ما هو جهاز توليد الأوزون في الماء؟ ماذا يفعل جهاز الأوزون في الماء؟
في مجال معالجة المياه الحديثة، يستخدم الأوزون، باعتباره مؤكسدًا قويًا، على نطاق واسع في مياه الشرب ومعالجة مياه الصرف الصحي وتنقية مياه حمامات السباحة وغيرها من المجالات نظرًا لقدرته الفعالة على التطهير وإزالة الملوثات العضوية.مولد الأوزون المائيهو الجهاز الأساسي لتحقيق توليد الأوزون وتطبيقه في الماء.
إذن، ما هو مولد الأوزون المائي بالضبط؟ كيف يعمل؟ كيف يلعب الأوزون دورًا في معالجة المياه؟ ستتناول هذه المقالة هذه القضايا بالتفصيل.
ما هو مولد الأوزون المائي؟
كما يوحي الاسم، فإن مولد الأوزون المائي هو جهاز يستخدم لتوليد الأوزون وإذابته في الماء. الأوزون (O₃) هو غاز غير مستقر يتكون من ثلاث ذرات أكسجين. نظرًا لخصائصه المؤكسدة القوية، يمكنه تدمير البكتيريا والفيروسات والفطريات والكائنات الحية الدقيقة الأخرى في الماء بشكل فعال. في الوقت نفسه، يمكن للأوزون أيضًا إزالة الروائح وتغير اللون وبعض الملوثات العضوية في الماء.
تركيب مولد الأوزون المائي
تتكون آلة تنقية الماء بالأوزون عادةً من الأجزاء الرئيسية التالية:
● مولد الأوزون: الجزء الأساسي المستخدم لتوليد الأوزون. يتم توليد الأوزون عادة عن طريق التفريغ الإكليلي، والذي يستخدم مجالًا كهربائيًا عالي الجهد لتحلل جزيئات الأكسجين (O₂) وإعادة تجميعها في جزيئات الأوزون.
● جهاز خلط الغاز والماء: قم بخلط غاز الأوزون الناتج مع الماء لإذابة الأوزون بالكامل في الماء.
● مصدر الأكسجين: يتطلب إنتاج الأوزون مصدر أكسجين عالي النقاء، والذي يتم توفيره عادة من خلال فاصل الهواء أو أسطوانة الأكسجين.
● نظام التبريد: تولد عملية توليد الأوزون قدرًا كبيرًا من الحرارة، ويُستخدم نظام التبريد للحفاظ على درجة حرارة التشغيل الطبيعية للمعدات.
● نظام التحكم: يستخدم لضبط كمية الأوزون المتولدة ونسبة الخلط ومعلمات التشغيل الأخرى لضمان استقرار وكفاءة عملية معالجة المياه.
مبدأ توليد الأوزون
يمكن فهم مبدأ توليد الأوزون من خلال طريقة التفريغ التاجي. الخطوات الأساسية لهذه الطريقة هي كما يلي:
1. معالجة الهواء:يمر الهواء أولاً عبر فاصل الهواء لإزالة الرطوبة والشوائب منه واستخراج الأكسجين عالي النقاء.
2. إفرازات كورونا:يمر الأكسجين عبر جهاز تفريغ الهالة، وتحت تأثير مجال كهربائي عالي الجهد، تتأين بعض جزيئات الأكسجين (O2) لتكوين ذرات أكسجين حرة (O). تتحد ذرات الأكسجين هذه مع جزيئات أكسجين أخرى لتوليد الأوزون (O2).
3. مخرج الأوزون:يتم خلط غاز الأوزون الناتج بالماء من خلال جهاز خلط الغاز والماء لتحقيقمعالجة المياه.
ما هو دور الأوزون في الماء؟
باعتباره مؤكسدًا قويًا، يلعب الأوزون مجموعة متنوعة من الأدوار الرئيسية في معالجة المياه، بما في ذلك التعقيم والتطهير، وإزالة الملوثات العضوية، وأكسدة المواد الضارة، وما إلى ذلك. وسيتم تحليل آليات العمل هذه بالتفصيل أدناه.
التعقيم والتطهير
يعد تأثير التعقيم والتطهير للأوزون أحد أهم وظائفه. بالمقارنة مع التطهير بالكلور التقليدي، يتمتع الأوزون بقدرة أكسدة أقوى ويمكنه تدمير جدار الخلية أو غشاء الخلية أو الحمض النووي للكائنات الحية الدقيقة في وقت قصير جدًا، وبالتالي قتل الكائنات الحية الدقيقة الضارة مثل البكتيريا والفيروسات والفطريات.
● آلية العمل: يعمل الأوزون على أكسدة الدهون والبروتينات الموجودة في جدار الخلية وغشاء الخلية للكائنات الحية الدقيقة، مما يؤدي إلى فقدان سلامتها ووظيفتها، مما يؤدي في النهاية إلى موت الخلية. بالنسبة للفيروسات، يمكن للأوزون أن يؤكسد بروتينات غلافها أو الحمض النووي الريبي/الحمض النووي لمنعها من التكاثر والإصابة.
● تأثير التطهير: يتمتع الأوزون بتأثير مبيد للجراثيم مهم للغاية في الماء، ويمكنه تعطيل أكثر من 99% من البكتيريا والفيروسات في غضون ثوانٍ إلى دقائق قليلة. لذلك، يستخدم الأوزون على نطاق واسع في تطهير مياه الشرب وتنقية مياه حمامات السباحة وغيرها من المجالات.
إزالة الملوثات العضوية
لا تؤثر الملوثات العضوية الموجودة في المياه، بما في ذلك المواد العضوية الطبيعية (مثل الدبال) والمواد الكيميائية الاصطناعية (مثل المبيدات الحشرية والمواد الكيميائية الصناعية، وما إلى ذلك)، على جودة المياه فحسب، بل قد تشكل أيضًا تهديدًا لصحة الإنسان. كما يلعب الأوزون دورًا مهمًا في إزالة هذه الملوثات العضوية.
● آلية العمل: يقوم الأوزون بتحليل الجزيئات العضوية المعقدة إلى مركبات أبسط وغير سامة أو منخفضة السمية من خلال تفاعلات الأكسدة. على سبيل المثال، يمكن للأوزون أكسدة المادة العضوية للبنزين إلى مواد حمضية كربوكسيلية غير سامة وتقليل محتوى الكربون العضوي الكلي (جدول المحتويات) في الماء.
● التأثير الفعلي: يمكن للأوزون إزالة الروائح وتغير اللون وبعض الملوثات العضوية التي يصعب تحللها في الماء بشكل فعال، مثل بقايا المبيدات الحشرية والمركبات العضوية في مياه الصرف الصناعي.
أكسدة المواد الضارة
بالإضافة إلى الكائنات الحية الدقيقة والملوثات العضوية، قد تحتوي المياه أيضًا على بعض المواد غير العضوية الضارة، مثل الحديد والمنجنيز والكبريتيد وما إلى ذلك. لا تؤثر هذه المواد على مظهر المياه فقط (مثل إحداث تغير في اللون والعكارة وما إلى ذلك)، بل قد يكون لها أيضًا تأثير سلبي على صحة الإنسان. يمكن للأوزون تحويل هذه المواد الضارة إلى أشكال غير ضارة أو قابلة للإزالة بسهولة من خلال تفاعلات الأكسدة.
● أكسدة الحديد والمنجنيز: يمكن للأوزون أكسدة الحديد الثنائي التكافؤ (في²⁺) في الماء إلى حديد ثلاثي التكافؤ (في³⁺)، مكونًا راسب هيدروكسيد الحديد غير القابل للذوبان، والذي يتم إزالته من الماء. وبالمثل، يمكن للأوزون أيضًا أكسدة المنجنيز الثنائي التكافؤ (من²⁺) إلى منجنيز رباعي التكافؤ (من⁴⁺)، مكونًا راسب ثاني أكسيد المنجنيز غير القابل للذوبان.
● أكسدة الكبريتيدات: يمكن للأوزون أكسدة كبريتيد الهيدروجين (H₂S) في الماء لإنتاج كبريتات عديمة الرائحة أو حمض الكبريتيك، وبالتالي القضاء على الروائح الكريهة في الماء.
ما هي مجالات تطبيق أجهزة ماء الأوزون؟
في عملية معالجة مياه الشرب، لا يستخدم الأوزون للتطهير فحسب، بل يستخدم أيضًا لإزالة الملوثات العضوية وأيونات الحديد والمنجنيز والروائح والألوان الموجودة في الماء. ولأن الأوزون لا يترك نواتج ثانوية ضارة في الماء مثل الكلور، فقد حل الأوزون تدريجيًا محل الكلور كمطهر مفضل في بعض المناطق ذات متطلبات جودة المياه العالية.
في معالجة مياه الصرف الصناعي، تحتوي مياه الصرف الصناعي عادة على كمية كبيرة من الملوثات العضوية والمواد السامة، والتي يصعب إزالتها تمامًا بالطرق الفيزيائية والكيميائية التقليدية. يمكن للأوزون، باعتباره مؤكسدًا قويًا، أن يتحلل هذه المواد الضارة بشكل فعال، ويقلل من الطلب الكيميائي للأكسجين (سمك القد) والطلب البيولوجي للأكسجين (الطلب على العضوية) لمياه الصرف الصحي، ويحسن تأثير معالجة مياه الصرف الصحي.
في مجال معالجة مياه حمامات السباحة، يمكن للأوزون أن يقتل الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض في الماء بسرعة، ويزيل المواد العضوية في الماء، ويحافظ على المياه صافية. وبالمقارنة مع التطهير بالكلور التقليدي، لا ينتج الأوزون روائح مزعجة ومنتجات ثانوية ضارة بجسم الإنسان، لذلك أصبح أكثر وأكثر شعبية.
في عملية معالجة الأغذية والمشروبات، تعتبر جودة المياه أمرًا بالغ الأهمية. يمكن للأوزون إزالة الكائنات الحية الدقيقة والملوثات العضوية الموجودة في الماء بشكل فعال لضمان سلامة ونقاء مياه الإنتاج. لذلك، تم استخدام مولدات الأوزون المائية على نطاق واسع في معالجة الأغذية وإنتاج المشروبات وغيرها من المجالات.
ما هي مميزات وعيوب أجهزة تحلية الماء بالأوزون؟
بالرغم منمولدات الأوزون المائيةتتمتع هذه التكنولوجيا بالعديد من المزايا في معالجة المياه، إلا أنها تواجه أيضًا بعض التحديات في التطبيقات العملية. وفيما يلي تحليل مفصل لمزاياها وعيوبها.
مميزات جهاز ماء الأوزون
● تطهير عالي الكفاءة: الأوزون هو أحد أقوى المؤكسدات المعروفة حتى الآن، والذي يمكنه قتل معظم الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض في فترة زمنية قصيرة، كما أن تأثير التطهير أفضل بكثير من الكلور.
● لا توجد منتجات ثانوية متبقية: يتحلل الأوزون في النهاية إلى أكسجين في الماء ولن ينتج منتجات ثانوية ضارة للتطهير (مثل الكلوروفورم)، وبالتالي فهو أكثر ملاءمة للبيئة.
● تطبيق متعدد الوظائف: لا يستخدم الأوزون للتطهير فحسب، بل يمكنه أيضًا إزالة الملوثات العضوية وأكسدة المواد غير العضوية الضارة، وله وظائف متعددة لمعالجة المياه.
عيوب جهاز تحلية المياه بالأوزون
● تكلفة المعدات العالية: بالمقارنة مع أنظمة تطهير الكلور التقليدية، فإن مولدات الأوزون المائية لها تكاليف استثمار أولية وصيانة أعلى.
● التعقيد التشغيلي: إن تشغيل وصيانة مولدات الأوزون معقدة نسبيًا، وتتطلب مستوى عالٍ من المهارات الفنية والخبرة.
● متطلبات عالية لجودة المياه: يتأثر تأثير الأوزون المطهر بشكل كبير بجودة المياه. ستؤثر عوامل مثل المواد العضوية والمواد العالقة وقيمة الرقم الهيدروجيني في الماء على فعالية الأوزون.