نظام معالجة المياه بالأوزون — التوليد والتلامس وتدمير الغاز العادم

يولّد نظام الأوزون الأوزون في الموقع من هواء جاف أو أكسجين، ويذيبه في الماء، ويضمن زمن تلامس كافياً لأكسدة المركبات المستهدفة، ثم يدمّر الأوزون المتبقي في الغاز العادم. ويُنتَج الأوزون بتفريغ إكليلي عبر عازل كهربائي داخل مفاعل من الفولاذ المقاوم للصدأ. ولا يمكن تخزينه، لذا يُطابَق معدل التوليد مع الطلب.

يتكوّن الخط الكامل من تجهيز غاز التغذية، والمولّد، والحاقن، ووعاء التلامس، ومدمّر الغاز العادم، وضوابط تقرأ ORP أو الأوزون المذاب. الأوزون مؤكسد وليس فلتراً: فهو يحوّل الحديد والمنغنيز ومركبات اللون والطعم الذائبة إلى أشكال يمكن إزالتها بالترشيح أو الكربون.

تتراوح المولّدات التجارية من نحو 10 g/h لنقطة شرب صغيرة إلى عدة kg/h لمحطة كاملة. وتُذكر القدرة الاسمية دائماً عند تركيز أكسجين ونقطة ندى ودرجة حرارة تبريد محددة، لذا يجب مقارنة عروض الأسعار على الأساس نفسه.

يجب أن يذوب الأوزون، لا أن يمرّ فقاعات فقط. يُنشئ حاقن فينتوري فراغاً يسحب الغاز إلى مجرى الماء، ويمنح خلاط ساكن أو برج تلامس الفقاعات وقتاً للانتقال. تحقق الأبراج المعاكسة التي فيها موزّع في القاع ويدخل الماء من الأعلى كفاءة انتقال عالية؛ أما أعمدة الفقاعات فأبسط لكنها أطول. يعتمد الانتقال على حجم الفقاعة وعمق الماء ودرجة الحرارة؛ ويذهب الجزء غير المذاب إلى المدمّر.

يكون زمن التلامس عادةً 5–15 دقيقة لمياه الشرب، وأطول لأكسدة الحديد والمنغنيز. ويجب تهوية الوعاء إلى مدمّر أوزون، ويُفضّل إزالة الغاز من الماء قبل وصوله إلى خزان التخزين أو طبقة الكربون. يُختار حجم الحاقن وفق ذروة تدفق الماء ونسبة الغاز إلى السائل؛ فكمية الغاز الزائدة عند التدفق المنخفض تولّد رغوة وتضعف الانتقال.

يساوي إنتاج المولّد بالغرام في الساعة تدفق الماء بالمتر المكعب في الساعة مضروباً في جرعة الأوزون بالملليغرام لكل لتر، ثم مقسوماً على كفاءة الانتقال. يحتاج 1 m³/h عند 1 mg/L إلى 1 g/h قبل الفواقد. لذلك يحتاج تيار 10 m³/h عند 2 mg/L إلى 20 g/h عند انتقال 100%، أو نحو 22–25 g/h عند انتقال 80–90%.

يجب أن تُبنى الجرعة على طلب الأوزون في الماء، لا على المتبقي المستهدف فقط. يُقاس الطلب باختبار مخبري: جرّع عينة، وانتظر زمن التلامس، ثم قس المتبقي. يستهلك الحديد أو المنغنيز أو اللون أو النتريت المرتفع الأوزون قبل بدء التطهير. أضف الطلب إلى المتبقي المستهدف قبل اختيار المولّد.

يتحلل الأوزون إلى أكسجين، بنصف عمر نحو 20–30 دقيقة في ماء نظيف عند 20 °C، وأقل بكثير في ماء يحمل مواد عضوية أو معادن. ولا يترك متبقياً دائماً في شبكة التوزيع، لذا يحمي وعاء التلامس والخزان لكنه لا يحمي حلقة طويلة. أما UV فيعمل فقط أثناء مرور الماء على المصباح، ولا يترك متبقياً أيضاً.

الأوزون مؤكسد ويمكنه إزالة اللون والطعم والمعادن؛ أما UV فمطهّر كيميائي ضوئي ولا يزيل أياً منها. ويمكن للأوزون أن يكوّن البرومات حيث يوجد البروميد؛ في حين لا يفعل ذلك UV عند 254 nm. يُستخدم الأوزون قبل الترشيح والتخزين، ويُستخدم UV عند نقطة الاستخدام.

تتركز الصيانة على غاز التغذية والمدمّر. استبدل مادة التجفيف في المجفّف والفلاتر وفق الجدول الزمني، وحافظ على انخفاض نقطة الندى، ونظّف دائرة تبريد المولّد، وعايِر مستشعر الأوزون أو ORP. واستبدل حفاز المدمّر أو افحص السخّان سنوياً. واحتفظ بمصاهر احتياطية وصمامات ملف لولبي وأغشية مستشعرات: فمعظم حالات التوقف تعود إلى أعطال في غاز التغذية أو الأجهزة، لا إلى تعطل المولّد.