Ozonwasseraufbereitung: Vorteile, Anwendungen und Desinfektion

Die Verwendung von Ozon für Wasserreinigungssysteme ist in Europa üblicher als in Amerika, obwohl viele amerikanische kommunale Systeme auf Ozon zur Desinfektion umstellen.

Ozon ist bei der Wasserdesinfektion wirksamer als Chlor. Ozon oxidiert auch mehrere gelöste Mineralien, sodass sie gefiltert werden können. Aufgrund seiner instabilen Natur (Ozon hat eine Halbwertszeit von etwa 22 Minuten) muss Ozon in der Nähe des Einsatzorts hergestellt werden und kann nicht effektiv gelagert oder transportiert werden.

Kommunale Ozonwasseraufbereitung

Bei kommunalen Wasseraufbereitungsprozessen (Oberflächenwasser und Grundwasser) kann Ozon in diffusen (5 Mikrometer oder weniger) Blasen, die mit dem Rohwasser eingemischt werden, eingeführt werden. Das leicht lösliche Ozon oxidiert jedes organische Material (Bakterien, wasserübertragene Krankheitserreger usw.), mit dem es in Kontakt kommt.

Diffuses Ozon oxidiert auch gelöstes Eisen, Schwefel und andere Materialien, zieht sie aus der Lösung und ermöglicht es den neuen Verbindungen, herausgefiltert zu werden. Während das Ozon (O3) zerfällt, gibt es sein „zusätzliches“ Sauerstoffmolekül ab, um oxidierte Verbindungen zu bilden, und lässt den Rest als O2 für den sicheren Eintritt in die Atmosphäre durch.

Wie bei der Chlordesinfektion basiert die Methode zur Bestimmung der Wasserdesinfektion durch Ozon auf der Kontaktzeit (CT), der Zeit, die das Desinfektionsmittel mit dem Rohwasser in Kontakt ist. Die für ein bestimmtes Desinfektionsmittel erforderliche Kontaktzeit wird durch experimentelle Daten bestimmt, die zeigen, wie schnell ein bestimmtes Desinfektionsmittel wasserübertragene Krankheitserreger reduziert. Ozon ist ein bevorzugtes Desinfektionsmittel aufgrund seiner Wirksamkeit bei der Zerstörung von Giardia und Cryptosporidium, die zwei wichtige wasserübertragene Krankheitserreger sind.

Ozonerzeugung

Ozon ist eine instabile Verbindung, die aus drei Sauerstoffatomen besteht. Es zerfällt leicht in ein stabiles Sauerstoffmolekül (O2) und ein freies Ion. Dies ist nützlich für seine Oxidationseigenschaften, bedeutet aber, dass Ozon nicht für industrielle Zwecke gelagert oder transportiert werden kann.
Die Ozonerzeugung für die Wasseraufbereitung (kommunale oder häusliche Prozesse) muss vor Ort durch einen Ozonerzeuger durchgeführt werden. Die meisten Ozonerzeugungen erfolgen, indem Sauerstoff durch eine elektrische Korona (ein kontrollierter Lichtbogen) geleitet wird, wobei ein Prozentsatz freier O2-Moleküle als O3 rekombiniert werden.

Für Haushaltsgeräte liefern die etwa 21 % Sauerstoff in der Luft sichere Mengen an Ozon für den Kleingebrauch. Bei kommunalen Anlagen wird eine 92 – 97 %ige Sauerstoffquelle durch große Generatoren geleitet, um hohe Ozonkonzentrationen zu erzeugen. Besondere Sicherheitsvorkehrungen sind aufgrund der giftigen und hochentzündlichen Eigenschaften hoher Sauerstoff- und Ozonkonzentrationen erforderlich.

Gelöstes Ozon und Durchlauf

Bei kommunalen Anlagen wird das hochkonzentrierte Ozon, das in das eingehende Rohwasser gelöst wird, regelmäßig überwacht, indem die Mengen an gelöstem Ozon im Wasser gemessen werden. Dies hilft bei der Bestimmung der Wirksamkeit der Desinfektion (CT-Messungen) und als Fehlersuchmethode, um sicherzustellen, dass das eingeführte Ozon effektiv in das Wasser diffundiert.

Da der Sauerstoff-Ozon-Mix, der durch das Rohwasser diffundiert, an die Oberfläche blubbert, wird die Atmosphäre über den Diffusionskammern auf die Mengen an Ozon überwacht, die durch das Wasser hindurchgehen. Ozon, das durch das Wasser geht, ist Ozon, das keine wasserübertragenden Krankheitserreger oxidiert hat. Darüber hinaus sind die EPA-Vorschriften hinsichtlich der Menge an Ozon, die in die Außenluft abgegeben werden darf, streng. Unerwartet hohe Mengen an ungelöstem Ozon erfordern Prozesskorrekturen oder Wartungsarbeiten durch die Wasseraufbereitungsanlage.

Häusliche Ozonwasseraufbereitungssysteme

Es gibt eine Reihe von kommerziell erhältlichen, sicheren häuslichen Wassersystemen. Diese Systeme sind normalerweise für die Reinigung kleiner Wassermengen für Trinkzwecke gedacht. Da diese Systeme atmosphärischen Sauerstoff verwenden und das Ozonerzeugungssystem normalerweise (je nach Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Druck) etwa 2 % des Sauerstoffs in Ozon umwandelt, sind die resultierenden Mengen an produziertem Ozon klein genug, um keine Gesundheitsgefahr darzustellen. Diese häuslichen Systeme diffusieren niedrige Ozonkonzentrationen durch feste Wassermengen, um dem Wasser einen „Politur“ zu geben, indem sie Spuren von wasserübertragenden Krankheitserregern und gelösten Metallen reduzieren.

Vorsichtsmaßnahmen

Ozon wird als giftiges Gas eingestuft. Kleine Mengen Ozon verursachen Kopfschmerzen, die einige Stunden anhalten. Der Kontakt mit höheren Konzentrationen kann zu schwerwiegenderen Auswirkungen oder zum Tod führen. Kommerziell erhältliche Haushaltsgeräte erzeugen keine gefährlichen Ozonwerte, es sei denn, sie funktionieren schlecht und befinden sich in geschlossenen Räumen, in denen das Ozon nicht entweichen kann.