Ozone hóa trong xử lý nước

Ozone lần đầu tiên được sử dụng trong xử lý nước vào cuối những năm 1800 và ozone được sử dụng rộng rãi ở Châu Âu và Châu Á hơn là Hoa Kỳ.

Ôzôn là một chất khí không ổn định bao gồm ba nguyên tử ôxy (O₃); khí sẽ dễ dàng phân huỷ trở lại thành oxy (O₂), và trong quá trình chuyển đổi này, một nguyên tử oxy tự do, hoặc gốc tự do (O-) sẽ hình thành. Gốc oxy tự do có phản ứng cao và tồn tại trong thời gian ngắn; trong điều kiện bình thường nó sẽ chỉ tồn tại trong mili giây.

Ozone là một chất khí không màu, có mùi tương tự như mùi điện sắc của không khí sau một trận giông bão lớn.
Ozone có hiệu quả khử trùng đối với vi khuẩn và vi rút cao hơn so với khử trùng bằng clo. Ngoài ra, các đặc tính oxy hóa cũng có thể làm giảm nồng độ sắt, mangan, lưu huỳnh và giảm hoặc loại bỏ các vấn đề về vị và mùi. Ozone oxy hóa sắt, mangan và lưu huỳnh trong nước để tạo thành oxit kim loại hoặc lưu huỳnh nguyên tố không hòa tan. Các hạt không hòa tan này sau đó sẽ được loại bỏ sau quá trình lọc. Các hạt hữu cơ và hóa chất sẽ được loại bỏ thông qua quá trình đông tụ hoặc oxy hóa hóa học. Ozone không ổn định và nó sẽ suy giảm trong khoảng thời gian từ vài giây đến 30 phút. Tốc độ phân hủy là một hàm số của hóa học nước, độ pH và nhiệt độ nước.

Quá trình ozon hóa

Sự hình thành ôxy thành ôzôn xảy ra với việc sử dụng năng lượng. Quá trình này được thực hiện bởi một trường phóng điện như trong máy tạo ôzôn loại CD (mô phỏng phóng điện hào quang của tia sét), hoặc bằng bức xạ cực tím như trong máy tạo ôzôn loại UV (mô phỏng tia cực tím từ mặt trời). Ngoài các phương pháp thương mại này, ozone cũng có thể được tạo ra thông qua các phản ứng điện phân và hóa học. Nói chung, một hệ thống ozon hóa bao gồm cho không khí khô, sạch đi qua phóng điện điện áp cao, tức là phóng điện hào quang, tạo ra nồng độ ôzôn xấp xỉ 1% hoặc 10.000 mg / L. Trong việc xử lý một lượng nhỏ chất thải, phương pháp ozon hóa UV là phổ biến nhất trong khi các hệ thống quy mô lớn sử dụng phương pháp phóng hào quang hoặc các phương pháp tạo ozone số lượng lớn khác. 
Nước thô sau đó được đưa qua một họng venturi tạo ra chân không và kéo khí ozone vào trong nước hoặc không khí được ozon hóa sau đó sẽ sủi bọt qua nước được xử lý. Vì ozone sẽ phản ứng với kim loại để tạo ra các oxit kim loại không hòa tan, nên cần phải lọc sau khi lọc.

Ưu điểm chính của Ozone

1 | Ozone có hiệu quả trên một phạm vi pH rộng và phản ứng nhanh chóng với vi khuẩn, vi rút, động vật nguyên sinh và có đặc tính diệt khuẩn mạnh hơn so với quá trình khử trùng bằng clo. Nó có tính oxi hóa rất mạnh với thời gian phản ứng ngắn.

2 | Quá trình xử lý không thêm hóa chất vào nước.

3 | Ozone có thể loại bỏ nhiều loại vấn đề vô cơ, hữu cơ và vi sinh cũng như các vấn đề về mùi và vị. Các tác nhân vi sinh bao gồm vi khuẩn, vi rút và động vật nguyên sinh như Giardia, Cryptosporidium và các mầm bệnh lây truyền qua đường nước khác‍

Nhược điểm đối với Ozone

1 | Có thiết bị và chi phí vận hành cao hơn và có thể khó khăn hơn để tìm một chuyên gia thành thạo về xử lý ozone và bảo trì hệ thống.

2 | Ozon hóa không cung cấp dư lượng diệt khuẩn hoặc khử trùng để ức chế hoặc ngăn chặn sự phát triển trở lại của vi khuẩn.

3 | Hệ thống có thể yêu cầu tiền xử lý để giảm độ cứng hoặc bổ sung polyphosphat để ngăn chặn sự hình thành cặn cacbonat.

4 | Ozone ít hòa tan trong nước hơn so với clo, và do đó, cần có các kỹ thuật trộn đặc biệt.

5 | Có những nguy cơ hỏa hoạn tiềm ẩn và các vấn đề độc hại liên quan đến việc tạo ra ôzôn.‍