Sistema de tratamento de água por ozônio — geração, contato e destruição do gás de exaustão

Um sistema de ozônio gera ozônio no local a partir de ar seco ou oxigênio, dissolve-o na água, mantém o contato tempo suficiente para oxidar os compostos-alvo e destrói o ozônio remanescente no gás de exaustão. O ozônio é produzido por descarga corona através de um dielétrico dentro de um reator de aço inoxidável. Não pode ser armazenado, por isso a geração é ajustada à demanda.

Uma linha completa é composta por preparação do gás de alimentação, gerador, injetor, vaso de contato, destruidor de gás de exaustão e controles que leem ORP ou ozônio dissolvido. O ozônio é um oxidante, não um filtro: ele converte ferro, manganês e compostos de cor e sabor dissolvidos em formas que a filtração ou o carvão podem remover.

Os geradores comerciais vão de cerca de 10 g/h para um pequeno ponto de água potável a vários kg/h para uma planta. A produção nominal é sempre informada para uma concentração de oxigênio, ponto de orvalho e temperatura de resfriamento definidos, portanto compare as cotações na mesma base.

O ozônio deve se dissolver, não apenas borbulhar. Um injetor venturi cria um vácuo que aspira o gás para a corrente de água, e um misturador estático ou torre de contato dá às bolhas o tempo necessário para a transferência. Torres em contracorrente com difusor na base e entrada de água no topo alcançam alta eficiência de transferência; colunas de bolhas são mais simples, porém mais altas. A transferência depende do tamanho das bolhas, da profundidade da água e da temperatura; a fração não dissolvida segue para o destruidor.

O tempo de contato é geralmente de 5–15 minutos para água potável, mais longo para a oxidação de ferro e manganês. O vaso deve ser ventilado para um destruidor de ozônio, e a água deve ser desgaseificada antes de chegar a um tanque de armazenamento ou leito de carvão. O injetor é dimensionado para a vazão de pico e a razão gás/líquido; gás em excesso com vazão baixa cria espuma e baixa transferência.

A produção do gerador em gramas por hora é igual à vazão de água em metros cúbicos por hora multiplicada pela dose de ozônio em miligramas por litro, e então dividida pela eficiência de transferência. Um metro cúbico por hora a 1 mg/L requer 1 g/h antes das perdas. Uma vazão de 10 m³/h a 2 mg/L, portanto, requer 20 g/h com 100% de transferência, ou cerca de 22–25 g/h com 80–90% de transferência.

A dose deve ser baseada na demanda de ozônio da água, e não apenas no residual-alvo. A demanda é medida por um ensaio de bancada: dosar uma amostra, aguardar o tempo de contato e medir o residual. Teores elevados de ferro, manganês, cor ou nitrito consomem ozônio antes do início da desinfecção. Some a demanda ao residual-alvo antes de selecionar o gerador.

O ozônio se decompõe em oxigênio, com meia-vida de cerca de 20–30 minutos em água limpa a 20 °C e muito menor em água com matéria orgânica ou metais. Não deixa residual persistente na rede de distribuição, portanto protege o vaso de contato e o tanque, mas não um circuito longo. O UV atua apenas enquanto a água passa pela lâmpada e também não deixa residual.

O ozônio é um oxidante e pode remover cor, sabor e metais; o UV é um desinfetante fotoquímico e não remove nenhum desses elementos. O ozônio pode formar bromato na presença de brometo; o UV a 254 nm não. Use ozônio antes da filtração e do armazenamento, e UV no ponto de uso.

A manutenção concentra-se no gás de alimentação e no destruidor. Substitua o dessecante do secador e os filtros conforme o cronograma, mantenha o ponto de orvalho baixo, limpe o circuito de resfriamento do gerador e calibre o sensor de ozônio ou de ORP. Substitua o catalisador do destruidor ou verifique o aquecedor anualmente. Mantenha fusíveis, válvulas solenoides e membranas de sensor sobressalentes: a maioria das paradas decorre de falhas no gás de alimentação ou nos instrumentos, não do gerador.