Ứng dụng ozone trong việc xử lý nước

Ozone là một loại khí màu xanh nhạt, được cấu tạo bởi 3 nguyên tử Oxy (O3). Hệ thống xử lý nước công nghệ ozone là phương pháp khử khuẩn, oxy hóa, khử màu nước trong đó, ozone được sản xuất tại chỗ bằng máy ozone công nghiệp và trộn vào nước thông qua hệ thống bơm trộn chuyên dụng

Máy ozone công nghiệp Dr.Ozone & hệ trộn ozone vào nước của HSVN Toàn Cầu

Khí Ozone là chất có tính oxy hoá mạnh thể hiện khả năng làm sạch nhanh chóng. Trong thiết bị xử lý nước công nghệ ozone, ozone được hình thành dưới sự tác động của dòng điện vào phân tử oxy có sẵn trong không khí tạo thành các nguyên tử oxy. Oxy nguyên tử không thể tồn tại độc lập nên chúng nhanh chóng liên kết lại với nhau, quay trở lại thành oxy hoặc tạo ra ozone. Khi được sục trực tiếp vào trong nước, vì có liên kết không bền vững nên 1 nguyên tử oxy bị tách ra, phá hủy liên kết hoá học, màng tế bào vi khuẩn, virus, … có trong nước tạo ra phản ứng oxy hoá trực tiếp.

Lịch sử ứng dụng ozone trong việc làm sạch nước

Ứng dụng ozone trong việc làm sạch nước lần đầu tiên được thực hiện vào năm 1800 sao đó nhanh chóng sử dụng rộng rãi tại châu Âu, châu Á. Năm 1906, nhà máy sản xuất nước uống đóng chai tại Nice, Pháp chính thức sử dụng công nghệ ozone để khử trùng nước. Cho đến nay, ozone trở thành công cụ khử trùng hiệu quả cho các nhà máy nước, xử lý nước thải công nghiệp, nước trong bể bơi, nước thải đô thị. 

Vai trò của ozone trong việc xử lý nước tại các nhà máy

Trong một số trường hợp, ozone được sử dụng là công nghệ độc lập. Người dùng cũng có thể kết hợp chúng với chất H2O2 (Hydro Peroxide), tia cực tím để thực hiện quá trình “oxy hoá nâng cao” AOP thường được xử dụng xử lý nước thải công nghiệp tại khu công nghiệp, nhà máy, nước thải ngành dệt nhuộm, ngành giấy,....

Ozone kết hợp với H2O2 trong xử lý nước thải ngành giấy tại Quan Sơn - Thanh Hóa

Quá trình AOP sinh ra các gốc hydroxyl (-OH) có tính phản oxy hóa cao hơn cả Oxy, chúng nhanh chóng loại bỏ các chất gây ô nhiễm như COD, BOD cùng các phân tử không phân huỷ sinh học. 

H2O2 + H2O → HO2-  + H3O+

O3 + HO2- → (-OH) + O2- + O2

Ngoài ra, ozone hoá còn được sử dụng để tăng hiệu quả làm sạch nước của clo. Mặc dù Clo có khả năng làm sạch nước hiệu quả nhưng chúng dễ để lại chất tồn dư cùng lượng mùi lớn. Với sự xuất hiện của ozone, hoá chất tồn dư cũng như mùi trong nước được loại bỏ hoàn toàn. Công nghệ ozone cũng có thể làm sạch nguồn nước nhiễm kim loại nặng (sắt, mangan) và các chất hữu cơ như H2S (Hydro Sunfua).

Nguyên lý loại bỏ các vi chất trong nước thải của ozone

Như đã trình bày ở trên, ozone được liệt kê vào danh sách các chất có tính oxy hoá khử mạnh. Trong quá trình xử lý nước thải, khả năng sản sinh phụ phẩm là rất thấp. Do đó, chúng có thể tự mình xử lý các sản phẩm không phân huỷ sinh học mà các phương pháp khác không thể thực hiện.

Ozone kết hợp với nhiều công nghệ lọc nước khác

Mô hình Ozone ứng dụng trong hệ thống lọc nước RO

Hiện nay, trên thị trường xuất hiện nhiều sản phẩm làm sạch nước có công nghệ ozone. Điển hình đó là hệ thống lọc thẩm thấu ngược RO thường sử dụng ozone khử trùng trong giai đoạn cuối. Hệ thống lọc nước RO có khả năng loại bỏ các hạt vật chất kích thước siêu nhỏ mà không hề sản sinh các chất phụ.

Ngoài ra, bể lọc than hoạt tính dạng hạt cũng là lựa chọn hàng đầu trong việc loại bỏ các hạt & hấp phụ tạp chất trong nước. Trong hệ thống lọc nước bằng than hoạt tính, người dùng thường kết hợp sử dụng ozone để đảm bảo hiệu quả tối đa.

Như vậy, có thể thấy ozone dễ dàng kết hợp với các công nghệ làm sạch nước khác nhằm hỗ trợ xử lý nước hoặc tăng hoạt tính oxy hóa, cải thiện chất lượng nước. Quá trình ozone hoá phá vỡ liên kết của các hạt siêu nhỏ, giúp chúng dễ phân huỷ hơn, dễ hấp phụ hơn. 

Ozone phân hủy Micropollutant - hợp chất ô nhiễm nồng độ thấp (nồng độ từ vài pg/L tới vài µg/L)

Quá trình xử lý nước bằng công nghệ ozone được điều khiển bởi hệ thống điều khiển giám sát từ xa (PLC) hoặc tích hợp hoạt động theo hệ thống xử lý nước thải của doanh nghiệp. Bằng cách này, tất cả các thông tin vận hành quan trọng đều được cập nhật liên tục. Một điều quan trọng khi sử dụng công nghệ ozone đó là việc chúng không làm ảnh hưởng đến hệ thống vận hành chung của nhà máy, cũng không cần đến không gian lưu trữ cũng như xử lý riêng biệt.