الأوزون (O3) هو أحد أقوى الأوكسجين والمطهر المتاح لمعالجة المياه، ويدمر بفعالية البكتيريا والفيروسات والبروتوزو والملوثات العضوية دون ترك مخلفات كيميائية طويلة العمر، غير أن أداء نظام الفرز يعتمد اعتماداً كبيراً على اختيار الجيل المناسب من تكنولوجيا الفرز.

Understanding Ozone Generation Technologies

ويجب توليد الأوزون في الموقع لأنه غير مستقر وخال من مفعوله بسرعة، أما الأساليب الرئيسية الثلاثة لتوليد الأوزون فهي ] تصريف الكهروانات ، [متطلبات الصحة الكاملة [الدرجة الثالثة]]، [الأسلوب التنفيذي [الطلب:4]] التركيز الكهربي (التكليفية)

مولدات الأوزون

(أ) المولدات الكهربائية العاملة في مجال تصريف السفن هي إلى حد بعيد أكثر التكنولوجيات شيوعاً في مجال المعالجة الصناعية والبلدية للمياه، وهي تنتج الأوزون عن طريق تمرير ذي تأثير عال عبر فجوة في الديليكتري تستخدم من خلالها الأوكسجين (سواء من الهواء أو مصدر الأكسجين مركز) وتكسر التصريف الكهربائي جزيئات الأوكسجين (O2) إلى ذرات فردية

وتشمل المزايا الرئيسية لتصريف التاج بالكورونا إمكانية التصعيد (من الوحدات الصغيرة لبراج التبريد إلى نظم كبيرة تعالج ملايين الغالونات يوميا)، وتركيزات الأوزون العالية في مراحل الغاز، والقدرة على تعديل الناتج عن طريق تعديل الطاقة أو تدفق الغازات، كما أن نظم CD تنتج أيضاً نواتج ثانوية غير مرغوب فيها عن مولدات الكهرباء بالأشعة فوق البنفسجية عند استخدام الأكسجين النقي، غير أنها تتطلب نظاماً لإعداد الغازات التغذوية (الخامية أو الأكسجين).

مولدات الأوزون

ولا تستخدم مولدات الأوزون الفوقية مصابيح الزئبق المنخفضة الضغط أو متوسطة الضغط التي تبث الضوء فوق البنفسجي عند خطوط الموجات نحو 185 نمل لتحلل الأكسجين الجزيئي المترابطة، وتنتج هذه الطريقة تركيزاً منخفضاً من الأوزون 0.1 في المائة-0.5 في المائة بواسطة الوزن - وهي مناسبة للضغط الصغير أو المولدات الخاصة.

والتقييد الأولي هو انخفاض إنتاج الأوزون وتركيزه، إذ لا يمكن للمولدات الكهربائية أن توفر قوة دفع لنقل المواد الغذائية اللازمة لتطبيقات عالية الطلب مثل تطهير المياه العصينة أو تدمير الأحمال العضوية الثقيلة، كما أنها تنتج الأوزون كمنتج ثانوي إلى جانب الإشعاع فوق البنفسج، مما قد يسبب تدهوراً في الصورة بالنسبة للأوزون الموجود بالفعل في المياه إذا كان النظام مصمماً بشكل ضعيف.

مولدات الأوزون الكهربائية (الكيميائية الإلكترونية)

ويستخدم توليد الأوزون الكهربي في الوقت الراهن مباشرة من خلال خلية كهربائية مصممة خصيصاً تحتوي على المياه وكهرباء مُصَوَّرة (يُعَدَّ في كثير من الأحيان بتركيز منخفض من الملح غير السُمية) ويُنتج الأوزون مباشرة عند المنعطف، وهذه الطريقة تُنتج تركيزات في مرحلة الغاز بنسبة 10 في المائة إلى 20 في المائة أو أعلى [FLT: flow1]، ولكن المجموع الكلي للأوكسجين.

وهذه النظم جذابة بصفة خاصة بالنسبة للتطبيقات الصناعية التي تتطلب درجة عالية من التركيز من الأوزون في أحجام منخفضة ، مثل التأجير التعقيمي في الصناعات الصيدلانية، أو تنظيف أو صمامات النوافذ، أو المرافق الصحية ذات الغضب العالي، كما أنها تنتج نواتج ثانوية أقل من النيتروجين (مثلاً، الحمض النيتري) لأنها لا تستخدم الهواء كنوعية غذائي.

طرق تنفيذ وإبطال الأوزون

ولا يمكن نقل غاز الأوزون بكفاءة إلى مجرى المياه، بل إن طريقتي التسليم الأولية هما ) و محركات الصنع المخترعة وكلها تناسب مختلف تصميمات أجهزة الاتصال والضغط على التطبيقات.

"الدفاتر الجميلة"

ويوزع غاز الأوزون من خلال سهرات أو مكبرات مائية مُخزَّرة توضع في قاع صهريج اتصال عميق، ونظراً لارتفاع الفقاعات، فإن تذويب الأوزون في المياه، وهذه الطريقة مصممة جيداً لمعدلات تدفق كبيرة في محطات مياه الشرب البلدية حيث تسمح خزانات الاتصال العميقة (5-7 متر) بوقت إقامة طويلة، وتتوقف كفاءة النقل الجماعي على حجم الفقاعات (تزيد ضغطات المياه السطحية).

حقن فينتوري

وتخلق حقنات الزهرة انخفاضاً في الضغط يجذب غازات الأوزون إلى مجرى جانبي للمياه، ثم يعاد إدخاله إلى تدفق المياه الرئيسي، وهذا الأسلوب يوفر كفاءة عالية في النقل الجماعي (90 في المائة أو أكثر) في البصمة المدمجة، ويُعدّ نظام الحرق مثالياً للتطبيقات التي لا يكون فيها صهريج اتصال عميق قابلاً للتبريد أو يتطلب خلطاً

الاختناق بين الشيفرز والفنتوري

  • Flow rate:] Diffusers work well at very high flow rates with low head loss; venturis are better for medium flow rates where space is constrained.
  • عمق الماء: ] تحتاج المستعملات إلى عمق صهريجي كاف (5 م) من أجل حل فعال؛ ويمكن للهوتات أن تعمل في منشآت ضحلة أو إعادة تدويرها.
  • Ozone concentration:] Venturis typically handle higher gas-phase ozone concentrations without concentration gradients.
  • Maintenance:] Diffusers require periodic clean or replacement of membranes; venturis are low-maintenance but rely on pump reliable.

العوامل الرئيسية في اختيار تكنولوجيا الأوزون

وبالإضافة إلى طريقة الجيل ونظام الإنجاز، يجب تقييم عدة معايير تقنية واقتصادية لاختيار أفضل حل للزهور.

معدل تدفق المياه والطلب على الأوزون

Forcht ozone dose typically expressed in milligrams of ozone per liter of water (mg/L) or grams of ozone per cubic meter (g/m3[FLT:] The total mass of ozone required per hour (kg/h) is the product of flow (m m3[FLT:]

الأوزون

وتتطلب بعض التطبيقات وجود غاز لطبقة الأوزون عالي التركيز لتحقيق سرعة تطهير أو تأكسد الملوثات الرجعية، وعلى سبيل المثال، فإن معالجة مياه الشرب ذات مستويات عالية من المواد العضوية (مثلا أثناء أحداث البلوغ) تعود بالفائدة على تركيزات الأوزون المرتفعة لتقليل حجم الفقاعات وتحسين أحشاء النقل الجماعي، وفي هذه الحالات، تكون مولدات الأقراص المدمجة التي تستخدم الأكسجين النقي أو المولدات الكهربائية المفضلة.

البارامترات النوعية للمياه

  • pH and alkalinity:] Ozone decomposition rate is accelerated at high pH (above 8). Systems treating alkaline water may need higher ozone dosing or secondary pH adaptation. Bicarbonate and carbonate radicals can act as scavengers, reducing ozone oxidative effect on target contaminants.
  • ] الاعتداد والقطع الصلب: ] Particles shield microorganisms and create an ozone demand that lowers disinfection efficiency. For highly turbid waters, pre-filtration or higher ozone doses are needed, favoring CD generateds with deep contact tanks.
  • Dissolved organic carbon (DOC): ] The ozone-DOC reaction consumes ozone and produces biodegradable subproducts (aldehydes, ketones) In drinking water, post-ozone biofiltration is often required. The ozone-to-DOC ratio is a critical design factor.
  • Temperature:] Ozone half-life decreases as temperature rises. Warmer waters require more frequent dosing or larger contact volumes.

الاعتبارات التشغيلية

Energy consumption[FLT:]] is a major factor. CD-suming oxygen produced by a pressure tempsorption (PSA) system can achieve energy intens of 8 -12 kWh perg of ozone produced. UV borns consume about 15 -25 kWh/kg, while electrolytic generating costs

الميزانية ومجموع تكاليف الملكية

ويمكن أن تكون النفقات الرأسمالية الأولية لنظم CD مرتفعة بسبب إعداد غاز التغذية والتبريد وتكاليف صهاريج الاتصال، حيث تكون لنظم المركبات ذات التردد العالي تكلفة منخفضة، ولكن نفقات تشغيلية مرتفعة لكل غرام من الأوزون بسبب استبدال المصابيح وانخفاض الكفاءة، إذ أن الوحدات الكهربائية لديها متوسطات النباتات التغذوية، ولكنها يمكن أن تكون فعالة من حيث التكلفة عندما تكون هناك حاجة إلى تطهير عالي التركيز، كما ينبغي أن تشمل تكلفة إنتاج المواد الكهربية.

التوصيات ذات الصلة بالتطبيق

وفيما يلي توصيات مصممة خصيصاً لأبسط التطبيقات المشتركة لمعالجة المياه، استناداً إلى العوامل المذكورة أعلاه.

بلدية مياه الشرب

(أ) تُعالج المرافق البلدية كميات كبيرة (كثيراً آلاف المترات المكعبة في الساعة) وتحتاج إلى تطهير وتذوق/مادة مؤثرة من حيث التكلفة، [و] مولدات تصريف في الكورونا مع ملوثات أو أكسجين أو هواء ، مقترنة بمزيلات كلورية دقيقة في خزانات الاتصال العميقة، هي المعيار.

صهاريج المياه النقية

أما الأكياس فتتمثل عادة في إعادة تدفُّق معدلات التدفق تتراوح بين 50 و500 متر 3 /h، وتحتاج إلى تطهير ثابت من مستويات الكلور مجتمعة، وتمنع الكلوريمينات.

المعالجة الصناعية للمياه المستعملة

(أ) إن الاسترداد الصناعي للعوامل ذات الجودة العالية في كثير من الأحيان يحتوي على كميات كبيرة من المواد الكيميائية العضوية أو الدودة أو المواد السائلة أو المسببة للأمراض، ويستخدم الأوزون في إزالة اللون، وخفض الطلب على الأكسجين الكيميائي، والتحلل، والتحدي الرئيسي هو الطلب المرتفع والمتغير على الأوزون. [متغيرات إزالة الملوثات العضوية الثابتة]

تجهيز المياه والمشروبات

وفي صناعة الأغذية والمشروبات، يستخدم الأوزون كمبيد للماء الخنصر، كما أنه يُعترف بمواد الصهريج والأنابيب، ويجب أن تكون نوعية المياه مرتفعة، مع وجود مواد دوارة منخفضة وخلفية عضوية، ويستخدم المولدات الكهربائية ذات الصبغة الفوقية العالية () في شكل سائل كهربي وغاز كولونا (بأكسجين) .

برج تربية الأحياء المائية وتبريدها

(أ) استخدام نظم تربية الأحياء المائية لمراقبة المسببات المرضية، والحد من الاضطرابات، وتحسين صحة الأسماك.

خاتمة

ولا توجد تكنولوجيا وحيدة للزهور مثلى بالنسبة لجميع التحديات المتعلقة بمعاملة المياه، ويتوقف القرار على تحليل دقيق لحجم المياه، والطلب على الأوزون، وكيمياء المياه، والقيود المفروضة على المرافق، والتكلفة الإجمالية للملكية، وبالنسبة للتطبيقات البلدية والصناعية الواسعة النطاق، فإن مولدات تصريف الكارونات ذات تغذية أو حقن أو مستعملين للغاز توفر أفضل مزايا قوية واقتصادية في مجال استخدام الطاقة الكهربائية الصغيرة أو المنخفضة.