تأثير الأوزون على مراقبة الرش في توزيع المياه النظم

تنفيذ عمليات الاغتسال في نظم توزيع المياه

ويستلزم الازدهار المتعاقب لضبط الرش الحيوي تصميماً دقيقاً للنظام، وعادة ما يولد الأوزون في الموقع عن طريق تفريغ الكورونا أو خلايا الكهروليت باستخدام الأكسجين أو المواد الوسيطة للهواء، ثم يُحقن الغاز في مجرى جانبي ويُفصل عن طريق غرف الاتصال مثل حقنات التهوية أو أجهزة الإقلال من وزنها، والوقت الحاسم:

وبالنسبة لنظم التوزيع القائمة، كثيرا ما يطبق الازدهار في مصنع المعالجة قبل أو بعد الانهيار بقليل، غير أن تطبيق الأوزون مباشرة في شبكة التوزيع أقل شيوعا بسبب سلامة الغازات السامة وأجهزة التحلل الحركي، وبدلا من ذلك، تستخدم المرافق الازدهار لإنتاج مياه مستقرة بيولوجيا تحد من إعادة نمو المادة البيولوجية في الشبكة، وتدمج الازدهار مع التحلل البيولوجي بعد العلاج (مثلا، التحلل البيولوجي).

الأوزون ونظم توليد الطاقة

ومولدات الأوزون الحديثة مصممة لتحقيق الكفاءة والموثوقية العالية، إذ أن مولدات التصريف في كورونا تنقل الأوكسجين أو الهواء من خلال حقل مرتفع الفولط، مما يخلق الأوزون، ويمكن للمولدات الكهربائية الكهربائية الكهربائية، وإن كانت أقل شيوعا، أن تنتج الأوزون العالي التركيز من المياه، وتشمل بارامترات التصميم الرئيسية معدل تدفق الغاز، ومدخلات الطاقة، والتبريد، وإعداد الغازات.

ويتم عادة نقل الأوزون إلى المياه من خلال نظم المسار الجانبي بالحقن أو المزلاجات الثابتة أو أجهزة الاتصال بالعمود، وتتوقف كفاءة النقل على حجم فقاعات الغاز، ووقت الاتصال، وكيمياء المياه، وترصد تركيزات الأوزون المذوبة في الوقت الحقيقي باستخدام أجهزة الاستشعار الكهروكيميائية أو مركبات امتصاص المركبات، مما يتيح التحكم الآلي في الجرعات.

التكامل مع المعالجة الحالية للمياه

وكثيرا ما تستخدم شبكة الأوزون كخطوة علاجية وسيطة، ويمكن وضعها قبل تلف الرمل أو الغشاء (العمل السابق للزئبق) لتحسين الحرق وخفض الرغوة المغناطيسية، أو بعد التحلل (الاستخلاص) كخطوة أخيرة للتحلل، أما بالنسبة لمراقبة الرش، فإن أكثر المواقع فعالية بعد التلويث، ولكن قبل تخزين النفايات العضوية، فإن المياه التي تدخل نظاما للتوزيع العضوي

مقارنة مع أساليب التحكم في الكيماويات البديلة

ولا تستخدم عدة تكنولوجيات للتحلل من حيث المقاييس الحيوية، وكل منها ينطوي على مزايا وقيود، فالكلوريون هو أكثر المفاعل شيوعاً، ولكنه محدود القدرة على اختراق المبيدات الحشرية في بقايا نمطية (0.2 إلى 1.0 ملغم/لتر) ويتفاعل مع المادة العضوية لتشكيل النيتثان وأحماض الهالويتية، التي تنظمها وكالة حماية البيئة في الولايات المتحدة.

وعلى النقيض من ذلك، فإن ارتفاع قدرة الأوكسيدوزون يسمح له بتحلل مصادر القدرة الكهربائية والإلكترونية وقتل الكائنات المجهرية في خطوة واحدة، وقد أظهرت الدراسات أن معالجة الأوزون تقلل من الكتلة الأحيائية بنسبة 80-95 في المائة على سطح الأنابيب، في حين أن الكلور يقللها بنسبة 30 إلى 50 في المائة فقط في ظروف قابلة للمقارنة، غير أن الأوزون لا يوفر بقايا طويلة الأجل، ولذلك يجب أن يقترن الكلور بمبيد ثانوي.

Efficacy Against Biofilms

A 2019 study published in Water Research] compared ozonation to chlorination for biofilm control on PVC and iron pipes. Ozone at 1.0 mg/L for 10 minutes achieved a 3-log reduction in viable biofilm and reduced EPS polyppsaccharide content by 70%, while chlorine at 2.0 mg/L minutes

النموذج الإنتاجي

أما شاغل المنتج الثانوي الرئيسي في مجال الازدهار، وهو مسبب للسرطان البشري المحتمل تنظيمه بعشرة ميكروغرام/لتر في الولايات المتحدة و10 ميكروغرام/لتر في الاتحاد الأوروبي، والأشكال الجامحة عندما تُحدث الأوزون من خلال أيونيون البروميد بصورة طبيعية، والخطر في المياه التي ترتفع فيها تركيزات بروميد الميثيل (0.1 ملغم/لتر) ويمكن أن تقلل الكلورات من تكوين البرومة عن طريق خفض كمية الزئبق.

التحديات والنظر في المسألة

إن تنفيذ عملية التطهير من الحرق الأحيائي ليس بدون عقبات. High capital and operating costs]] هي حواجز كبيرة، ويتطلب توليد الأوزون الكهرباء اللازمة لتشغيل الغازات الغذائية والأكسجين، ويمكن أن يتراوح استهلاك الطاقة بين 10 و25 كيلوواط لكل كيلوغرام من الأوزون المنتج، كما أن صيانة المولدات الكهربائية والموصلات ووحدات التدمير تضاف إلى تكاليف دورة الحياة.

(أ) أن التعقيد التشغيلي [(FLT:1]) عامل آخر، ويتفاوت الطلب على الأوزون مع جودة المياه ودرجة الحرارة والحمولة العضوية، مما يتطلب من المشغلين المهرة تعديل الجرعات في الوقت الحقيقي، ويمكن أن يؤدي الإفراط في الجرعة إلى إنتاج ثانوي مفرط، بينما لا يكون التحكم في الرش الأحيائي فعالاً في التخلّص من الرشّة، كما أن سرعة تدهور المحتوى من الأوزون تعني أن تأثيره في كل مكان من محطات التحكم في المواد البيولوجية.

(ب) يجب أيضاً النظر في إمكانية التداول مع المواد ، ويمكن لطبقة الأوزون أن يعجل بتآكل بعض الفلزات (مثل النحاس والفولاذ) والألفيسترات واللدائن المستخدمة في الغازات والختم، وقد تؤدي المواد الرزمية المقاومة للتكسيد - مثل الصلب غير القابل للذوبان، ومنظومات الخناق المختلطة التي تميل إلى الإسمنت، وفول كلوئي.

البحوث والدراسات الإفرادية

وقد أظهرت دراسات عديدة فعالية الازدهار في مجال مراقبة الرش الأحيائي، وفي نظام توزيع المياه على نطاق تجريبي في جامعة إيلينوي، طبق الباحثون الأوزون (1.5 ملغم/لتر) باستمرار لمدة ستة أشهر على شبكة توزيع، كما انخفضت التغطية بالملديف الحيوي على قسائم الأنابيب بنسبة 88 في المائة مقارنة مع حلقة التحكم التي تُجرى بـ 1 ملغم/لتر الكلور العضوي.

وفي تطبيق عالمي حقيقي، استخدمت مدينة زيورخ، سويسرا، الأوزون منذ الستينات كجزء من نهج المعالجة بالزوارق المتعددة، وخلصت دراسات نظام توزيعها إلى أن الأوزون - التحلل ينتج مياهاً تقل فيها نسبة الكربون العضوي المبسّط 10 ميكروغرام/لتر، ويحد من نمو الرش الأحيائي بشكل فعال حتى في المناطق الرئيسية ذات المقياس الكبير، وعلى النقيض من ذلك، فإن النظم التي تستخدم كميات أعلى من الكلور لها هي الأخرى هي الكثومتين.

وقد قام طيار أحدث في الولايات المتحدة (مياه خليج تومبا، فلوريدا) بتقييم الأوزون وثاني أكسيد الكلور في مجال مراقبة الرش الأحيائي في أنابيب الفولطين والحديد، وقدم الأوزون أعلى تخفيض في عدد أرقام اللوحات الهيدرولوجية الوبائية وأزال Pseudomonas aeruginosa في الرشّة الأحيائية خلال أسبوعين.

الاتجاهات المستقبلية

(أ) [[العملية] [العملية] في إدارة المدافن الحيوية، يرجح أن تنمو مع وجود مرافق للمياه، مع وجود أنظمة أشد صرامة بشأن المنتجات الثانوية للتحلل والمسببات المرضية الناشئة.

وثمة تطور واعد آخر هو استخدام الأوزون في النظم الذكية التي تحركها أجهزة الاستشعار، إذ يمكن للرصد الفعلي لنمو المساجين الأحيائية باستخدام أجهزة الاستشعار الضوئية أو الكهروكيميائية أن يحفز على وضع استراتيجية قصيرة وشديدة الازدهار، تقلل من الاستخدام الكيميائي وتشكيل المنتجات الثانوية مع الحفاظ على الرقابة الفعالة، ويمكن أن تنبأ خوارزميات التعلم الماك بتراكمات في الرشات الأحيائية استنادا إلى بيانات نوعية المياه التاريخية، وأن تعدل جرعات الأوزون.

وأخيراً، أصبح التكامل مع التموين البيولوجي ممارسة معيارية، حيث إن المبادئ التوجيهية ] و] توصيات منظمة الصحة العالمية ]] تتطوّر وتُعترف بالزخم المقترن بالتصفية الأحيائية كأفضل الممارسات لإنتاج مياه مستقرة بيولوجياً، وما زالت الدراسات تصقل فهم كيفية توازن الجرعة مع النشاط البيولوجي اللاحق لتحقيق أقصى قدر من الحد.

خاتمة

ويتيح الإزدونيس أداة قوية ومتنوعة لمراقبة الرشيات البيولوجية في نظم توزيع المياه، ومن خلال تأكسيث المصفوفة الاستحلالية، وتشغيع مباشرة الكائنات المجهرية المحتوية على مواد مصغرة، وتخفض الأوزون تراكم الكيماويات الأحيائية على نحو أكثر فعالية من المذيبات التقليدية، وفي حين أن التحديات لا تزال قائمة، بما في ذلك التكلفة، وإدارة المنتجات الثانوية، والفوائد التي ينطوي عليها تحسين نوعية المياه، وتقليص من حيث القدرة على إحداث الاحترار، وتوحيد، وتوحيد في اختيارات.