیر در مورد پیدایش ترکیبات قابل اعتراض در اثر ازن زنی نشان می دهد که تزریق ازن ضمن کاهش غلظت مواد آلی میزان نیاز به تزریق کلر را برای ضدعفونی کردن نهایی، به میزان قابل توجهی کاهش خواهد داد.

از ترکیبات قابل اعتراض به وجود آمده در اثر ازن می توان به هیدراتها – کتون ها و اسید کربوکستیک اشاره نمود. به نظر می رسد صاف کردن آب بعد از ازن زنی اولیه باعث حذف قسمت عمده ای از این مواد خواهد شد.

در گندزدایی آب معمولا ضدعفونی اولیه با تزریق ازن انجام می شود و از کلر بعنوان ضدعفونی کننده نهایی استفاده می شود.

در کشورهای پیشرفته از ازون ژنراتور بعنوان ضدعفونی ابتدایی و از کلر بعنوان ضدعفونی نهایی آب تصفیه شده استفاده می کنند. و به مزایای زیر در این مصرف دست یافته اند.

مزیت استفاده از ازن بجای کلر

• صرفه جویی در هزینه ها
• حذف کارکرد کربن فعال
• حذف کاربرد پرمنگنات پتاسیم
• کاهش 29 درصد در مصرف کلر
• بهبود در انعقاد و ته نشینی با مصرف زاج
• بهبود در کیفیت آب صافی ها
• کاهش در مصرف آب شستشوی صافی ها

شاید ضدعفونی کردن فاضلاب مهمترین عامل غیر فعال یا از بین بردن میکروارگانیزم های بیماری زا قبل از تخلیه آن در جریان های آب به منظور ممانعت از پخش این عوامل و ایجاد بیماری در مصرف کنندگان آب در محل بعد از تخلیه فاضلاب باشد، بدیهی است تصفیه کامل فاضلاب قبل از ضدعفونی کردن کاملا ضرورت خواهد داشت.

اثرات عمده ازن که اکسیدان بسیار قویست بر روی میکروارگانیسم های فاضلاب بشرح زیر است:

1. اکسیداسیون و متلاشی کردن دیواره سلول ها با نفوذ بداخل میکروارگانیسم ها
2. صدمه زدن به تشکیل دهنده های نوکلئویک اسیدها

از مزایای مهم مصرف ازن برای ضدعفونی کردن فاضلاب می توان به موارد زیر اشاره نمود:

1. ازن از کلر در از بین بردن ویروس ها موثرتر است.
2. زمان لازم برای غیر فعال شدن ارگانیسم های فاضلاب از کلر کمتر است.
3. هیچ باقی مانده خطرناکی از خود در فاضلاب باقی نخواهد گذاشت.
4. بعد از ازن زنی احتمال رشد مجدد میکروارگانیسم ها وجود ندارد.
5. ازن اکسیژن محلول را به میزان قابل توجهی بالا خواهد برد.

در مقابل مزایای یاد شده معایب کاربرد ازن در ضدعفونی کردن فاضلاب بشرح زیر می باشد.

1. در غلظت کم نمی تواند بخوبی ویروس ها را از بین ببرد.
2. تهیه ازن از نظر تکنولوژی پیچیده تر از کلر و اشعه ماورا بنفش است.
3. چون بشدت خورنده است در وسایل تهیه و انتقال آن باید از مواد ضد خوردگی استفاده نمود.
4. در فاضلاب های محتوای مواد معلق بالا BOD قابل توجه میزان نیاز آن برای ضدعفونی کردن خیلی زیاد است.
5. چون ازن گاز سمی است لذا در تماس با آن با کارگران باید دقت کافی بعمل آید.
6. هزینه تولید ازن خیلی بالاست

هزینه های تولید ازن شامل مصرف دائمی انرژی، هزینه های تعمیرات و نگهداریست. بدیهی است کیفیت آب و فاضلاب که باید ضدعفونی گردد در این هزینه ها بی دخالت نیست.

مصرف ازن بعنوان ضدعفونی کننده فاضلاب روز به روز در کشورهای بیشتری مورد توجه قرار می گیرد و شاید دلیل آن کاهش هر چه زیادتر آب های با کیفیت خوبست و هزینه های تولید آب مناسب از این آب ها که بسیار بالاست نباید نادیده گرفته شود.

با ضدعفونی کردن فاضلاب از طریق مصرف ازن ژنراتور می توانیم از فعالیت های عوامل میکروبیولوژیکی که در آلودگی انسان و محیط زیست موثر است ممانعت بعمل آوریم، بعلاوه ازن در رنگ و بو فاضلاب ها اثر مهمی دارد.

مجموعا می توان به این نتیجه رسید که در حالی که به مرور در نقاط مختلف دنیا بر مصرف ازن ژنراتور بعنوان ضدعفونی کننده افزوده می شود، در چند سال آینده بطور کلی ازن جایگزین کلر خواهد گردید.

اگر از ازن بعنوان پیش ضدعفونی آب استفاده نمایند حداقل میزان مورد نیاز 1.5 تا 2 میلی گرم در لیتر خواهد بود.

کاربرد ازن در آب

برخی از کاربردهای ازن در آب و زمان ماند ازن در جدول ذیل ذکر شده است.

 

واکنش های ازن در آب را می توان به دو دسته مستقیم و غیرمستقیم طبقه بندی نمود. در واکنش های مستقیم، مولکول ازن به طور مستقیم با سایر آلاینده ها واکنش می دهند اما در واکنش های غیرمستقیم، رادیکال های ثانویه هیدروکسیل از تجزیه ازن تولید شده و با آلاینده ها واکنش می دهند. لذا می توان گفت که واکنش های مستقیم ازن مرحله آغازی برای واکنش های غیرمستقیم هستند.

اکسیدان مقایسه در مقایسه با اکسیداسیون رادیکال های آزاد هیدرکسیل به نسبت کند انجام می شود. ولی در عوض غلظت ازن محلول بیشتر از رادیکال هاست برعکس واکنش رادیکال هیدرکسیل سریع است اما در شرایط معمول ازوناسیون، غلظت آن ها به نسبت کم است.

---

کاربرد ازن در هوا

برخی از کاربردهای ازن در هوا و زمان ماند ازن در جدول ذیل ذکر شده است.

---

مقایسه ویژگی های تعدادی از گندزداهای متداول

ویژگی	کلر	هیپوکلریت سدیم	هیپوکلریت کلسیم	دی اکسید کلر	ازن	اشعه UV
هزینه	کم	نسبتا کم	نسبتا کم	نسبتا کم	نسبتا کم	نسبتا کم
توانایی حذف بو	زیاد	متوسط	متوسط	زیاد	زیاد	غیرقابل کاربرد
یکنواختی	یکنواخت	یکنواخت	یکنواخت	یکنواخت	یکنواخت	غیرقابل کاربرد
واکنش با مواد خارجی	مواد آلی را اکسید می کند.	اکسید کننده فعال	اکسید کننده فعال	زیاد	مواد آلی را اکسید می کند	اشعه UV را جذب می کند
غیر خورنده و عدم ایجاد لکه	خیلی خورنده	خورنده	خورنده	خیلی خورنده	خیلی خورنده	غیرقابل کاربرد
غیره سمی بودن برای اکثر موجودات	برای بیشتر موجودات خیلی سمی	سمی	سمی	سمی	سمی	سمی
نفوذپذیری	زیاد	زیاد	زیاد	زیاد	زیاد	زیاد
دغدغه ایمنی	زیاد	متوسط	متوسط	زیاد	متوسط	کم
حلالیت	نسبتا	زیاد	زیاد	زیاد	زیاد	زیاد
پایداری	پایدار	کمی ناپایدار	نسبتا پایدار	ناپایدار،باید هنگام مصرف تولید شود	ناپایدار،باید هنگام مصرف تولید شود	غیرقابل کاربرد
سمیت برای میکروارگانیزم ها	زیاد	زیاد	زیاد	زیاد	زیاد	زیاد
سمیت در دماهای محیطی	زیاد	زیاد	زیاد	زیاد	زیاد	زیاد

---

نیمه عمر ازن چقدر است؟

در شرایط استاندارد (در دمای 21 درجه سانتیگراد و فشار معادل یک بار) نیمه عمر ازن معادل 20 دقیقه می باشد.

نیمه عمر ازن حل شده در

• در     pH  6           برابر 20 دقیقه
• در     pH  7            برابر 15 دقیقه
• در     pH  8            برابربا 5 دقیقه

می باشد.

حذف آلاینده های جزیی توسط ازن ژنراتور

ازن ژنراتور باعث بهبود برخی از پارامترهای کیفی آب مانند COD، کدورت، رنگ و جذب UV می شود. ازن ژنراتور همچنین باعث تبدیل و یا تخریب برخی از ترکیبات آلی دیرگذار مانند اسیدهای هیومیک و حشره کش مالاتیون می گردد. در سال های اخیر ازن ژنراتور مورد توجه واقع شده است زیرا قادر است غلظت برخی از آلاینده های آلی جزیی مانند هورمون ها، داروها و محصولات مراقبت شخصی را کاهش دهد. بسیاری از این آلاینده ها به عنوان ترکیبات مختل کننده ی غدد درون ریز طبقه بندی می شوند. این ترکیبات آلی جزیی شامل موارد زیر است:

• آنتی بیوتیک ها: کلاریترومایسین، اریترومایسین، روکسی ترومایسین، سولفامتوکسازول و تری متروپریم
• داروهای ضدصرع: کاربامازاپین، دیلانتین
• داروهای تسکین دهنده ی درد : استامینوفن، دیکلوفناک، ایپوپروفن، ایندومتاسین، ناپروکسن
• دارهای متوقف کننده گیرنده های بتا: آتنولول، سیپرولول، متوپرولول، پروپرانولول، سوتاسول
• داروهای تنظیم کننده ی چربی : کلوفیبریک اسید، فنوفیبریک اسید، جم فیبروزیل
• سایر داروها : دیازپام، فلوکسیتین، هیدرو کورون، نپتوکسی فیلین
• هورومون ها: آندروستندیون، استرادیول، استریول، استرون، اتینیل استرادیول، پروژسترون، تستوسترون
• ترکیبات معطر ماسک: تونالاید، گالاگزولاید
• سایر مواد آلی: حشره کش آترازین، کافئین، فنل ها، آمینواسیدهای ترکیبی، پلی ساکاریدها

در غلظت 9 تا 15 میلی گرم در لیتر ازن در زمان تماس 18 تا 24 دقیقه، غلظت بیشتر این ترکیبات در پساب ثانویه یا صاف شده به کمتر از حد قابل اندازه گیری می رسد. علاوه بر این، دوزاژ 5 تا 9 میلی گرم در لیتر ازن با زمان تماس 24 دقیقه، مقدار استروژن را بیش از 90 درصد کاهش می دهد.

استفاده از ازن ژنراتور در کاهش تولید جامدات

استفاده از ازن ژنراتور به منظور تجزیه ی سلول در لجن فعال بسیار موثرتر از حرارت است. استفاده از ازن ژنراتور در تجزیه ی سلولی باعث افزایش بیوگاز تولیدی در هاضم ها می شود.

راهبری و نگهداری ازن ژنراتور

سیستم ازن ژنراتور نسبتا پیچیده است بنابراین بایستی به صورت مداوم راهبری شود.

• سیستم تامین گاز اکسیژن :
• ژنراتور ازن : ژنراتورهای ازن و سیستم های تغلیظ کننده ی گاز اکسیژن، انرژی زیادی مصرف می کنند بنابراین بایستی انرژی مصرفی آنها با توجه به کارایی گندزدایی بهینه شود. از آنجا که بیشتر کارکنان تصفیه خانه های فاضلاب با تجهیزات تولید ازن ژنراتور نا آشنا هستند بایستی با تامین کننده ی تجهیزات ازن ژنراتور قراردادی منعقد کرد تا در چند سال اول بهره برداری، روش راهبری و نگهداری سیستم را آموزش دهند و در شرایط اضطراری به کارکنان کمک نمایند. اتصالات و محیط پیرامون سیستم تولید ازن نباید نشتی داشته باشند زیرا حتی یک نشتی کوچک ازن می تواند مقدار غلظت ازن در هوای آزاد به صورت خطرناکی بالا ببرد. تجهیزات پایش اکسیژن و ازن در هوای آزاد را بایستی آزمایش نموده و براساس دستورالعمل تولید کننده، کالیبره نمود. متعلقات سیستم تولید ازن شامل کمپرسورهای هوا، تجهیزات سرد کننده، تامین هوا، واشرهای آب بند و تجهیزات برقی بایستی به طور منظم پایش شوند تا از کارکرد درست آن ها و با توجه به توصیه های تولید کننده مطمئن شد.
• واحد تامین انرژی ژنراتور ازن و سایر تجهیزات کمکی : واحد تامین برق ژنراتور ازن بایستی به صورت سالانه بازبینی و آزمایش شود. جریان سنج ها، سنسورهای دما و فشار، آنالیزورهای گاز ازن و ازن محلول و سایر ابزار کنترلی بایستی به طور منظم بازبینی شوند تا از داده های آنها مطمئن شد و داده های درستی برای بهینه سازی راهبری سیستم به دست آورد.
• مخزن تماس ازن و سیستم تخریب گاز ازن خروجی : مخزن تماس ازن بایستی سالانه بازبینی شود تا از سلامت سازه و عملکرد درست اجزای آن مطمئن شد. واشرها و تجهیزات در تماس با ازن باید به طور سالانه بازدید و در صورت خرابی تعویض شوند.
• فرآیند پایش در خط و کنترل ازن تولیدی: پارامترهای کلیدی کنترل فرآیند ازناسیون شامل این موارد است: دوزاژ ازن، بازدهی انتقال، اختلاط، نیمه عمر ازن و زمان تماس در اکثر سیستم های ازن ( مثلا آنهایی که از اکسیژن مایع برای تولید ازن استفاده می کنند ). اهداف اصلی کنترل فرآیند و اتوماسیون، به حداقل رساندن انرژی و اکسیژن مصرفی است. مقدار تولید ازن را می توان با تغییر انرژی ژنراتور تنظیم نمود. ساده ترین راه کنترل فرآیند، تنظیم دوزاژ ازن مصرفی بر روی یک مقدار ثابت است.
• سیستم تامین گاز اکسیژن : منابع اکسیژن با خلوص بالا، مایع سازی اکسیژن در محل، یا خالص کردن اکسیژن مولکولی در محل که برای تولید ازن به کار می رود، در اکثر تصفیه خانه ها تمیز و خشک بوده و نقطه ی شبنم آن کمتر از -60 درجه سانتیگراد است. در عین حال اگر نقطه ی شبنم گاز اکسیژن بالا باشد، بایستی با دقت بیشتری ژنراتورهای گاز ازن را نگهداری نمود زیرا گاز ازن با رطوبت موجود در هوای ورودی واکنش داده و بخارات خیلی خورنده ای حاوی اکسیدهای نیتروژن از جمله اسید نیتریک تولید می کند. در تمام سیستم ها، فیلترهای حذف ذرات بایستی به طور دوره ای تعویض شوند. دوره تعویض فیلترها به شرایط محل بستگی دارد اما فاصله ی زمانی بازرسی فیلترها نباید از سه ماه بیشتر باشد.

واکنش ازن با مواد معدنی موجود در آب

مقدار ازن مصرفی برای اکسیداسیون مواد معدنی متناسب با غلظت مواد مزبور در آب می باشد.

ازن را می توان برای حذف آهن و منگنز استفاده نمود زیرا ازن یون های فلزی مزبور را به راحتی اکسید می کند. ازن برخلاف کلر، تحت شرایط موجود در تصفیه خانه های آب، با آمونیوم و آمونیاک واکنش انجام نمی دهد. ازن نیتریت را به نیترات و سولفید هیدروژن را به سولفات اکسید می کند.

سیانیدها و کمپلکس های سیانید به کمک ازن به سیانات و از طریق واکنش های بعدی به دی اکسید کربن و ازت تبدیل می شوند.

ازن با برمیدها و یدیدها واکنش انجام داده و هالوژن های آزاد و یا ترکیبات اکسیژن دار آنها حاصل می شوند.

از واکنش ازن با دی اکسیدکلر، کلرات حاصل می گردد.

واکنش ازن با مواد آلی محلول و معلق موجود در آب 

تا به حال استفاده از ازن برای تصفیه آب خام حاوی مواد آلی محلول و معلق که منشا طبیعی دارند معمولا جهت غیرفعال سازی، تخریب و تبدیل این مواد بوده است. در رابطه با تاثیرگذاری ازن بر مواد معلق معمولا هدف نابودی یا غیرفعال سازی باکتری ها و ویروس ها می باشد.

متخصصین فرانسوی غلظت ازن مورد نیاز برای غیرفعال سازی پولیو ویروس ها را برابر 0/4mg/lit و حداقل زمان ماند را برابر 4 دقیقه اعلام نموده اند. در هر حال تجربیات نشان دهنده تاثیر قوی تر ازن در مقایسه با کلر و دی اکسیدکلر در رابطه با غیرفعالسازی ویروس ها می باشند.

به دلیل غیرمشخص بودن ساختار اکثر مواد آلی محلول در آب که دارای منشا طبیعی می باشند، تاثیر ازن بر آنها اغلب تنها به کمک پارامترهای جمعی تعیین می گردد. بعنوان مثال به کمک این روش ها شناسایی شده است که ازن زنی برای حذف رنگ آب هایی که حاوی مواد هیومیک قهوه ای رنگ است مفید است. همچنین به کمک ازن زنی می توان در فرآیند تصفیه آب های سطحی آلوده مواد عامل بو و مزه را تخریب نمود. خصوصا به سادگی ترکیبات فنلی طبیعی اکسید می شوند.

بهبود کیفیت آب در رابطه با بو و رنگ در وهله اول به دلیل تجزیه حاصل از اکسیداسیون فنل ها و مواد آروماتیک جایگزین می باشد. ازن باعث تجزیه اتصالات دوگانه و حذف گروه های عامل رنگ می باشد و همچنین محصولات واکنش در مقایسه با موادی که در تماس با ازن قرار نگرفته اند از خواص اسیدی تری برخوردارند.

مقدار معمول ازن مورد استفاده در تاسیسات تصفیه آب حدود 0/5-1/5 میلی گرم ازن به ازاء هر میلی گرم DOC اولیه می باشد. واکنش ازن با مواد محلول در آب که منشا طبیعی دارند باعث اکسیداسیون کمی و در نتیجه تشکیل دی اکسید کربن و آب نمی شود بلکه تنها باعث تغییر شیمیایی این مواد بر اثر اکسیداسیون محدود و تبدیل آنها به محصولات واکنش قطبی تر غنی از اکسیداسیون و محلول در آب با تعداد بیشتر گروه های کربونیل و کربوکسیل با جرم مولکولی کمتر می شوند.

روش های تزریق ازن 

دستگاه ازن ژنراتور می تواند به دو صورت تزریق شود :

• تزریق با ونتوری
• تزریق با دیفیوزر

 

• 

  
  

  

   

به طور خلاصه می توان گفت ازن اکسیدکننده و ویروس کش فوق العاده قوی است و عموما موثرتر از کلر تصور می شود به طوری که اغلب فکر می کنند کشتار باکتریایی به وسیله ازن زنی به طور مستقیم ناشی از تجزیه سلولی ( تخریب سلولی ) است. فرآیند ازن زنی سبب تولید مواد جامد محلول نمی شود. مزیت دیگری که در استفاده از ازن برای ضدعفونی وجود دارد این است که غلظت اکسیژن در پساب خروجی تا حدود سطح اشباع افزایش می یابد زیرا ازن پس از مصرف به سرعت به اکسیژن تجزیه می شود. این امر موجب حذف نیاز به هوادهی مجدد پساب برای رعایت استاندارهای کیفیت آب از لحاظ اکسیژن محلول می شود. علاوه بر آن چون ازن به سرعت تجزیه می شود برخلاف کلر باقی مانده در پساب تصفیه شده، هیچ باقی مانده شیمیایی که نیاز به جداسازی داشته باشد، نخواهد ماند.

دستگاه ازن ژنراتور راهی برای مقابله با ویروس کرونا

---

کاتالوگ ازن ژنراتور