ويستخدم الأوزون على نطاق واسع في معالجة المياه والهواء بالنسبة لممتلكاته القوية من المطهر والأكسدة، غير أن الغازات التي تنتج أثناء الأوزون غير المُنتَج من إنتاج الأوزون والتي تُفر من العملية - يمكن أن تشكل مخاطر صحية وبيئية كبيرة إذا لم تُدار على النحو المناسب، ويمكن أن يؤدي استنشاق الأوزون إلى تهيج الجهاز التنفسي، ويفاقم الربو، ويسهم في تكوين الأوزون على مستوى الأرض، وهو ملوث جوي مُنظم.

Understanding Ozone Off-Gas Formation

وتنشأ غازات الأوزون خارج الغلاف الجوي كلما تولدت الأوزون ولم تستهلك بالكامل في عملية المعالجة، وتشمل المصادر النموذجية الغازات الخارجة عن الغلاف الجوي المستخرجة من غرف الاتصال، والتسرب من الختم والوصلات، والتدمير غير الكامل داخل وحدات التدمير في المجرى السفلي، ويعتمد تركيز وحجم الغازات البعيدة المدى على جرعات الأوزون، ونوعية الغازات المشبع بالفلور، ومقياس الحراري لزن الجسم، ووجود إدارة ملوثة للأوزون

الاستراتيجيات الرئيسية للتقليل من الأوزون إلى الحد الأدنى

1 - تركيب وحدات تدمير الأوزون

إن أكثر الطرق مباشرة لاستخلاص وإبطال الأوزون المتبقي هو استخدام وحدات التدمير هذه النظم التي تحول الأوزون إلى أكسجين قبل أن يُفتح الغاز في الغلاف الجوي، ويُستخدم نوعان أوليان في مرافق العلاج:

  • Catalytic destructors - تمرر الغاز المحتوي على الأوزون على سرير حفاز (في كثير من الأحيان ثاني أكسيد المنغنيز أو أكسيد المعادن الجاهزة) في درجة الحرارة المحيطة، وهي فعالة من حيث الطاقة وتتطلب الحد الأدنى من الصيانة، ولكن يمكن تسميم الحفاز بمركبات عضوية متفجرة مثل مركبات عضوية متفجرة (VOCs).
  • ][الهدرات الحرارية ][ - تسخن الغازات الخارجة من الغلاف الجوي إلى 300-350 درجة مئوية من الأوزون المكشوف الحراري، وهي فعالة جدا حتى مع الرطوبة العالية وحمولات الملوثات، ولكنها تستهلك طاقة كبيرة )الغاز أو التدفئة الكهربائية(.

ويعتمد اختيار التكنولوجيا المناسبة على معدل تدفق الغاز، وتركيز الأوزون، ومستويات الرطوبة، وتكاليف تشغيل الموقع.() وهناك العديد من المرافق التي تُركّز وحدات التدمير مباشرة على مجرى الهواء الرئيسي من الغازات المستخرجة من أجهزة الاتصال، وكذلك على خطوط فتح صغيرة من خزانات التخزين والمضخات ومعدات الرصد.() أجهزة تصنيع مثل ] وحدات متطابقة مع الشبكة (Xylem) [FLT:]

2 - تحقيق الاستخدام الأمثل لتوليد الأوزون وجرعاته

ولا بد أن ينجم عن خفض الأوزون من الغازات المتعددة الأطراف توليد الكمية المطلوبة فقط وتوصيله بكفاءة، ولا بد أن يكون الإفراط في استخدام النفايات من الطاقة وأوزون الأوزون خارج الغازات، وتشمل تدابير التحسين الأمثل الرئيسية ما يلي:

  • Realtime monitoring and control.] Install dissolved ozone sensors at strategic points (contact chamber inlet, outlet, and recycle cycles) and use feedback cycles to adjust birth electricity output. Advanced control algorithms (e.g., cascading PID or model predictive control) can respond to fluctuating flowta
  • Feed‐gas quality.] For corona —discharge electricitys, using oxygen-enriched feed gas (vs air) greatly increases ozone concentration and reduces the total gas volume that must be processed. This also reduces the energy cost per kilogram of ozone produced. Proper drying (dew point below —60 rode C) prevents nirode elect.
  • Proper contactor design.] Fine-bubble diffusers, static mixers, or venturi injectors maximize ozone mass transfer into the liquid phase, minimizing unreacted ozone in the off-gas. Packed —bed columns with optimized altitude‐todiameter ratios also improve absorption.
  • (ب) إجراء دراسات روتينية قائمة على الطلب على الأوزون من أجل معايرة الجرعة الفعلية للماء أو مجرى الهواء، ويؤدي الإفراط في " التكيف في الحالة " إلى انبعاثات مزمنة من الغازات.

ومن خلال تشديد حلقات المراقبة وتحسين كفاءة النقل، يمكن للمرافق في كثير من الأحيان أن تقلل من الطلب على الأوزون بنسبة ١٥-٣٠ في المائة مع ما يقابل ذلك من تخفيضات في حجم الغازات غير المحتوية على الغازات.

٣ - تحسين بحار النظام وتهويةه

الأوزون هو غاز ردي جداً سيتسرب من خلال ثغرات صغيرة؛ ولذلك فإن سلامة النظام هي الجوهر، وهذه الاستراتيجية تعالج كلاً من احتواء وجمع التسربات التي لا يمكن تجنبها.

بروتوكولات الملاحية

  • استخدام الغازات المحتوية على PTFE، والتجهيزات الضغطية، والمفاصل المبللة في جميع الأنابيب والسفن التي تعمل على نقل الأوزون، وينبغي تجنب الحديد الأسود الموحد أو الفولاذ المغنطيسي مع تآكل الأوزون.
  • Inspect and replace O —rings and seals on pumps, valves, and sampling ports on a scheduled basis. Ozone accelerates elastomer degradation -use Viton R or Kalrez.
  • تطبيق الضغط السلبي (المكنسة الصغيرة) على فتحات أجهزة الاتصال ومستودعات خزانات التخزين لسحب أي طبقة الأوزون المسرّب نحو وحدة التدمير بدلاً من السماح بالتسرب الخارجي.

تصميم الميراث

(أ) إذا كان الاحتواء غير فعال (مثلاً، حول غرف المولدات، أو التخزين الكيميائي، أو القنوات المفتوحة)، يوفر تهوية مكرّسة للعادم تسحب خلائط الهواء إلى دروع حرارية أو حفازة، وينبغي أن يحافظ معدل التهوية على تركيز الأوزون دون 0.05 جزء من المليون في منطقة التنفس. ] ] على رصد مستمر في مناطق الكم.

4 - تنفيذ نظم استعادة الأوزون وإعادة تدويره

وبدلاً من تدمير الأوزون غير المُعادَل، تُسجِّل نظم الاستعادة به وتُعيده إلى عملية المعالجة، ويُقلِّص هذا النهج من الانبعاثات من خارج الغازات ومن تكلفة توليد الأوزون، وتشمل الطرائق ما يلي:

  • Re-circulation cycles.] In water treatment, off-----gas from the contactor headspace is compressed and re-injected into the incoming water stream via a venturi injector, this can reuse 50-80% of the residual ozone.
  • Adsorption-desorption.] Off —gas is passed through a bed of zeolite or actived carbon that selectively adsorbs ozone. Periodically, the bed is heated or — pressureswung to desorb high-concentration ozone, which is then returned to the process. This method is more complex but can achieve recovery rates above.
  • Membrane separation.] Ozoneselective membranes separate ozone from oxygen in the off‐gas, allowing ozone —inriched permeate to be recycled.

وتُعد نظم الاسترداد فعالة من حيث التكلفة بالنسبة للنباتات الكبيرة الحجم (مثلاً، 100 كغ من وزن الجسم/ساعة) حيث تعوض قيمة الأوزون المستعاد رأس المال والمصروفات التشغيلية.

الرصد والامتثال التنظيمي

ويتوقف التدني الفعال على الرصد المستمر، وينبغي لكل مرفق أن يركّز:

  • In‐line ozone analyzers on the main off-gas duct to measure concentration (typically 0-50 g/Nm3).
  • Ambient ozone monitors] in operator —occupied areas, with alarms set at 0.1 ppm and shutdown at 0.5 ppm.
  • Flow meters] on off-gas streams to calculate mass emission rates.

(أ) أن تُشترط الولايات المتحدة إصدار تراخيص للمرافق التي تُدرَج أكثر من حد أدنى من طن سنوياً، كما أن Environmental Protection Agency (EPA) [FL-T:1] توفر إرشادات بشأن المعايير الوطنية لجودة الهواء المحيطي (NAAQS) فيما يتعلق بعمليات التركيز على الأوزون على المستوى الأرضي.

اعتبارات التكاليف والعمليات

وتشمل تخفيض عدد الأوزون من الغازات المتعددة الأطراف إلى الحد الأدنى الإنفاق الرأسمالي (الوحدات المدمرة، والرصد، والاختتام الأفضل) وتكاليف التشغيل (طاقة المدمرين، والمحفزات البديلة، والصيانة) غير أن الوفورات من انخفاض توليد الأوزون واستعادة الأوزون يمكن أن تقابل الكثير من هذه التكاليف:

  • ويعاني المدمرون التحفيزيون من انخفاض تكاليف الطاقة، ولكنهم يحتاجون إلى استبدال حافز دوري (كل سنتين إلى 5 سنوات حسب الملوثات).
  • وقد يضيف التدمير الحراري 0.005-0.02 دولار من دولارات الولايات المتحدة لكل كيلوغرام من الأوزون المولد في الطاقة.
  • وعادة ما تكون لنظم استرداد الأوزون فترات انتقام تتراوح بين سنة واحدة وثلاث سنوات في مرافق كبيرة.
  • ويؤدي تحسين الإغلاق والتهوية إلى الحد من خطر الإغلاق المكلّف والغرامات ومرض العمال.

عند اختيار المعدات، تقييم التكلفة الإجمالية لدورة الحياة، بما في ذلك الصيانة، وأجزاء الاستبدال، والطاقة، ويوفر العديد من البائعين ضمانات أداء لكفاءة التدمير خارج نطاق الغازات (مثلاً، تدمير 9.9 في المائة).

خاتمة

إن التقليل إلى أدنى حد من الأوزون خارج الغازات المتعددة الجوانب يتطلب الاهتمام بالتوليد، والإنجاز، واحتواء، والتدمير، وبتركيب وحدات التدمير المجهزة على الوجه الصحيح، وبوضع الجرعات المثلى عن طريق التحكم في الوقت الحقيقي، والحفاظ على سلامة النظام، واستكشاف خيارات الاسترداد، يمكن لمرافق العلاج أن تحقق التشغيل الآمن، والامتثال التنظيمي، والكفاءة الاقتصادية، وبما أن المعايير البيئية المعززة ومرافق المياه تواجه زيادة في الطلب على عمليات المعالجة المتقدمة، تظل قائمة على أساس المبادرة.