تصفیه آب با استفاده از ازن

تصفیه آب فرآیندی است که در آن مواد شیمیایی، آلاینده ها و رسوبات از آب کثیف برای تمیز کردن آن حذف می شود و فرآیندهای زیادی وجود دارد که از طریق آن می توان این کار را انجام داد. چیزی که ممکن است ندانید این است که مولکول های ازن می توانند به عنوان وسیله ای برای ضدعفونی در فرآیند تصفیه استفاده شوند. “ازن زنی” برای تصفیه آب، از بین بردن میکروب ها و باکتری های موجود در غذا و حتی از بین بردن بوی بد استفاده شده است. ازن زنی نه تنها آب تمیزی را بدون تولید محصولات جانبی مضر فراهم می کند، بلکه یک نوع تصفیه سازگار با محیط زیست است.

درباره ازن زنی و تصفیه آب

در پست قبلی، همکارم فانی در مورد چگونگی استفاده از میکروحباب‌های پر از اکسیژن به عنوان روشی سازگار با محیط زیست برای بازگرداندن کیفیت آب در دریاچه‌های آلوده بحث کرد. در حالی که می توان از میکرو حباب ها برای کاهش غلظت مواد شیمیایی سمی در فرآیند تصفیه استفاده کرد، زمانی که این فرآیند به تنهایی به کار گرفته شود برای رساندن کیفیت آب به استاندارد قابل شرب کافی نیست. برای تبدیل آب طبیعی به آب آشامیدنی، حداقل یک مرحله از فرآیند باید مرحله ضدعفونی باشد. ازن زنی می تواند به این منظور کمک کند و آب تمیز و آشامیدنی تولید کند.

در حالی که تصفیه ازن در بسیاری از کشورهای اروپایی کاملاً رایج است، اما در ایالات متحده به همان سطح از محبوبیت نرسیده است. با این حال، در طول چند دهه گذشته، نگرانی در مورد محصولات جانبی ایجاد شده توسط کلر، یکی از محبوب ترین روش های ضد عفونی، افزایش یافته است . به دلیل این و دیگر پیشرفت‌های اخیر، ازن زنی در ایالات متحده در چند سال گذشته محبوبیت پیدا کرده است .

چگونه تصفیه آب با استفاده از ازن کار می کند

ازن مولکولی است که از سه اتم اکسیژن تشکیل شده است و می توان آن را با عبور جریان ولتاژ بالا از هوای خشک نسبتاً آسان ساخت. مشابه روشی که پرتوهای فرابنفش خورشید مولکول‌های ازن را ایجاد می‌کنند، این ولتاژ باعث می‌شود مولکول‌های اکسیژن با هم ترکیب شوند و مولکول‌های اوزون را تشکیل دهند.

اوزون یک مولکول بسیار ناپایدار است، خاصیتی که به آن اجازه می‌دهد به راحتی با مولکول‌های دیگری که در تماس است واکنش نشان دهد. مولکول‌ها ترجیح می‌دهند به مولکول گاز اکسیژن پایدارتر برگردند و اتم اکسیژن باقی‌مانده به آسانی با ویروس‌ها و باکتری‌هایی که با آنها تماس پیدا می‌کند پیوند می‌خورد. این فرآیند باعث ایجاد سوراخ هایی در دیواره سلولی موجودات ارگانیک می شود، واکنشی که باکتری ها، ویروس ها و بسیاری از انواع قارچ ها را از بین می برد.

شبیه سازی سیستم تصفیه آب ازن

به منظور استفاده از ازن برای تصفیه آب، به یک راکتور تصفیه آب مانند شبیه سازی شده در زیر نیاز دارید. فقط برای تنظیم مقیاس، یک راکتور معمولی تصفیه ازن حدود 40 متر طول دارد و هر اتاق تقریباً به اندازه یک اتاق کوچک است. محفظه های زیاد در راکتور باعث می شود که آب و ازن کاملاً با هم مخلوط شوند و ازن با تمام آلاینده های موجود در آب تماس پیدا کند. زمانی که آب به انتهای راکتور می رسد، آلاینده ها تبدیل شده و مولکول های ازن به مولکول های اکسیژن بی ضرر تبدیل شده اند.

این مدل جریان سیال را در یک سیستم تصفیه آب ازن به تصویر می کشد.
رنگ خطوط جریان نشان دهنده سرعت جریان سیال است و
عرض آن متناسب با ویسکوزیته آشفته (اختلاط) است.

بیایید فرض کنیم که آب قبلاً در مرحله قبلی با ازن تزریق شده است. آنچه در اینجا مدل‌سازی می‌شود (با استفاده از COMSOL Multiphysics و ماژول CFD) مرحله‌ای است که پس از آن، زمانی که مایع وارد راکتور می‌شود و در یک سری از محفظه‌ها جریان می‌یابد، رخ می‌دهد. هنگامی که آب وارد محفظه می شود، جت به دیواره اتاق اول برخورد می کند و نیمی از جریان را در محفظه باقی می گذارد و یک منطقه چرخش مجدد ایجاد می کند که در آن آب و ازن مخلوط می شوند، در حالی که نیمه دیگر از طریق راکتور ادامه می یابد و در اتاق های بعدی پخش می شود. . هر چه آب در راکتور به سمت پایین تر حرکت کند، آب و ازن بیشتر مخلوط می شوند.

بهینه سازی تصفیه آب ازن

اگرچه ازن کردن محصولات جانبی کمتری نسبت به سایر روش‌های تصفیه تولید می‌کند، اما هنوز هم دارای چند اشکال است. هنگامی که ازن برای مدت طولانی با برمید تماس پیدا می کند، می تواند یون های برومات را تشکیل دهد که مشکوک به سرطان هستند. برای جلوگیری از این اتفاق، زمان صرف شده در راکتور، میزان اختلاط انجام شده و مسیری که آب هنگام عبور از راکتور طی می کند باید درک شود. این را می توان با استفاده از راکتور بالا پیش بینی و بهینه کرد، زمانی که فیزیک بیشتری در نظر گرفته شود. شبیه سازی به دانشمندان این امکان را می دهد که اطمینان حاصل کنند که آب و ازن فقط برای مدت طولانی در تماس باقی می مانند تا آلاینده ها را حذف کنند و از تشکیل یون های برومات جلوگیری کنند.

بیشتر خواندن

• داستان کاربر: تنظیم دقیق برای تصفیه آب
• مدل راکتور تصفیه آب
• محصول مورد استفاده: ماژول CFD