Ozonisatie is een chemische oxidatie methode met als doel het inactiveren en/of vernietigen van ziekteverwekkende organismen (pathogenen). Ook organische microverontreinigingen, zoals bestrijdingsmiddelen en geneesmiddelen, worden door ozon geoxideerd.

Principle of operation

De werking van ozon berust op basis van de oxidatie van celwanden en het genetisch materiaal van cellen (DNA).  Ozon reageert ook met opgeloste organische verbindingen, met name op dubbel gebonden koolstof (-C=C-) of aromatische verbindingen. Bij het oplossen van ozon (O3) in water zal een deel direct reageren als oxidator. Een ander deel zal vervallen tot hydroperoxyl (HO2­­) en hydroxyl (OH*) radicalen. Deze radicalen zijn zeer kort levende verbindingen die nog sterker oxideren. Afhankelijk van de temperatuur, pH en de samenstelling van het water zullen directe of indirecte reacties domineren.

Figuur 1. Werking OH*- radicaal op micro-organismen

Installation description

Vanwege de instabiliteit van ozon en de snelle decompositie naar O2 moet ozon ter plekke worden geproduceerd. Het produceren van ozon gebeurt door middel van een ozongenerator, hierin wordt zuurstof (of lucht) blootgesteld aan een elektrische ontlading met een hoog voltage (Corona ontlading).

Een ozon desinfectiesysteem bestaat uit voedingsgas apparatuur, een ozongenerator, een contacttank en een ozongasdestructor. In deze laatste worden de restanten van het ozongas katalytisch verwijderd voordat het gas naar de atmosfeer wordt afgeblazen (vanwege schadelijke effecten ozon gas).

Figuur 1 Ozon processchema

Vanwege de instabiliteit van ozon en de snelle decompositie naar O2 moet ozon ter plekke worden geproduceerd. Het produceren van ozon gebeurt door middel van een ozongenerator, hierin wordt zuurstof (of lucht) blootgesteld aan een elektrische ontlading met een hoog voltage (Corona ontlading).

Een ozon desinfectiesysteem bestaat uit voedingsgas apparatuur, een ozongenerator, een contacttank en een ozongasdestructor. In deze laatste worden de restanten van het ozongas katalytisch verwijderd voordat het gas naar de atmosfeer wordt afgeblazen (vanwege schadelijke effecten ozon gas).

Process automation and maintenance

Het proces is goed automatiseerbaar. De installatie vereist met enige regelmaat controles op lekkages en oververhitting van de verschillende onderdelen. De apparatuur die het proces controleert moet worden getest en gekalibreerd zoals voorgeschreven door de producent.

Process variables and constraints

De belangrijkste procesparameters in een effectieve desinfectie met ozon zijn:

  • Dosering; om alle pathogenen te oxideren. Een hoog gehalte aan oxideerbare verbindingen (zwevend stof, CZV/BZV) in het afvalwater betekent dat er ook een hoge dosis ozon nodig is om voldoende effectief te zijn. Een voorzuivering kan wenselijk zijn.
  • Contacttijd; de contacttijden liggen tussen de 10 en 30 minuten.
  • Temperatuur; heeft invloed op de oplosbaarheid van ozon.
  • Laag zwevende stofgehalte; vaste deeltjes kunnen de werking van ozon nadelig beïnvloeden.

Ozon werkt alleen op het moment dat het is opgelost in water. De manier waarop ozon het water wordt ingebracht en het effect dat dit heeft op de mate van diffusie is zeer belangrijk.

Vanwege de snelle decompositie is een uniforme inbreng en goede menging van ozon door de contacttank belangrijk.

Applications opportunities

  • Drinkwaterproductie
  • Zuiveren van zwembadwater en
  • Koeltoren water
  • Bestrijding van geuroverlast.
  • Microverontreinigingen uit gezuiverd afvalwater te verwijderen.

Pros and cons

Voordelen

  • Laat geen schadelijke residuen achter zoals bij chloorverbindingen.
  • Voor de productie van ozon met behulp van lucht zijn er ter plekke geen problemen met transport en opslag van chemicaliën.
  • Is zeer effectief tegen virussen, endosporen en cysten, en microverontreinigingen.
  • Verbetert smaak, geur en kleur van het water.

Nadelen

  • Heeft geen langdurige desinfecterende werking.
  • Ozonisatie is een vrij complexe technologie die behoorlijk wat apparatuur vereist.
  • Vanwege schadelijkheid ozon gas is een gasafvanger noodzakelijk.
  • Bij hoge concentraties zwevend stof of CZV/BZV is vanwege de hoge benodigde dosis ozonisatie een duur alternatief.
  • Ozon reageert met bromide (Br ) tot bromaat (BrO3-), een kankerverwekkende stof.
  • Afhankelijk van de samenstelling van het influent kunnen makkelijk afbreekbare organische verbindingen worden gevormd die kunnen leiden tot een sterke groei van bacteriën na de behandeling.

Sources

  1. EPA., Factsheet Ozone disinfection
  2. Energie- en milieuinformatiesysteem voor het vlaams gewest ( http://www.emis.be/)
  3. N.F. Gray, Water Technology an introduction for environmental scientists and engineers, 2010 derde druk.
  4. Figuur 1, Wallenius Water AB
  5. Figuur 2, EMIS, Energie en Milieu Informatiesysteem voor het Vlaams Gewest.