Ozonvandbehandling: Fordele, anvendelser og desinfektion

Brugen af ozon til vandrensningssystemer er mere almindelig i Europa end i Amerika, selvom mange amerikanske kommunale systemer skifter til ozon til desinfektion.

Ozon er mere effektiv end chlor ved vandesinfektion. Ozon oxiderer også flere opløste mineraler, så de kan filtreres. På grund af sin ustabile natur (ozon har en halveringstid på ca. 22 minutter) skal ozon produceres tæt på brugen og kan ikke effektivt lagres eller transporteres.

Kommunal ozonvandbehandling

I kommunale vandbehandlingsprocesser (overfladevand og grundvand) kan ozon introduceres i diffunderede (5 mikron eller mindre) bobler blandet gennem det rå indløbende vand. Det let oploselige ozon oxiderer ethvert organisk materiale (bakterier, vandbårne patogener osv.), med hvilket det kommer i kontakt.

Diffunderet ozon oxiderer også opløst jern, svovl og andre materialer, trækker dem ud af opløsningen og tillader de nye forbindelser at blive filtreret ud. Når ozon (O3) brydes ned, frigiver det sin "ekstra" iltmolekyle for at danne oxiderede forbindelser og lader resten passere som O2 til sikker indgang i atmosfæren.

Ligesom ved chlor-desinfektion er metoden til at bestemme vanddesinfektion ved ozon baseret på kontaktid (CT), den tid, desinfektionsmidlet er i kontakt med råvandet. Den nødvendige kontaktid for et bestemt desinfektionsmiddel bestemmes af eksperimentelle data, der viser, hvor hurtigt et givet desinfektionsmiddel vil reducere vandbårne patogener. Ozon er et foretrukket desinfektionsmiddel på grund af dets effektivitet i at ødelægge Giardia og Cryptosporidium, som er to nøglevandbårne patogener.

Ozonproduktion

Ozon er en ustabil forbindelse bestående af tre iltatomer. Det brydes let ned til et stabilt ilt (O2) molekyle og et frit ion. Dette er nyttigt for dets oxidationsegenskaber, men det betyder, at ozon ikke kan lagres eller transporteres til industrielle formål. Ozonproduktion til vandbehandling (kommunale eller hjemmeprocesser) skal ske på stedet ved en ozongenerator. Mest ozon genereres ved at lede ilt gennem en elektrisk korona (en kontrolleret lysbue), hvor en procentdel af de frie O2-molekyler rekombineres som O3.

Til hjemmegeneratorer vil de ~21% ilt i luften give sikre mængder ozon til småskala brug. I kommunale operationer ledes en 92-97% iltkilde store generatorer for at producere høje koncentrationer af ozon. Specielle sikkerhedsforanstaltninger kræves på grund af de giftige og meget brandfarlige egenskaber ved høje ilt- og ozonkoncentrationer.

Opløst ozon og gennemgang

I kommunale operationer overvåkes den høje-koncentration ozon, der opløser sig i det indløbende råvand, regelmæssigt ved at måle niveauerne af opløst ozon i vandet. Dette hjælper med at bestemme effektiviteten af desinfektion (CT-målinger) og som en fejlfinding-metode for at sikre, at det introducerede ozon diffunderes effektivt i vandet.

Da ilt-ozon-blandingen, der diffunderes gennem råvandet, vil boble op til overfladen, vil atmosfæren over diffusionskamre overvåges for mængder af ozon, der passerer gennem vandet. Ozon, der passerer gennem vandet, er ozon, der ikke oxiderede vandbårne patogener. Desuden er EPA-reglerne strenge på mængden af ozon, der må frigives til den ydre atmosfære. Uventet høje niveauer af uopløst ozon kræver proceskorrektioner eller vedligeholdelsesarbejde af vandrensningsanlægget.

Hjemme ozonvandbehandlingssystemer

Der findes et antal kommercielt tilgængelige, sikre hjemmevandsystemer. Disse systemer er normalt til rening af små mængder vand til drikkevand. Da disse systemer bruger atmosfærisk ilt, og ozongenereringssystemet normalt konverterer (afhængigt af temperatur, fugtighed og tryk) ca. 2% af ilten til ozon, er de resulterende mængder produceret ozon små nok til ikke at repræsentere en helbredsfare. Disse hjemmesystemer vil diffundere lave ozonkoncentrationer gennem faste mængder vand for at give vandet en "polering" ved at reducere spor af vandbårne patogener og opløste metaller.

Forholdsregler

Ozon er klassificeret som en giftig gas. Små mængder ozon vil forårsage hovedpine, der varer i nogle timer. Kontakt med højere koncentrationer kan føre til alvorligere effekter eller døden. Kommercielt tilgængelige hjemmeenheder vil ikke producere farlige ozonniveauer, medmindre de er dårligt funktionerende og i lukkede områder, hvor ozon ikke kan fordampe.