استفاده از ازن در تصفیه فاضلاب

یکی از مهمترین کاربردهای گاز ازن در ضد عفونی کردن پسابی است که توسط پکیج تصفیه فاضلاب تصفیه شده است. دستگاه ازن ساز تصفیه فاضلاب این قابلیت را دارد که بو، باکتری ها و انگل‌های باقیمانده از تصفیه فاضلاب را از بین ببرد. گندزدایی یکی از اصلی ترین مرحله‌های تصفیه فاضلاب از طریق مکانیسم غیر فعالسازی یا انهدام میکروب‌های بیماریزا (پاتوژن ها) به حساب می آید که برای جلوگیری از انتشار بیماری های ناشی از آلودگی آب ها در محیط زیست استفاده می‌گردد.

تزریق ازن در تصفیه فاضلاب برتری های زیادی نسبت به روشهای قبلی گندزدایی و ضد عفونی دارد. گاز ازن در همان محل سایت تولید می شود، عمل گندزدایی را انجام می دهد و چون شدیدا ناپایدار است بلافاصله تجزیه می‌گردد. نتیجه تحقیقات متمرکز صورت گرفته بر روی فاضلاب کارخانجات صنایع غذایی و پسآب حاصل از شستشوی خطوط مربوطه حاکی از کاهش بار میکروبی و زدایش بو از پساب حاصله پس از تزریق ازن بوده است. شرایط عملیاتی و دوز مورد استفاده در تزریق ازن، به نوع فاضلاب و نوع صنعت بستگی نسبی دارد.

کاربردهای گاز ازن در تصفیه فاضلاب

گاز ازن (O₃) یکی از قوی‌ترین اکسید کننده‌ها در طبیعت است و به همین دلیل در تصفیه فاضلاب کاربردهای بسیار مهم و مؤثری دارد. در ادامه کاربردهای گاز ازن در تصفیه فاضلاب را به ‌صورت جامع توضیح می‌دهیم.

گندزدایی

یکی از مهم‌ترین کاربردهای گاز ازن در تصفیه فاضلاب، گندزدایی یا ضد عفونی کردن پساب است. ازن به دلیل خاصیت اکسید کنندگی بسیار قوی خود، قادر است میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا مانند باکتری‌ها، ویروس‌ها و قارچ‌ها را به سرعت از بین ببرد. بر خلاف کلر که ممکن است ترکیبات جانبی خطرناک و سرطان‌زا مانند تری‌هالومتان تولید کند، ازن چنین موادی را ایجاد نمی‌کند و در نهایت به اکسیژن تبدیل می‌شود. به همین دلیل، استفاده از ازن برای گندزدایی هم مؤثرتر است و هم ایمن‌تر از نظر زیست محیطی.

حذف رنگ و بو

ازن توانایی بالایی در تجزیه و اکسید کردن ترکیبات آلی مسئول ایجاد رنگ و بوی نامطبوع در فاضلاب دارد. در فرآیند تصفیه، وقتی ازن به آب آلوده تزریق می‌شود، مولکول‌های آلی پیچیده که باعث تیرگی رنگ و ایجاد بوی زننده می‌شوند، شکسته و به ترکیبات ساده‌تر و بی‌بو تبدیل می‌شوند. نتیجه این فرایند، تولید آب شفاف‌تر و بی‌بو است که کیفیت ظاهری و حسی آن به مراتب بالاتر می‌رود.

کاهش بار آلی (کاهش BOD و COD)

در فاضلاب، بسیاری از ترکیبات آلی به ویژه در فاضلاب‌های صنعتی، به سختی توسط فرآیندهای بیولوژیکی معمول تجزیه می‌شوند. ازن با قدرت اکسید کنندگی بالا می‌تواند این ترکیبات را شکسته و تجزیه کند. این امر باعث کاهش پارامترهای COD (اکسیژن مورد نیاز شیمیایی) و BOD (اکسیژن مورد نیاز بیولوژیکی) می‌شود که دو شاخص مهم برای سنجش بار آلی پساب هستند. بنابراین، ازن‌زنی نقش مهمی در بهبود کیفیت نهایی فاضلاب و کاهش بار وارد بر واحدهای بعدی تصفیه دارد.

بهبود ته نشینی ذرات

اکسید شدن مواد آلی معلق توسط ازن، منجر به تغییر ساختار فیزیکی آن‌ها می‌شود و این تغییر باعث می‌شود که ذرات راحت‌تر در مراحل بعدی ته‌نشین شوند. این ویژگی ازن به خصوص در فازهای اولیه تصفیه فاضلاب که نیاز به حذف مواد جامد معلق وجود دارد، کاربرد زیادی دارد. از طریق این فرآیند، بار مواد جامد معلق (TSS) کاهش یافته و عملکرد واحد ته‌نشینی بهبود می‌یابد.

مزایای استفاده از ازن در تصفیه فاضلاب

• هزینه ای از بابت حمل و نگهداری و انبارش ندارد.
• ازن یک عنصر ضد عفونی کننده قوی و موثر با قدرت اکسید کنندگی بالاتر از کلر (3000 برابر)، دی اکسید کلر، کلروآمین ها ورادیکال های هیدروکسیل می‌باشد.
• تزریق گاز ازن باعث از بین رفتن کلیه کیست های انگلی درون فاضلاب می‌گردد.
• بعد از تزریق ازن میزان مصرف منعقد کننده‌ها کاهش می‌یابد؛ که این خود باعث بالا رفتن سرعت و کیفیت عمل فیلتراسیون می‌شود.
• میکرو آلوده کننده‌های آلی در پساب در کنار مواد آلی یافت می شوند، اما غلظت آنها خیلی کمتر (در حدود 1 تا 100mg/L) می‌باشد که توسط ازن و رادیکال های OH به طور نسبی از بین می‌روند.

معایب استفاده از ازن در تصفیه فاضلاب عبارتند از:

• هزینه اولیه و عملیاتی بالا جهت خرید و راه اندازی پکیج تزریق مواد شیمیایی مربوطه.
• مخاطرات ایمنی در صورت نشت که برای انسان خطرناک است و نیاز به طراحی ایمن و تهویه مناسب دارد.
• در فاضلاب‌هایی با جامدات معلق زیاد، کارایی ازن کاهش می‌یابد چون مواد جامد مانع تماس ازن با آلاینده‌ها می‌شوند.
• ازن باید در محل و به‌صورت لحظه‌ای تولید و مصرف شود چون پایدار نیست و نمی‌توان آن را ذخیره کرد.
• تنظیم دوز و زمان تماس ازن با فاضلاب نیاز به سیستم‌های کنترلی دقیق دارد تا از مصرف بیش از حد یا ناکافی جلوگیری شود.

تجهیزات لازم برای تزریق ازن به فاضلاب

برای تزریق ازن به فاضلاب نیاز به تجهیزات خاصی داریم که در یک سیستم تزریق ازن به‌صورت یکپارچه عمل می‌کنند. در ادامه، اجزای اصلی تجهیزات موردنیاز برای تزریق ازن به فاضلاب را معرفی می‌کنیم.

ژنراتور ازن

در قلب سیستم تزریق ازن، ازن ژنراتور قرار دارد که وظیفه تولید گاز ازن را بر عهده دارد. انتخاب نوع ژنراتور و ظرفیت آن بستگی مستقیمی به کیفیت و دبی فاضلاب دارد، چرا که باید بتواند ازن کافی برای ضد عفونی، حذف بو، رنگ یا آلاینده‌های آلی تولید کند.

منبع گاز تغذیه

برای تولید ازن، دستگاه نیاز به یک منبع گاز اولیه دارد. این گاز می‌تواند هوای خشک یا اکسیژن خالص باشد. اگر از هوا استفاده شود، حتماً باید از سیستم‌های خشک کن و فیلتراسیون عبور کند تا رطوبت و آلودگی‌های موجود در هوا، عملکرد دستگاه را مختل نکند. استفاده از اکسیژن خالص باعث افزایش راندمان تولید ازن و کاهش حجم گاز مورد نیاز می‌شود، به همین دلیل در سیستم‌های پیشرفته‌تر، بیشتر از اکسیژن ساز استفاده می‌شود.

ونتوری یا دیفیوزر جهت تزریق

پس از تولید، ازن باید به شکلی مؤثر وارد جریان فاضلاب شود. این کار با استفاده از تجهیزات خاصی مثل ونتوری یا میکسر انجام می‌شود. ونتوری یک قطعه مکانیکی است که با ایجاد خلأ در محل گلوگاه خود، ازن را به درون جریان فاضلاب می‌کشد. در برخی سیستم‌ها برای اختلاط بهتر از میکسرهای استاتیک یا پمپ‌های خاصی استفاده می‌شود تا ازن به صورت یکنواخت در کل حجم فاضلاب پخش شود. هدف این مرحله این است که ازن به خوبی با مولکول‌های لجن یا پساب و آلاینده‌ها تماس پیدا کند.

تانک تماس

ازن برای اینکه تأثیر کامل خود را بگذارد، نیاز به زمان تماس کافی با فاضلاب دارد. این زمان در یک مخزن مخصوص به نام تانک تماس تأمین می‌شود. این مخزن به گونه‌ای طراحی می‌شود که جریان فاضلاب به طور یکنواخت در آن پخش شده و ازن به خوبی با آن مخلوط شود. بدین منظور از مخزن پلی اتیلن یا مخزن استیل می توان استفاده نمود. زمان ماند در این مخزن معمولاً بین 10 تا 30 دقیقه تنظیم می‌شود، بسته به کیفیت ورودی و هدف تصفیه.

سیستم خنثی سازی ازن باقیمانده

از آنجایی که ازن یک گاز قوی و اکسید کننده است، مقادیر باقیمانده آن پس از فرآیند تصفیه باید خنثی شود تا وارد محیط نشود. به همین منظور، گاز ازن خروجی از سیستم به یک واحد تخریب ازن منتقل می‌شود. این واحد می‌تواند شامل فیلترهای کربن فعال، سیستم‌های گرمایی یا لامپ‌های UV مخصوص باشد که ازن را به اکسیژن تبدیل می‌کنند. این مرحله برای حفاظت از محیط زیست و ایمنی محیط کار بسیار ضروری است. بدین منظور می توان از دستگاه دی اریتور یا هوازدا نیز استفاده نمود.

کنترلرها و سنسورها

برای اینکه سیستم تزریق ازن به طور دقیق و ایمن کار کند، از تجهیزات کنترلی و ابزار دقیق استفاده می‌شود. سنسورهایی برای اندازه‌گیری سطح ازن در آب (ORP یا Ozone Concentration Sensor) و هوا نصب می‌شوند تا عملکرد سیستم را کنترل کرده و از نشت احتمالی ازن به محیط جلوگیری کنند. یک سیستم کنترل مرکزی (معمولاً PLC) وظیفه دریافت داده‌ها، تنظیم دوز تزریق، فعال‌سازی آلارم‌ها و ایجاد هماهنگی بین اجزای مختلف را بر عهده دارد.

تجهیزات ایمنی

ازن اگر چه بسیار مؤثر در ضد عفونی و اکسیداسیون است، اما برای انسان نیز خطرناک است. به همین دلیل، نصب سیستم تهویه مناسب، آلارم نشت ازن و تجهیزات ایمنی فردی برای اپراتورها ضروری است. در طراحی اتاق ازن، باید اطمینان حاصل شود که در صورت نشت، گاز به سرعت تخلیه شده و شرایط ایمن برای کار فراهم باشد.

نکات ایمنی برای استفاده از ازن در تصفیه فاضلاب

استفاده از گاز ازن در تصفیه فاضلاب بسیار مؤثر است، اما به دلیل خاصیت اکسید کنندگی قوی این گاز، رعایت نکات ایمنی هنگام استفاده از آن کاملاً ضروری است. در ادامه مهم‌ترین نکات ایمنی برای استفاده از گاز ازن در تصفیه فاضلاب را توضیح می دهیم.

1. تهویه مناسب محل
   • ازن یک گاز سمی و تحریک کننده برای دستگاه تنفسی است.
   • نصب سیستم تهویه قوی در محل تولید و تزریق ازن الزامی است.
   • باید فشار منفی در محوطه تولید ازن حفظ شود تا نشت گاز به محیط دیگر رخ ندهد.
2. سنسور و هشدار دهنده گاز ازن
   • نصب سنسورهای تشخیص نشت ازن در محل کار ضروری است.
   • سیستم هشداردهنده (آلارم) باید در صورت افزایش غلظت ازن به طور خودکار فعال شود.
   • حد مجاز تماس با ازن طبق OSHA حدود 0.1ppm برای 8 ساعت کار است.
3. استفاده از تجهیزات ایمنی فردی
   • استفاده از ماسک تنفسی با فیلتر مخصوص گاز ازن در مواقع اضطراری
   • دستکش مقاوم در برابر مواد شیمیایی، عینک ایمنی، لباس کار مناسب
4. آموزش پرسنل
   • آموزش کامل پرسنل درباره خطرات، روش استفاده، اقدامات اضطراری در صورت نشت گاز
   • برگزاری مانورهای دوره‌ای برای تمرین اقدامات ایمنی
5. ایزوله کردن سیستم ازن
   • تجهیزات ازن باید به‌صورت ایزوله و جداگانه نصب شوند.
   • استفاده از شیرهای قطع اضطراری برای توقف سریع جریان گاز در صورت نشت
6. اجتناب از تماس مستقیم
   • هیچگاه نباید در مجاورت گاز ازن بدون تجهیزات ایمنی قرار گرفت.
   • در هنگام تعمیر و نگهداری دستگاه تولید و تزریق گاز ازن، باید سیستم کاملاً خاموش و تخلیه شده باشد.
7. ذخیره‌سازی و تولید در محل
   • ازن ناپایدار است و نباید ذخیره شود، بلکه باید در محل و هنگام نیاز تولید شود.
   • استفاده از سیستمهای تزریق گاز ازن باید مطابق استانداردهای ایمنی انجام شود.
8. کنترل دوز تزریق ازن
   • دوز بالای ازن می‌تواند به تجهیزات آسیب برساند یا باعث تولید گاز سمی دیگر (مثل NOX) شود.
   • سیستم کنترل اتوماتیک جهت تنظیم دقیق دوز تزریق ازن مورد نیاز است.