فوائد العلاج القائم على الأوزون في إنتاج مياه الشرب والماء المبتلي

وقد برزت المعالجة القائمة على الأوزون بوصفها تكنولوجيا رائدة في صناعة المشروبات والمياه المعبأة، مما يتيح مزيجاً قوياً من كفاءة التطهير والإدارة البيئية، ويتحول المنتجون بصورة متزايدة إلى الأوزون كطريقة موثوقة لضمان سلامة المنتجات والحفاظ على طعمها وتقليل الاعتماد على المواد الكيميائية، وتستكشف هذه المادة العلوم وراء معالجة الأوزون، وفوائده العديدة، وتطبيقاتها العملية، وسبب ظهورها بين أساليب الصرف الصحي التقليدية.

ما هو العلاج الذي يستخدمه الأوزون؟

الأوزون (O₃) هو جزيء شديد التفاعل يتألف من ثلاث ذرات من الأكسجين، وهو مادة طبيعية مصممة في الغلاف الجوي للأرض بواسطة البرق أو الضوء فوق البنفسج، ويمكن توليده عند الطلب باستخدام معدات متخصصة مثل تصريف الكارونا أو مولدات البلازما الباردة.

How Ozone Generation Works

وتستخدم معظم نظم الأوزون الصناعية تصريفات من الكارونا: الأكسجين الجاف أو الهواء عبر حقل كهربائي عالي التطاير، يقسم O₂ ] جزيئات ويتيح لها العودة إلى الغلاف الجوي كما هو مطلوب من O_]3.

المنافع الرئيسية لمعاملة الأوزون

السلطة الاستثنائية للتطهير

Ozone is one of the most potent disinfectants known, oxidizing bacteria, viruses, fungi, and protozoa such as Cryptosporidium parvum and [−FLT:2] Giardia lamblia] far more rapidly than chlorineorg time attack inact

العملية الخالية من المواد الكيميائية والمخلفات

وعلى عكس الكلور أو الكلورين أو المؤثرات الكيميائية الأخرى، لا يُدخل الأوزون منتجات ثانوية ثابتة، ويُنكسر إلى الأكسجين، ولا يترك أي طعم أو رائحة أو مخلفات ضارة، وهذه السمية قيمة بوجه خاص بالنسبة للماء المعبأ وكميات الأقساط التي يكون فيها النقاء نقطة بيع رئيسية، كما أن عدم وجود مواد كيميائية مزيلة متبقية يقلل أيضاً من الحاجة إلى إزالة الكلور أو اتخاذ خطوات للتصفر.

تحسين التاستي، ودور، وكلارتي

ويؤكسد الأوزون المركبات العضوية التي تسبب الخزامي أو الأرضي أو النكهة الفلزية - مثل الجيوزمين و2 - ميثيليسولبورنول، كما أنه يهيمن على الحديد المذوب والمنغنيز ومركّبات الكبريت التي يمكن إزالتها عن طريق التحلل اللاحق، ونتيجة لذلك المياه بدرجة أوضح، ونكهة أنظف، والحد من مخاطر المشروبات غير المباشرة.

المزايا البيئية والمستدامة

ونظراً لأن الأوزون يزيل الأكسجين، فإنه لا يخلق أي نفايات كيميائية ولا يسهم في إزالة مستويات الإنتاج الثانوي في المياه المستعملة، وكثيراً ما تشهد المرافق التي تتحول من المطهر الكيميائي انخفاضاً كبيراً في مناولة المواد الخطرة وتخزينها والتخلص منها.() ولا يستهلك توليد الأوزون سوى الكهرباء، مما يجعله متوافقاً مع أهداف الطاقة المتجددة.

التكلفة - الأثر على المدى الطويل

وعلى الرغم من أن الاستثمار الأولي لرأس المال لمعدات الأوزون يمكن أن يكون أعلى من نظم الكلورة البسيطة، فإن التكاليف التشغيلية غالبا ما تكون أقل، إذ أن المنتجين ينقذون من شراء المواد الكيميائية، والنقل، والتدريب على السلامة، بالإضافة إلى أن الأوزون يعمل بسرعة، فإن خزانات الاتصال يمكن أن تكون أصغر، مما يقلل من آثار المرفق، كما أن متطلبات الصيانة متواضعة: فقد تحتاج المواد الكهربائية المستخدمة في تصريفات الكولونيا إلى استبدال كل بضع سنوات.

تطبيقات في إنتاج مياه الشرب والزجاج

ويمكن تطبيق الأوزون في نقاط متعددة في الإنتاج، من متناول المياه الخام إلى مرافق التغليف النهائية.

المياه الخام

وكثيراً ما تحتوي مصادر المياه الطبيعية على مواد عضوية مبتلة وميكروبات ومعادن، ويُحدث حرق الأوزون في الماء الخام على نحو سريع مادة عضوية، ويكسر الأحماض المهزلة، ويهيمن المعادن، ثم تزيل خطوة التلقيح/الرش الجسيمات الناتجة، مما يقلل إلى حد كبير من الحمولة على رشحات التيار وأجهزة قياس الأشعة فوق البنفسجية.

تطهير المياه المهددة

وبالنسبة للماء المزدحم والمشروبات، يضاف عادة الأوزون قبل التقويم فقط لتوفير النطوبة النهائية، حيث إن فترات الاتصال التي تتراوح بين دقيقة وخمس دقائق في بقايا الأوزون تتراوح بين 0.2 و0.4 ملغ/لتر هي عادة لتحقيق منتج معقم دون التأثير على الطعم، ولأنه يتم بسرعة تغذي المياه دون حرارة، والحفاظ على مركبات النكهة المتطايرة.

تقريب النواحي العضوية

وفيما عدا التحلل، فإن أكسيد الأوزون يُثبّت الثعالب، والتاينينات، وغيرها من المركبات التي يمكن أن تسبب التحلل أو الإجهاد، وفي إنتاج العصير والشرب الناعم، يمكن استخدام الأوزون لمعالجة مياه العمليات، وضمان عدم تعارض نوعية المياه مع اتساق المنتجات النهائية، كما يساعد على التحكم في الرش الحيوي في الأنابيب وخزانات التخزين.

المعدات والتصنيع

إن المياه المزروعة فعالة للغاية في إحراق الملاجئ والدبابات والأنابيب وموصلات قوارير الزجاج، كما أن حلاً معادلاً للأوزون منخفض التركيز يزيل الكائنات المفسدة دون ترك مخلفات كيميائية يمكن أن تعبر منتجات التلوث، ويستخدم العديد من خطوط التعبئة المياه المزروعة كجرين نهائي في حاويات الزجاج أو التخصيب.

مقارنة مع أساليب التطهير التقليدية

Ozone vs. Chlorine

والمال غير مكلف ويوفر بقايا دائمة، ولكنه يمكن أن يشكل مادة ثلاثية الهالوذين مسببة للسرطان وأحماض الهالوتشيك عند رد الفعل على المادة العضوية، كما أن الكلور يولد طعماً ملحوظاً وزهراً، ويحتاج في كثير من الأحيان إلى علاجات إضافية مثل تليف الكربون المنشط، ويتجنب الأوزون هذه المنتجات الثانوية ولا يغير من مذاق المياه الطبيعية.

Ozone vs. Ultraviolet (UV) Light

أما العلاج بالأشعة فوق البنفسجية فهو خال من المواد الكيميائية ويؤثر على العديد من المسببات للأمراض، ولكنه لا يوفر حماية متبقية ويعمل بشكل غير سليم مع جسيمات الماء المانع للزراعة أو الجسيمات ذات الصبغة الدنوغرافية.

Ozone vs. Peracetic Acid (PAA)

وتستخدم هذه المادة في بعض تطبيقات المشروبات، لا سيما بالنسبة لإصدار الشهادات العضوية، غير أنها متآكلة، وتتطلب معالجة دقيقة، ويمكن أن تترك بقايا حمض الخلايا التي تؤثر على الهيدروجيني والنكهة، ويتوافق الأوزون أكثر مع المشروبات الحساسة، ويعاني من انخفاض في البصمة البيئية.

الاعتبارات التنظيمية

وقد وافقت إدارة الأغذية والمخدرات على الأوزون كمضيف ومطهر للغذاء في الولايات المتحدة بموجب 21 CFR 173.368 بالنسبة للمياه المعبأة و 21 CFR 184.1 بالنسبة لتطبيقات تجهيز الأغذية الأخرى، كما أن وكالة حماية البيئة تعتبر الأوزون مأموناً لمعالجة مياه الشرب بموجب قانون مياه الشرب المأمونة، وعلى الصعيد الدولي، فإن هيئات مثل منظمة الصحة العالمية والمبادئ التوجيهية المتعلقة باختفاء المواد الغذائية.

الأثر الاقتصادي والبيئي

وعلى مدى عشر سنوات من دورة الحياة، يمكن لنظم الأوزون أن تحقق تخفيضا بنسبة تتراوح بين 20 و40 في المائة في تكاليف العلاج الإجمالية مقارنة بالطرق القائمة على الكلور، وذلك أساسا من إلغاء المشتريات الكيميائية ورسوم التخلص من النفايات، كما أن استهلاك الطاقة يتراوح بين 5 و15 كيلوواط لكل كيلوغرام من كيلوغرامات الأوزون المتولدة، تبعا لنوعية الغازات المغذية وتصميم النظم، وعندما تكون الطاقة الكهربائية المتجددة، فإن البصمة الكربونية لمعدات الازدهارونات يقلل.

الاتجاهات المستقبلية في تكنولوجيا الأوزون

أما أوجه التقدم في كفاءة مولدات الأوزون، ورصد التركيز في الوقت الحقيقي، والنظم الهجينة التي تجمع بين الأوزون وساد أكسيد الهيدروجين أو الضوء فوق البنفسجي، فهي توسع نطاق التطبيقات، ويستكشف الباحثون قدرة الأوزون على خفض مخلفات مبيدات الآفات من الفواكه المستخدمة في إنتاج العصير، وعلى تطهير الزجاجات القابلة لإعادة الاستخدام في نماذج الاقتصاد الدائري، ومع تزايد الطلب الاستهلاكي على التطهير، فإن احتمالات حدوث زيادة في إنتاج الخمور.

خاتمة

وتُقدم المعالجة القائمة على الأوزون مزيجاً قاهراً من السلامة البيولوجية الدقيقة، والجودة الحسية، والمسؤولية البيئية، وكفاءة تكاليف صناعة المشروبات والماء المزدحمة، وبإلغاء المخلفات الكيميائية الضارة وتحسين اتساق المنتجات، تساعد الأوزون المنتجين على الوفاء بمعايير السلامة الصارمة مع الوفاء بتوقعات المستهلكين فيما يتعلق بالمشروبات البحتة والكبيرة الحجم، وبما أن التكنولوجيا ما زالت تتطور، فإن الأوزون سيظل حجر الزاوية في معالجة المياه والغضب - وهو أمر يعود بالفائدة.