Sistem Pengolahan Air dengan Ozon — Pembangkitan, Kontak, dan Penghancuran Gas Buang

Sistem ozon menghasilkan ozon di lokasi dari udara kering atau oksigen, melarutkannya ke dalam air, memberikan kontak cukup lama untuk mengoksidasi senyawa sasaran, dan menghancurkan ozon yang tersisa di gas buang. Ozon dihasilkan melalui pelepasan korona melewati dielektrik di dalam reaktor baja tahan karat. Ozon tidak dapat disimpan, sehingga produksinya disesuaikan dengan kebutuhan.

Rangkaian lengkap terdiri dari persiapan gas umpan, generator, injektor, bejana kontak, penghancur gas buang, dan kontrol yang membaca ORP atau ozon terlarut. Ozon adalah oksidan, bukan filter: ozon mengubah besi, mangan, senyawa warna dan rasa terlarut menjadi bentuk yang dapat dihilangkan oleh filtrasi atau karbon.

Generator komersial berkisar dari sekitar 10 g/h untuk titik minum kecil hingga beberapa kg/h untuk pabrik. Kapasitas selalu dinyatakan pada konsentrasi oksigen, titik embun, dan suhu pendinginan tertentu, sehingga penawaran dibandingkan pada dasar yang sama.

Ozon harus terlarut, bukan hanya menggelembung melewati air. Injektor venturi menciptakan vakum yang menarik gas ke dalam aliran air, dan mixer statis atau menara kontak memberi waktu bagi gelembung untuk bertransfer. Menara aliran berlawanan dengan diffuser di dasar dan air masuk dari atas mencapai efisiensi transfer tinggi; kolom gelembung lebih sederhana tetapi lebih tinggi. Transfer bergantung pada ukuran gelembung, kedalaman, dan suhu air; fraksi yang tidak terlarut dialirkan ke penghancur.

Waktu kontak biasanya 5–15 min untuk air minum, lebih lama untuk oksidasi besi dan mangan. Bejana harus diberi ventilasi ke penghancur ozon, dan air perlu didegasifikasi sebelum mencapai tangki penyimpanan atau lapisan karbon. Injektor dipilih berdasarkan laju aliran air puncak dan rasio gas-terhadap-cairan; gas berlebih pada aliran rendah menimbulkan busa dan transfer yang buruk.

Keluaran generator dalam gram per jam sama dengan laju aliran air dalam meter kubik per jam dikalikan dosis ozon dalam miligram per liter, lalu dibagi efisiensi transfer. Satu meter kubik per jam pada 1 mg/L memerlukan 1 g/h sebelum kehilangan. Aliran 10 m³/h pada 2 mg/L karena itu membutuhkan 20 g/h pada transfer 100%, atau sekitar 22–25 g/h pada transfer 80–90%.

Dosis harus didasarkan pada kebutuhan ozon air, bukan hanya residu sasaran. Kebutuhan diukur dengan uji laboratorium: dosiskan sampel, tunggu waktu kontak, lalu ukur residunya. Besi, mangan, warna, atau nitrit yang tinggi mengonsumsi ozon sebelum desinfeksi dimulai. Tambahkan kebutuhan pada residu sasaran sebelum memilih generator.

Ozon terurai menjadi oksigen dengan waktu paruh sekitar 20–30 min dalam air bersih pada 20 °C dan jauh lebih singkat dalam air yang mengandung bahan organik atau logam. Ozon tidak meninggalkan residu persisten di jaringan distribusi, sehingga melindungi bejana kontak dan tangki tetapi tidak melindungi loop yang panjang. UV hanya bekerja saat air melewati lampu dan juga tidak meninggalkan residu.

Ozon adalah oksidan dan dapat menghilangkan warna, rasa, serta logam; UV adalah disinfektan fotokimia dan tidak menghilangkan zat tersebut. Ozon dapat membentuk bromat bila bromida ada; UV pada 254 nm tidak. Gunakan ozon sebelum filtrasi dan penyimpanan, UV di titik penggunaan.

Perawatan berpusat pada gas umpan dan penghancur. Ganti desikan pengering dan filter sesuai jadwal, jaga titik embun tetap rendah, bersihkan sirkuit pendingin generator, dan kalibrasi sensor ozon atau ORP. Ganti katalis penghancur atau periksa pemanas setiap tahun. Sediakan sekring, katup solenoid, dan membran sensor cadangan: sebagian besar penghentian berasal dari kesalahan gas umpan atau instrumen, bukan kegagalan generator.