مقدمه:
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 آب روش های مختلفی ارائه گردیده است که مهمترین آنها کلرزنی ، ازن زنی و استفاده از دی اکسید کلر ، برم ، ید و نیز اشعه UV می باشد.
عمومی ترین روش گندزدائی در جهان کلر زنی می باشد که از دلایل عمده استفاده از آن می توان موثر بودن در غلظت پائین ، ارزان ودر دسترس بودن ونیز داشتن باقیمانده در 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 برای مصرف کنندگان به همراه دارد استفاده از گندزداهای 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 به عنوان گندزدا در آب آشامیدنی توسط کشورهای اروپایی مورد استفاده قرار گرفته است. اولین کاربرد ازن در سال 1893 در کشور هلند و برای تصفیه خانه ای که از آب رودخانه راین تغذیه می نمود صورت پذیرفت . امروزه بیش از یک هزار تصفیه خانه آب از ازن به عنوان بخشی از تصفیه شیمیائی استفاده می کنند که اغلب آنها در کشورهای غربی به ویژه فرانسه، سوئیس وکانادا قرا دارند. بزرگترین تاسیسات گند زدائی با ازن در مناطق پاریس ومونترال بکار گرفته شده است.

خواص فیزیکی وشیمیائی ازن
این یکی از اشکال آلوتروپی اکسیژن بوده وگازی آبی رنگ با بوی تند وناپایدار می باشد . این ترکیب یک اکسید کننده قوی بوده وبسیار قوی تر از اسید هیپوکلرو ( ماده موثر گند زدایی کلر در آب ) می باشد. حلالیت ازن در آب 12 مرتبه کمتر از حلالیت کلر بوده ومحلول آبی آن نیز ناپایدار می باشد.
با توجه به ناپایداری گاز ازن ، باید درمحل 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 ونگهداری کلر به وقوع پیوسته است این محدودیت لزوماً جزء معایب استفاده از گاز ازن محسوب نمی شود. لکن عدم امکان ذخیره آن در مواردی موجب توقف یا اشکال در امر استفاده از سیستم گند زدا می گردد.

خصوصیات بیوشیمیائی ازن
نقش ازن در تصفیه آب و پساب به عنوان یک عامل اکسید کننده ویک ترکیب میکروب کش حائز اهمیت بوده و در محیط آبی خصوصیات مشابهی با کلر دارد. از این رو این دو ماده به عنوان رقیب یکدیگر ودر مواردی مکمل یکدیگر مطرح می باشند. ازن دارای دو خاصیت بسیار مهم در ارتباط با محیط اطراف خود می باشد:

1- قدرت گند زدائی بالا
خصوصیات میکروب کشی ازن بیانگر پتانسیل بالای اکسید اسیون آن می باشد. تحقیقات نشان می دهد که گند زدائی توسط ازن حاصل اثر مستقیم آن برباکتری ها وتجزیه دیواره سلولی باکتری ها 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 وسایر گندزداها ، زمان کمتری جهت تکمیل فرایند گند زدائی نیاز می باشد. بررسی ها همچنین بیانگر توانائی بیشتر ازن در از بین بردن ویروس ها در مقایسه با کلر می باشد.

2- ازن به عنوان یک اکسید کننده قوی
ازن مصارف زیادی در تصفیه آب آشامیدنی از قبیل کنترل طعم وبو کنترل رنگ وحذف آهن ومنگنز علاوه بر گند زدائی دارد. قدرت این اکسید کننده در شفاف سازی منابع آب با کیفیت پایین مانند آب های بازیافتی مهم می باشد. ازن مواد معدنی را به طور کامل اکسید نموده وموجب ته نشینی وحذف آنها می گردد. اهمیت عمده ازن در قابلیت شکستن ترکیبات آلی همراه با آهن ومنگنز می باشد.
ازن در برطرف نمودن ترکیبات آلی مولد رنگ ، قوی وموثر نشان می دهد به طوری که به عنوان یک عامل جلا دهنده خوب برای فاضلاب وحذف کننده رنگ در آب شرب کاربردهای فراوانی یافته است. ازن همچنین قادر است ترکیبات فنولیک ودیگر ترکیبات مولد طعم را در آب شرب از بین ببرد. تحقیقات نشان داده است که ازن می تواند آفت کش های مالاتیون و پاراتیون را که ترکیباتی سرطان زا وخطرناک هستند به اسید فسفریک ( بی خطر ) تبدیل نماید.
اخیراً در خصوص استفاده از ازن به منظور کنترل وحذف کدورت ومواد آلی در مقررات E PA 3]] رهنمود هایی ارائه گردیده است .

کنترل کدورت
در یک تصفیه خانه متعارف که از آب سطحی به عنوان ورودی استفاده می نماید اولین مرحله تصفیه حذف کدورت می باشد که براساس کیفیت آب خام ورودی باید تعیین نمود که مقدار پیش ازن زنی با مقادیر کم مناسب است یا خیر؟ برای آب های با کدورت زیاد مصرف مقدار کمی ازن باعث کاهش کدورت می شود در حالیکه مصرف مقدار زیاد ازن باعث افزایش کدورت می گردد.
اگر پیش ازن زنی در مقادیر کم صورت پذیرد نیاز به دو مرحله ازن زنی در سیستم متداول تصفیه آب می باشد در ازن زنی با مقادیر کم همواره اولین مرحله مربوط به کنترل کدورت وحذف آهن ومنگنز می باشد. در مرحله دوم ازن زنی، مواد آلی مولد طعم وبو ورنگ و DOC 4]] با استفاده از مقادیر بیشتر ازن و تماس زیاد اکسید می شوند.
اگر پیش ازن زنی برای آب های با کدورت کم در نظر گرفته شود اغلب مقادیر کم ازن کفایت می نماید و در نتیجه تمام مراحل اکسیداسیون به منظور انجام گندزدائی اولیه در یک نقطه صورت می پذیرد. در این گونه موارد معمولاً از فیلتراسیون مستقیم جهت عملیات صاف سازی استفاده می شود و ازن از طریق ناپایدارکردن ذرات معلق و خنثی سازی بار ذرات کلوئیدی موجبات حذف کدورت را فراهم می نماید. این امر موجب انجام مناسب تر فرایند انعقاد و صرفه جوئی در مصرف مواد شیمیائی مورد نیاز می گردد به گونه ای که صرفه جویی حاصل از مصرف مواد با افزایش هزینه های مربوط به نصب سیستم ازن زنی مطابقت می نماید.

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 غیرهالوژن دار، آلدهید ها، 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 . به طور معمول در آب های سطحی مقدار کمی یون برمید یافت می شود که در اثر ازن زنی به یون برمات و محصولات جانبی دیگر تبدیل می شود . این محصول همانند محصولات حاصل از کلر زنی خطراتی جدی برای سلامتی ایجاد می نماید.
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 ونیز برخی ترکیبات کوچکتر قابل تجزیه تبدیل می نماید. این امر به طور همزمان موجب افزایش اکسیژن محلول آب می گردد وشرایط برای رشد باکتری های هوازی مهیا می شود. در صورت استفاده از فیلترهای کربن فعال گرانولی (GAC) در بخش فیلتر اسیون ، مواد آلی بر روی منافذ وسطح کربن فعال گرانولی جذب می شوند ولذا فیلتر به عنوان منبع تغذیه ورشد باکتری ها 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 باکتری ها درآب پس از فیلتر جلوگیری به عمل می آورد.

تجربیات تعدادی از کشورها در استفاده از ازن

1- کشورآمریکا
در سال 1940 نخستین واحد ازن زنی به منظور از بین بردن طعم وبوی حاصل از مواد فنلی در آمریکا تاسیس گردید. البته همواره از کلر زنی نیز به صورت 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 کلر زنی باعث کاهش تولید تری هالومتان ها در حد کمتر از 1 میکروگرم در لیتر 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 آب های سطحی و زیرزمینی در دهه 90 قوانین جدیدی در راستای بهبود کیفیت آب وضع شده که از جمله آنها رویکرد بیشتر به استفاده از ازن در جهت افزایش کیفیت و قابلیت اعتماد به آب شرب مصرفی می باشد . از این رو تعداد تصفیه خانه های دارای تاسیسات ازن زنی دراین کشور بین سال های 90 تا 94 از 20 به 60 عدد افزایش یافته است.

2- کشورکانادا
اولین تاسیسات ازن زنی در کانادا در سال 1956 نصب و راه اندازی شد. در این کشور از ازن به عنوان گندزدا ونیز حذف کننده طعم و بو وکنترل کدورت استفاده گردیده است هر چند جهت حفظ مقادیر باقیمانده گندزدا در شبکه سیستم کلر زنی نیز به صورت همزمان بکار گرفته شده است . عمده کاربرد ازن در کانادا در حذف مشکلات طعم و بوهای فصلی جهت کمک به امر گند زدایی بوده است.

3- کشورفرانسه
در سال 1992 حدود 700 تصفیه خانه در فرانسه با استفاده از سیستم ازن زنی مشغول به کار بوده اند که آب تمامی این تصفیه خانه ها از آب های سطحی تامین می شده است . هدف اصلی برای استفاده از ازن کنترل طعم بو، تخریب فنل، حذف مواد آلی وغیر فعال سازی ویروس ها واز بین بردن باکتری ها می باشد. در تعدادی از تصفیه خانه ها 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 گردیده است.

4- کشورسوئیس
در سوئیس 150تصفیه خانه بزرگ وکوچک از ازن زنی برای از بین بردن باکتری ها وویروس ها ، حذف طعم و بو ومواد آلی استفاده می نمایند.

5- کشوراسترالیا
در استرالیا نیز تعداد 42 تصفیه خانه با سیستم ازن زنی فعالیت دارند که تعدادی به عنوان گند زدای مکمل کلر و تعدادی نیز به عنوان حذف کننده رنگ و مواد آلی به کار گرفته شده اند.

هزینه ها
هزینه های مربوط به خرید ونصب تاسیسات ازن زنی با توجه به میزان ازن مورد نیاز و دبی تصفیه خانه متفاوت است ولی به طور متوسط هزینه ای بالغ بر 500 تا 600 هزار دلار برای آن پیش بینی می گردد.
انرژی متوسط مورد نیاز جهت تولید هر کیلو گرم ازن، 15 تا 20 کیلو وات ساعت خواهد بود . این در حالیست که برای انجام مناسب گند زدائی با ازن ، دوز تعیین شده mg/lit 1.5-1 می باشد. تاسیسات تولید ازن حدود 68 درصد از الکتریسته مورد نیاز فیلتر اسیون تصفیه خانه را مصرف می نماید. 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.

مزایا ومعایب استفاده از پیش ازن زنی در مقایسه با کلر :
1- مزایا
1-1- کاهش مقادیر رنگ ،طعم و بو به میزان قابل توجه
1-2- افزایش راندامان فیلتر اسیون ( حدود 50 در صد )
1-3-افزایش راندمان گند زدایی
1-4-کاهش زمان مورد نیاز برای تشکیل فلوک ولخته سازی
1-5-کاهش مواد شیمیائی مورد نیاز برای فرایند انعقاد



برچسپ: