Có nhiều ứng dụng ozone trong ngành xử lý nước và không khí để mang đến môi trường sống tốt hơn cho con người. Một trong những ứng dụng đó là việc xử lý nước giếng khoan.
Sắt, lưu huỳnh và mangan là những chất có trong nước giếng dễ loại bỏ nhất khi sử dụng hệ thống ozone. Điều này được thực hiện nhờ khả năng oxy hóa của ozone. Quá trình ôxy hóa ozone diễn ra bằng cách định cỡ hệ thống phù hợp dựa trên lượng sắt, lưu huỳnh và mangan, tốc độ thu hồi gallon trên phút (gpm) của máy bơm giếng và việc sử dụng gallon mỗi ngày (gpd). Có những yếu tố có sự ảnh hưởng nhất định bao gồm:
- Những chất bẩn nào có trong nước?
- Tốc độ dòng chảy là gì?
- Lượng nước đang được sử dụng là bao nhiêu?
Để hiểu cách ozone xử lý nước giếng khoan, trước hết cần làm rõ quy trình oxy hoá. Quá trình oxy hóa kết hợp hoặc thêm oxy và làm tăng hóa trị của một nguyên tố do mất điện tử. Giá trị là sức mạnh kết hợp của một nguyên tử được thể hiện bằng số lượng các electron bị mất, thu được hoặc bị chia sẻ trong quá trình hình thành liên kết hóa học.
Ozone tiêu diệt vi khuẩn bằng cách oxy hóa chất hữu cơ trong màng vi khuẩn, làm suy yếu thành tế bào và dẫn đến vỡ tế bào. Điều này làm cho sinh vật tiếp xúc với môi trường bên ngoài, khiến tế bào chết gần như ngay lập tức.
Sắt / vi khuẩn sắt
Sắt đen hóa trị hai hòa tan bị oxy hóa nhanh chóng thành sắt hóa trị ba, chất này thủy phân và kết tủa dưới dạng hiđroxit sắt. Dạng sắt không hòa tan này sau đó hấp thụ một số chất hữu cơ phân cực trong quá trình đông tụ và được loại bỏ dễ dàng bằng cách lọc.
Lưu huỳnh / vi khuẩn lưu huỳnh
Hydro sulfua có mùi, không lọc được, chuyển hóa nhanh chóng thành lưu huỳnh nguyên tố, được lọc dễ dàng. Một phần lưu huỳnh được khử bay hơi và thoát khí. Vi khuẩn sắt hoặc lưu huỳnh bị tiêu diệt khá nhanh sau đó được loại bỏ qua quá trình lọc.
Mangan
Mangan được oxy hóa và lọc theo cách tương tự như sắt và / hoặc lưu huỳnh.
Thuộc tính hệ thống và ôzôn
Ozone được tạo ra khi không khí đi qua một điện trường có điện áp cao như sét hoặc tia lửa từ bugi. Nhà sản xuất cũng có thể tạo ra ozone bằng cách cho không khí đi qua giữa đèn và ống thạch anh của đèn UV. Ozone là một dạng oxy được tạo thành từ ba nguyên tử thay vì hai nguyên tử oxy. Ký hiệu của oxy là O2, trong khi ký hiệu của ozone là O3.
Sét là bản chất của máy phát ozon. Khi nhìn thấy tia chớp xuất hiện tức là quá trình hình thành ozone được diễn ra. Kết quả là một loại khí có mùi đặc trưng xuất hiện, chúng khiến bầu không khí trở nên trong lành và dễ chụi hơn.
Khí cấp có thể là không khí hoặc không khí khô. Không khí là phương pháp ít tốn kém nhất nhưng tạo ra nồng độ ozone thấp nhất và có thể tăng công suất. Điều này là do sự kết hợp của ozone và độ ẩm. Có một số máy tạo ozone trên thị trường chỉ bị ảnh hưởng nhẹ bởi độ ẩm. Chúng có thể chịu được độ ẩm trong không khí / khí cấp trong nhiều năm mà không có bất kỳ ảnh hưởng bất lợi nào, trong khi những loại khác có thể yêu cầu làm sạch liên tục và có thể bị hư hỏng nặng.
Máy sấy khí là giải pháp giúp giảm thiểu việc bảo trì thiết bị ozone. Máy sấy không khí loại bỏ tất cả độ ẩm từ không khí. Không khí được làm khô đến điểm sương tối thiểu -40 °F (tuyệt đối khô / không có hơi ẩm). Không khí khô làm tăng sản xuất ozone so với không khí ẩm / khí quyển.
Ozone mang đến nhiều lợi ích trong việc xử lý nước giếng (Hình ảnh minh hoạ)
Ozone phải được bơm vào nước sau khi nó được sản xuất. Hai phương pháp sau đây được sử dụng phổ biến nhất.
- Máy bơm ozone là một kim phun dịch chuyển tích cực bơm khí ozone vào nước tương tự như một máy bơm cấp hóa chất cho clo. Không có giới hạn về lưu lượng hoặc áp suất và nó đạt được thể tích phun ozone lớn nhất. Yếu tố này rất quan trọng khi xử lý sắt và lưu huỳnh ở mức hơn 3 phần triệu (ppm).
- Venturi là một thiết bị hạn chế lưu lượng và áp suất để tạo ra chân không. Thiết bị chân không này sử dụng lực hút để kéo khí ozone vào trong nước. Tốc độ dòng chảy gpm chính xác và áp suất phục hồi hoạt động phải được thiết lập trước khi chọn venturi chính xác. Định cỡ không phù hợp sẽ dẫn đến việc hút ozone không đủ, điều này sẽ gây ra quá trình oxy hóa không đủ dẫn đến việc mang những gì bạn đang cố gắng loại bỏ. (Lưu ý quan trọng: bạn không thể loại bỏ sắt, lưu huỳnh hoặc mangan không bị oxy hóa.) Máy bơm tăng áp được sử dụng để tăng áp suất trước venturi từ đó làm tăng hiệu quả của quá trình. Nhược điểm của máy bơm tăng áp là giá thành cao, lượng điện tiêu thụ lớn và gây tiếng ồn.
Quá trình Ozone
Quá trình ozone hoạt động trong ba bước đơn giản.
- Quá trình phun / oxy hóa ozone. Ozone là oxy triatomic (O3) có khả năng oxy hóa rất cao. Nó là một loại khí được sản xuất từ không khí và điện cao thế. Việc bơm ôzôn vào nước tạo ra các bong bóng ôzôn nhỏ, làm bão hòa từng giọt nước. Tại thời điểm này, quá trình oxy hóa sắt, lưu huỳnh và mangan diễn ra ngay lập tức. (Xem Hình 1.)
- Sục khí. Quá trình loại bỏ ozone và các khí / mùi khác như lưu huỳnh được gọi là sục khí. Khi nước chảy xuống bình chứa khí đã tắt, nước ôzôn tăng lên và loại bỏ bất kỳ khí nào trong nước đi vào. Có hai loại thiết bị thông hơi trên thị trường. Loại tự làm sạch bằng điện và loại phao chỉ thoát khí. Các loại phao có xu hướng yêu cầu bảo trì nhiều hơn so với loại điện. (Xem Hình 2.)
- Lọc. Bước cuối cùng để loại bỏ vật liệu bị oxy hóa là lọc. Có một số phương tiện truyền thông trên thị trường. Ý tưởng là sử dụng môi trường có lượng nước thải thấp (rửa ngược), lưu lượng dịch vụ cao và khả năng loại bỏ cao và không cần hóa chất trong quá trình tái sinh. Lọc cơ học là tất cả những gì cần thiết (Xem Hình 3.)
Hệ thống ôzôn so với Hệ thống khử clo
Quá trình ôzôn hóa rất giống với quá trình khử trùng bằng clo ngoại trừ ôzôn giúp loại bỏ chất gây ô nhiễm rất nhanh. Không giống như các hệ thống khử trùng bằng clo, thiết bị ozone cần rất ít không gian và không tốn chi phí hóa chất liên tục. Ưu điểm chính đối với người tiêu dùng sử dụng ozone so với clo là không có các sản phẩm phụ clo nguy hiểm, lưu trữ các hóa chất nguy hiểm, không có mùi hóa chất và không phải bổ sung liên tục clo. Cố gắng oxy hóa / tiêu diệt vi khuẩn sắt, vi khuẩn lưu huỳnh hoặc mangan (cũng như bất kỳ vi sinh vật nào) bằng clo là rất khó và đòi hỏi lượng clo tự do cực lớn. Điều này dẫn đến tăng đáng kể chi phí cũng như sự độc hại của nước.
