امروزه استفاده از گاز ازن یکی از بهترین و مؤثرترین روش های ضدعفونی آب، هوا و سطوح به شمار می رود. گاز ازن قادر است انواع میکروارگانیسم ها مانند باکتری، ویروس و کپک ها را از بین ببرد:
باکتری: باکتری ها موجودات زنده میکروسکوپی تک سلولی هستند که دارای پوسته نسبتاً محکمی می باشند. تماس گاز ازن با مقدار کافی با باکتری ها باعث تخریب پوسته و نفوذ به داخل سلول باکتری و در نتیجه از بین رفتن کامل آن می شود.
ویروس: ویروس ها موجوداتی هستند که در بدن یک میزبان شروع به تکثیر کرده و قادرند پروتئین بدن میزبان را تبدیل به پروتئین خود کنند. گاز ازن قادر است تا به داخل پوشش پروتئین ویروس نفوذ کرده و باعث تخریب DNA یا RNA ساختار ویروس شده و آنها را از بین ببرد.
کپک: گاز ازن برای از بین بردن انواع زیادی از کپک ها کاملاً مؤثر عمل می کند. ازن از رشد و تکثیر کپک ها جلوگیری نموده و محیطی بدون قارچ و کپک ایجاد خواهد کرد.
استفاده از گاز ازن و دستگاه ازن ژنراتور برای ضدعفونی آب و از بین بردن باکتری ها، ویروس ها و همچنین حذف آهن و منگنز از آب روز به روز بیشتر مورد استفاده قرار گرفته و به دلیل قدرت بیشتر اکسیداسیون ازن نسبت به کلر و نگهداری و بهر برداری ساده تر، مورد استقبال گسترده ای قرار گرفته است.
مدت زمان مورد نیاز برای ضدعفونی و اکسیداسیون مواد در آب توسط ازن نسبت به کلر با غلظت تزریق مشابه، حدود 1/6 است که این سرعت بالا، یک مزیت مهم در استفاده از ازن بجای کلر محسوب می شود. البته سرعت اکسیداسیون به عواملی مانند دما و pH آب نیز بستگی دارد.
ازن گازی بسیار ناپایدار بوده و پس از گذشت چند دقیقه (نهایتاً 30 دقیقه) تجزیه شده و از بین می رود. البته سرعت تجزیه ازن نیز به عواملی مانند شیمی آب، دما و pH بستگی دارد.
دو روش اصلی برای تولید گاز ازن وجود دارد:
- روش تخلیه الکتریکی (Corona Discharge)
- نور ماوراء بنفش (Ultraviolet Light)
روش تخلیه الکتریکی، اثربخش ترین و قویترین روش تولید گاز ازن محسوب می شود. در این روش یک قوس الکتریکی بین دو الکترود غیر همنام (کاتود و آنود) در هوا ایجاد شده و باعث تجزیه بخشی از مولکول های اکسیژن می گردد. اتم های جدا شده اکسیژن ضمن پیوند مجدد با سایر مولکول های اکسیژن، تشکیل مولکون ازن را می دهند.
الکترودهای به کار رفته در این روش، برای پخش قوس الکتریکی در هوا استفاده می شوند تا بخش بیشتری از ملکولهای اکسیژن داخل محفظه شکسته و تشکیل گاز ازن دهند.
اگر بجای هوا که تنها 20% آن را اکسیژن تشکیل داده است، از اکسیژن خالص به عنوان ورودی دستگاه ازن ژنراتور استفاده شود، قطعاً حجم ازن تولیدی افزایش قابل توجهی خواهد داشت.
نکته مهمی که در استفاده از هوا به عنوان تغذیه ازن ژنراتور می بایست در نظر گرفته شود، این است که هوای ورودی می بایست عاری از "رطوبت" بوده و به همین دلیل، در برخی موارد از دستگاه های رطوبت زدای هوا در ورودی ازن ژنراتورها استفاده می شود.
جنس الکترودها معمولاً از سرامیک، شیشه و یا کوارتز بوده و شکل محفظه ها نیز بصورت صفحات تخت و یا مخروطی گرد می باشد. جنس محفظه ها نیز عمدتاً از موادی مانند استنلس استیل و یا آلومینیوم که در برابر ازن مقاوم هستند، ساخته می شوند.
در این نوع دستگاه های ازن ژنراتور، از نور لامپ اشعه ماوراء بنفش (معمولاً با طول موج حدود 185 نانومتر) برای شکستن پیوند مولکول اکسیژن و تشکیل گاز ازن استفاده می شود.
این دستگاه ها معمولاً از یک محفظه استنلس استیل و یا آلومینیومی که در داخل آن یک لامپ UV قرار دارد، تشکیل شده اند. هوا و یا اکسیژن به داخل این دستگاه ها تزریق و ضمن در معرض قرار گرفتن جلوی نور اشعه ماوراء بنفش، باعث تولید گاز ازن می شوند.
دستگاه های تولید ازن بوسیله نور اشعه ماوراء بنفش، دستگاه های ارزانتر و ساده تری نسبت به دستگاه های تولید ازن با روش تخلیه الکتریکی هستند. اما میزان و خلوص گاز ازن تولیدی آنها نسبت به روش تخلیه الکتریکی کمتر است.
دستگاه های ازن ژنراتوری که با روش اشعه ماوراء بنفش کار می کنند، از اجزای زیر تشکیل می شوند:
- یک محفظه از جنس آلومینیوم یا استنلس استیل
- لامپ یو وی با طول موج 185 نانومتر
- ترانسفورماتور برای روشن کردن لامپ
- انژکتور مکش هوا و یا پمپ تزریق هوا به داخل دستگاه ازن ژنراتور
- حداکثر میزان ازن تولیدی توسط دستگاه های ازن ژنراتور با روش اشعه ماوراء بنفش، حدود 2 گرم بر ساعت به ازای هر لامپ UV است. در حالیکه معمولاً برای تصفیه آبهای صنعتی، چاه، استخر و پساب به حجم بالاتری از ازن نیاز است.
- حداکثر غلظت ازن تولیدی دستگاه های ازن ژنراتور با نور ماوراء بنفش با لامپ 185 نانومتری، حدود 0.2 درصد وزنی است در صورتیکه در روش تخلیه الکتریکی، تولید ازن با غلظت 2 درصد (حدود 10 برابر) بسیار معمول است.
- برای تولید یک حجم مشخص از ازن، مصرف برق در دستگاه های تولید ازن با اشعه ماوراء بنفش، بیشتر از روش تخلیه الکتریکی است.
- برای از بین بردن بو و آهن در آب با روش اشعه ماوراء بنفش، حجم بیشتری از هوا لازم بوده و به همین دلیل، میزان هوای محلول در آب افزایش پیدا می کند. در برخی موارد، بحث هوازدایی آب خروجی در این روش، مشکلاتی را به وجود می آورد.
- شیشه کوارتز لامپ یو وی به تدریج و پس از گذشت حدود یک سال، کدر شده و برای ادامه اثربخشی دستگاه می بایست تعویض شود.
ازن بصورت طبیعی یک گاز است. اما باید وارد آب که یک مایع است شده تا بتواند ضدعفونی و اکسیداسیون را بدرستی انجام دهد.
دو روش اصلی برای تزریق ازن به آب وجود دارد:
- استفاده از دیفیوزر
- استفاده از انژکتور ونتوری
قدیمی ترین روش تزریق ازن، تزریق آن با فشار از کف ستون آب و ایجاد حباب ازن است. در این روش، گاز ازن از زیر یک ستون بلند آب بوسیله "سنگ حباب" و یا لوله ای که چندین سوراخ روی آن ایجاد شده، وارد آب می شود.
نکته مهمی که در این خصوص می بایست در نظر داشت، ارتفاع ستون آب است. برای اثربخشی ازن در آب، ارتفاع ستون آب می بایست بین 6 تا 10 متر باشد.
از نظر انتقال جرم، در مخازن ذخیره آب که تحت فشار نبوده و اتمسفریک هستند و ارتفاع ستون آب حدود 6 متر و یا کمتر باشد، تنها 10% ازن بصورت کامل در آب حل می شود. اما اگر مخزن تحت فشار باشد (مثلاً فشار 50 psi)، این نسبت حلالیت به طرز قابل ملاحظه ای افزایش پیدا می کند. در مجموع، مهمترین مشکل این روش، کم حل شدن گاز ازن در آب و خروج بخش عمده ای از ازن می باشد.
اما با توجه به سادگی این نوع تزریق، این روش کماکان در مخازن ذخیره خروجی چاه های آب برای از بین بردن بو و مقادیر جزئی آهن و منگنز، بسیار مورد استفاده قرار می گیرد.
با گذشت زمان و با تشکیل رسوبات روی دیفیوزر تزریق، لازمست تا دیفیوزر تعویض شود.
شمای یک سیستم کامل تزریق ازن توسط دیفیوزر را می توانید در شکل زیر ملاحظه کنید:
اساس کار ونتوری، مکش و تزریق گاز به داخل آب در هنگام عبور جریان از داخل اریفیس است. عبور آب در داخل اریفیس باعث ایجاد اختلاف فشار بین ورودی و خروجی و به تبع آن ایجاد مکش برای گاز ورودی است.
در برخی موارد برای تأمین فشار بالای جریان در داخل ونتوری از یک بوستر پمپ اضافه استفاده می شود.
محل قرار گیری ونتوری در سیستم لوله کشی تزریق ازن را می توانید در اشکال زیر ملاحظه کنید:
