کاربرد ازن در تصفیه آب آشامیدنی
کاربرد ازن در تصفیه آب آشامیدنی
کاربرد ازن در تصفیه آب آشامیدنی
یکی از اساسی ترین اهداف تصفیه آب گند زدائی یا ضد عفونی نمودن آب جهت مناسب نمودن برای شرب می باشد. تاکنون برای گند زدائی تصفیه آب روشهای مختلفی ارائه گردیده است که مهمترین آنها کلرزنی ، ازن زنی و استفاده از دی اکسید کلر ، برم ، ید ونیز اشعهUV می باشد.عمومی ترین روش گند زدائی در جهان کلر زنی می باشد که از دلایل عمده استفاده از آن می توان موثر بودن در غلظت پائین ، ارزان و در دسترس بودن ونیز داشتن باقیمانده در جهت تصفیه آب پس از عمل گند زدائی را نام برد. با توجه به تشکیل ترکیبات آلی کلرینه و سایر ترکیبات تری هالومتان در اثر گند زدایی با کلر که عوارض نامطلوبی را تصفیه آب برای مصرف کنندگان به همراه دارد استفاده از گند زدا های جدید روز به روز ابعاد وسیع تری می یابد.ازن از جمله ترکیباتی است که با توجه به خواص ویژه خود ، نزدیک به یک قرن است که بعنوان گند زدا در تصفیه آب آشامیدنی توسط کشورهای اروپایی مورد استفاده قرار گرفته است . اولین کار برد ازن در تصفیه آب سال ۱۸۹۳ در کشور هلند و برای تصفیه خانه ای که از آب رودخانه راین تغذیه می نمود برای تصفیه آب صورت پذیرفت . امروزه بیش از یک هزار تصفیه خانه آب از ازن بعنوان بخشی از تصفیه شیمیائی استفاده می کنند که اغلب آنها در کشورهای غربی بویژه فرانسه ، سوئیس و کانادا قرا دارند بزرگترین تاسیسات گند زدائی با ازن جهت تصفیه آب در مناطق پاریس و مونترال بکار گرفته شده است .
خواص فیزیکی وشیمیائی ازن
ازن یکی از اشکال آلوتروپی اکسیژن بوده و گازی آبی رنگ با بوی تند وناپایدار می باشد . این ترکیب یک اکسید کننده قوی بوده و بسیار قوی تر از اسید هیپوکلرو ( ماده موثر گند زدایی کلر در آب ) می باشد. حلالیت ازن در آب ۱۲ مرتبه کمتر از حلالیت کلر بوده و محلول آبی آن نیز ناپایدار می باشد.با توجه به ناپایداری گاز ازن ، باید در محل مصرف و نیز زمان مصرف تولید شود و نمی توان آنرا مثل کلر ذخیره نمود. با توجه به حوادث زیادی که در خصوص ترکیدن سیستم های ذخیره و نگهداری کلر بوقوع پیوسته است این محدودیت لزوماً جزء معایب استفاده از گاز ازن محسوب نمی شود.
خصوصیات بیوشیمیائی ازن و تصفیه آب
نقش ازن در تصفیه آب و پساب بعنوان یک عامل اکسید کننده و یک ترکیب میکروب کش حائز اهمیت بوده و در محیط آبی خصوصیات مشابهی با کلر دارد . از اینرو این دو ماده بعنوان رقیب یکدیگر و در مواردی مکمل یکدیگر در تصفیه آب مطرح می باشند. ازن دارای دو خاصیت بسیار مهم در ارتباط با محیط اطراف خود برای می باشد
قدرت گند زدائی بالا در تصفیه آب
خصوصیات میکروب کشی ازن بیانگر پتانسیل بالای اکسید اسیون آن در تصفیه آب می باشد. تحقیقات نشان می دهد که گند زدائی توسط ازن حاصل اثر مستقیم آن برباکتریها و تجزیه دیواره سلولی باکتریها می باشد . که از این نظر با مکانیسم عمل کلر در فرایند گند زدائی متفاوت است. با توجه به قدرت بالای گند زدائی ازن در مقایسه با کلر (۲۵ برابر ) و سایر گندزداها در تصفیه آب ، زمان کمتری جهت تکمیل فرایند گند زدائی نیاز می باشد. در مورد تصفیه آب بررسی ها همچنین بیانگر توانائی بیشتر ازن در از بین بردن ویروسها در مقایسه با کلر می باشد.
۲ – ازن به عنوان یک اکسید کننده قوی در تصفیه آب
ازن مصارف زیادی در تصفیه آب آشامیدنی از قبیل کنترل طعم و بو کنترل رنگ و حذف آهن و منگنز علاوه بر گند زدائی دارد . قدرت این اکسید کننده در شفاف سازی منابع آب با کیفیت پائین مانند آبهای بازیافتی مهم می باشد. تصفیه آب با ازن مواد معدنی زائد را بطور کامل اکسید نموده و موجب ته نشینی و حذف آنها می گردد. اهمیت عمده ازن در قابلیت شکستن ترکیبات آلی همراه با آهن و منگنز می باشد.ازن در برطرف نمودن ترکیبات آلی مولد رنگ ، قوی و موثر نشان می دهد بطوریکه بعنوان یک عامل جلا دهنده خوب برای فاضلاب و حذف کننده رنگ در آب شرب کا ربردهای فراوانی یافته است . ازن همچنین قادر است ترکیبات فنولیک و دیگر ترکیبات مولد طعم را در تصفیه آب شرب از بین ببرد. تحقیقات نشان داده است که تصفیه آب با ازن می تواند آفت کشهای مالاتیون و پاراتیون را که ترکیباتی سرطان زا و خطرناک هستند به اسید فسفریک ( بی خطر) تبدیل نماید.اخیراً در خصوص استفاده تصفیه آب با ازن به منظور کنترل و حذف کدورت و مواد آلی در مقررات EPA رهنمود هایی ارائه گردیده است .
محصولات جانبی حاصل از گند زدائی با ازن
در غیاب یون برمید در آب ، محصولات جانبی حاصل از ازن زنی شامل اسید هایی با وزن ملکولی کم و غیر هالوژن دار ، آلدهیدها، کتون ها و الکل ها می باشند که این ترکیبات اغلب توسط میکرو ارگانیسم های موجود در آب قابل تجزیه بیولوژیکی می باشند و معمولاً برای مصرف کنندگان بی خطر هستند . پیش ازن زنی باعث تغییر شکل مواد آلی موجود در آب خام می گردد ازن ، مواد آلی دارای زنجیره طولانی و با تعداد ملکول زیاد را به مواد غیر قابل تجزیه بیولوژیکی و نیز برخی ترکیبات کوچکتر قابل تجزیه تبدیل می نماید. این امر بطور همزمان در تصفیه آب موجب افزایش اکسیژن محلول آب می گردد و شرایط برای رشد باکتریها ی هوازی مهیا می شود. در صورت استفاده از فیلترهای کربن فعال گرانولی (GAC ) در بخش فیلتر اسیون ، مواد آلی بر روی منافذ و سطح کربن فعال گرانولی جذب می شوند و لذا فیلتر بعنوان منبع تغذیه و رشد باکتریها ایفای نقش می نماید . در این صورت آبی که از چنین فیلتر هایی عبور می نماید مواد آلی را در سطح فیلتر باقی گذاشته و از رشد باکتریها در تصفیه آب پس از فیلتر جلوگیری بعمل می آورد.
تجربیات تعدادی از کشورها در استفاده از ازن برای تصفیه آب
۱- کشورآمریکا
در سال ۱۹۴۰ نخستین واحد ازن زنی به منظور از بین بردن طعم و بوی حاصل از مواد فنلی در آمریکا برای تصفیه آب تاسیس گردید . البته همواره از کلر زنی نیز بصورت توامان استفاده می گردید تا در سیستم توزیع مقدار باقیمانده پایدار از گندزداها وجود داشته باشد.تحقیقات نشان داده که استفاده از ازن قبل از کلرزنی باعث کاهش تولید تری هالومتانها در حد کمتر از ۱ میکروگرم در لیتر برای تصفیه آب می باشد. با توجه به بالاتر بودن کیفیت آب منابع در دسترس در آمریکا نسبت به منابع آبی اغلب کشورهای غربی ، استفاده از ازن در ایالات متحده کمتر مورد توجه قرار گرفته است لکن با افزایش آلودگی آبهای سطحی و زیر زمینی در دهه ۹۰ قوانین جدیدی در راستای بهبود کیفیت و تصفیه آب وضع شده که از جمله آنها رویکرد بیشتر به استفاده از ازن در جهت افزایش کیفیت و قابلیت اعتماد بهتصفیه آب شرب مصرفی می باشد . از این رو تعداد تصفیه خانه های دارای تاسیسات ازن زنی دراین کشور بین سالهای ۹۰تا ۹۴ از ۲۰ به ۶۰ عدد افزایش یافته است.
۲- کشورکانادا
اولین تاسیسات تصفیه آب ازن زنی در کانادا در سال ۱۹۵۶ نصب و راه اندازی شد. در این کشور برای تصفیه آب از ازن بعنوان گندازدا و نیز حذف کننده طعم و بو و کنترل کدورت استفاده گردیده است هرچند جهت حفظ مقادیر باقیمانده گندزدا در شبکه سیستم کلر زنی نیز بصورت همزمان بکار گرفته شده است . عمده کاربرد ازن در کانادا در حذف مشکلات طعم و بوهای فصلی جهت کمک به امر گند زداییبرای تصفیه آب بوده است.
۳- کشورفرانسه
در سال ۱۹۹۲ حدود۷۰۰ تصفیه خانه در فرانسه با استفاده از سیستم ازن زنی جهت تصفیه آب مشغول بکار بوده اند که آب تمامی این تصفیه خانه ها از آبهای سطحی تامین می شده است . هدف اصلی برای استفاده از ازن کنترل طعم بو ، تخریب فنل ، حذف مواد آلی و غیر فعال سازی ویروسها و از بین بردن باکتریها جهت تصفیه آب می باشد . در تعدادی از تصفیه خانه های تصفی آب از ازن برای حذف رنگ و آهن و منگنز استفاده می شود و در اکثر تصفیه خانه ها گزارش شده که ازن باعث افزایش راندمان حذف کدورت در زمان تصفیه آب گردیده است.
۴- کشورسوئیس
در سوئیس ۱۵۰تصفیه آب بزرگ و کوچک از ازن زنی برای از بین بردن باکتریها و ویروسها ، حذف طعم و بو ومواد آلی استفاده می نمایند.
۵-کشوراسترالیا
در استرالیا نیز تعداد ۴۲ تصفیه آب با سیستم ازن زنی فعالیت دارند که تعدادی بعنوان گند زدای مکمل کلر و تعدادی نیز بعنوان حذف کننده رنگ و مواد آلی بکار گرفته شده اند.
هزینه ها
هزینه های مربوط به خرید و نصب تاسیسات ازن زنی با توجه به میزان ازن مورد نیاز و دبی تصفیه آب خانه متفاوت است ولی بطور متوسط هزینه ای بالغ بر ۵۰۰ تا ۶۰۰ هزار دلار برای آن پیش بینی می گردد.انرژی متوسط مورد نیاز جهت تولید هر کیلو گرم ازن ، ۱۵تا۲۰ کیلو وات ساعت خواهد بود . این در حالیست که برای انجام مناسب گند زدائی با ازن ، دوز تعیین شده mg/lit 5/1–1 می باشد تخمین زده می شود که در صورت تزریق mg/lit 1 ازن ، به ازای هر یک هزار متر مکعب آب تصفیه شده یک دلار صرف گردد.
مزایای استفاده از پیش ازن زنی در مقایسه با کلر در تصفیه آب :
۱- کاهش مقادیر رنگ ،طعم و بو به میزان قابل توجه در تصفیه آب
۲- افزایش راندامان فیلتر اسیون ( حدود ۵۰ در صد )
۳-افزایش راندمان گند زدائی
۴-کاهش زمان مورد نیاز برای تشکیل فلوک و لخته سازی
۵-کاهش مواد شیمیائی مورد نیاز برای فرایند انعقاد
۶-کاهش ترکیبات تری هالومتان به میزان قابل توجه ونیز دیگر ترکیبات آلی کلر دار
۷-کاهش لجن حاصل از بک واش فیلتر
نتیجه گیری
به سختی می توان تمام کاربردهای ازن در تصفیه آب آشامیدنی را در این مبحث کوتاه ارائه نمود . مهمترین موضوعی که لازم است بخاطر داشته باشیم اینست که با بکار گیری ازن در تصفیه آب آشامیدنی می توان بسیاری از مشکلاتی که توسط دیگر گند زداها و اکسید کننده ها قابل رفع نیستند را برطرف نمود که از جمله می توان از اکسید اسیون آلاینده های میکرو ، تثبیت بیولوژیکی آب و ضد عفونی نام برد.درست مثل هر اکسید کننده دیگر ، با بکار گیری ازن در تصفیه آب نیز فراورده های جانبی حاصل می شود که برخی از آنها از نقطه نظر بهداشتی قابل توجه هستند. افزایش دانش و تجربیات محققین در ۲۵ سال گذشته در خصوص کاربرد ازن منجر به کاهش مخاطرات و نگرانیها مربوط به استفاده از آن به کمترین حد ممکن گردیده است.
منابع