Kanalizasyon arıtımında ozon uygulaması

Bugünün çevre koruma nedeninin kabaran dalgasında, ekolojik çevreyi korumanın önemli bir parçası olarak kanalizasyon arıtımı, sürekli olarak yenilikçi teknolojiler araştırıyor. Ozon, eşsiz özellikleri ile, kanalizasyon arıtma alanında önemli bir rol oynar.

Ozon (o₃) açık mavi bir görünüme, özel bir kokuya ve benzersiz bir moleküler yapıya sahiptir. Oksitleyici gücü sıradan oksijeni aşıyor. Endüstriyel olarak, ozon genellikle oksijen moleküllerinin yeniden kombinasyonunu istemek için yüksek voltajlı alternatif akım kullanan ve böylece ozon üreten dielektrik bariyer deşarj yöntemi tarafından üretilir.

Kanalizasyon arıtımında ozonun etkinliği dikkat çekicidir. Öncelikle, sterilizasyon ve dezenfeksiyon açısından, kanalizasyonda gizlenen bakteri ve virüsler gibi çok sayıda patojenik mikroorganizma vardır, sürekli olarak su ortamını ve insan sağlığını tehdit eder. Güçlü penetre ile ozon, mikroorganizmaların hücre duvarlarını kırabilir, hücrelerin içindeki enzimler ve çekirdek asitler gibi anahtar biyomakromoleküllerini doğrudan hedef alabilir, yapılarını ve işlevlerini yok edebilir ve mikroorganizmaları anında aktif hale getirebilir, verimli sterilizasyona ulaşır. Geleneksel klor dezenfeksiyonu ile karşılaştırıldığında, ozon su kalitesi güvenliğini sağlamak için zararlı klorlu organik bileşikler üretmez.

Renk giderimi açısından, baskı ve boyama, kağıt yapımı vb. endüstriyel atıksuları genellikle çok renkli ve çok sayıda az parçalanabilir renkli organik madde içerir. Ozon, karmaşık kromojenik yapıların oksitsel olarak ayrıştırılması ve renksiz veya açık renkli küçük moleküllere dönüştürülmesi, atıksuların görünüm kalitesini etkili bir şekilde iyileştirmesi ve renk giderme etkisi oldukça dikkat çekicidir.

Koku giderme fonksiyonu eşit derecede olağanüstü. Kanalizasyon tesislerindeki tuhaf koku esas olarak kükürt içeren bileşikler, azot içeren bileşikler ve uçucu organik maddelerden kaynaklanır. Ozon onlarla karşılaştığında, hızla bir oksidasyon reaksiyonuna maruz kalır, bu malodorous maddeleri kokusuz veya düşük bir koku eşiğine sahip maddelere dönüştürür, havayı kaynaktan arındırır ve çevreyi iyileştirir.

Ayrıca, kanalizasyondaki organik kirleticiler için, ozon ilk önce bazı organik maddeleri doğrudan okside eder, karbondioksit, su ve küçük moleküler organik asitlere ayrışır. Aynı zamanda, hidroksil radikalleri üretmek, neredeyse parçalanabilir organik maddeleri derinlemesine mineralize etmek ve kanalizasyonun biyobozunabilirliğini arttırmak ve daha sonraki biyolojik tedavi süreçleri için iyi bir temel oluşturmak için serbest bir radikal reaksiyonu başlatır.

Ancak, ozon, atık su arıtma görevini tamamladıktan sonra, artık ozon düzgün bir şekilde tedavi edilmezse, birçok dezavantaj getirecektir. Bir yandan, su gövdelerindeki artık ozon, sucul organizmalara oksidatif strese neden olur ve su ekosistemine zarar verir. Öte yandan, havaya kaçtığında, insan solunum yolunun ve diğer dokuların mukoza zarlarını tahriş eder, sağlığı tehlikeye atar.

Artık ozonun tedavisinde çeşitli yöntemler vardır. Doğal ayrışma nispeten yavaştır ve çevresel faktörlerden büyük ölçüde etkilenir, bu da büyük ölçekli kanalizasyon arıtma tesisleri için uygun değildir. Kimyasal azaltma yöntemi hızla tepki vermesine rağmen, kimyasalların sürekli dozlanmasını gerektirir, bu da yüksek maliyetlerle sonuçlanır ve yeni tuz kirliliğinin kolayca ortaya çıkmasını sağlar. Termal ayrışma yöntemi çok miktarda enerji tüketir ve ekipman yatırımı ve işletme maliyetleri yasaklanır.

Buna karşılık, artık ozonun katalitik ayrışması belirgin avantajlara sahiptir. Birçok yaygın katalizör türü vardır: manganez dioksit ve bakır oksit gibi metal oksit katalizörleri, ozon moleküllerini adsorbe edebilen bol yüzey aktif alanlarına sahiptir. Elektron transferi yoluyla, ozon molekülündeki o-o bağı zayıflatılır, ayrışmasını oksijene dönüştürür ve nanoyapılandırılmış metal oksitlerin katalitik aktivitesi daha iyidir. Paladyum ve platin gibi değerli metal katalizörler son derece yüksek katalitik verimliliklere sahiptir ve ozonu kolayca adsorbe edebilir ve aktive edebilir, ancak maliyetleri son derece yüksektir, uygulamalarını sınırlandırır. Aktif karbon katalizörleri çok çeşitli kaynaklara sahiptir ve uygun fiyatlı olup, hem fiziksel adsorpsiyon hem de kimyasal katalitik fonksiyonlara sahiptir ve mo sonrası performansları daha da geliştirilebilirDifikasyon.

Metal oksit katalizörlerini örnek olarak almak, katalitik süreç sırasında, ozon molekülleri katalizör yüzeyindeki aktif alanlar tarafından yakalanır ve adsorbe bir durum oluşturur. Daha sonra, elektron transferi metal iyonları ve ozon molekülleri arasında gerçekleşir, o-o bağının kırılmasına, aktif oksijen türlerini oluşturmasına ve sonunda oksijene dönüşmesine neden olur.

Pratik uygulamalarda, sabit yataklı reaktörler veya akışkan yataklı reaktörler genellikle kullanılır. Sabit yataklı reaktörün basit bir yapısı vardır ve çalışması uygundur. Katalizör kolayca kaybolmaz, ancak tıkanmaya eğilimlidir ve düzenli geri yıkama gerektirir. Akışkan yataklı reaktör yüksek kütle ve ısı transfer verimliliğine sahiptir ve katalizör rejenerasyonu uygundur. Ancak, yüksek ekipman sızdırmazlığı gerektirir ve katalizör hızlı bir şekilde giyer. Çalışma sırasında, ozon konsantrasyonu, su akış hızı ve sıcaklık gibi parametreler gerçek zamanlı olarak izlenmelidir ve rezidüel ozonun deşarj standartlarını karşıladığından emin olmak için reaktör koşulları etkili su kalitesine ve ozon dozajına göre esnek bir şekilde ayarlanmalıdır.

İleriye baktığımızda, malzeme bilimi, ozon ve ilgili tedavi teknolojilerinin ilerlemesiyle, kesinlikle optimize edilmeye devam edecek, kanalizasyon arıtımına daha güçlü bir ivme kazandıracak ve ekolojik ortamın yeni zirvelere ulaşmasına yardımcı olacaktır.