Ozon pentru apă îmbuteliată

ANDREW ZASKE ȘI AARON EDLAND, OSMONICS, INC.
12 OCTOMBRIE 2001 REVISTA WATER AND WASTE DIGEST

Progresele în tehnologia de generare a ozonului oferă mari beneficii pentru industria apei îmbuteliate
 
Proliferarea băuturilor îmbuteliate la nivel mondial și o conștientizare crescută a problemelor de sănătate a consumatorilor i-au determinat pe furnizorii de băuturi să regândească modul în care își păstrează lichidele în siguranță pentru consum.
O provocare cu care se confruntă este necesitatea de a livra un produs fără bacterii și să ofere o durată de valabilitate extinsă. Datorită proprietăților sale puternice de dezinfectare, procesului de tratare ecologic și capacității sale de a elimina mirosurile și mirosurile nedorite, ozonul a devenit rapid tehnologia de alegere printre îmbuteliatorii de apă din întreaga lume.

Un interpret puternic

Ozonul (O3) este o moleculă cu greutate moleculară mică compusă din trei atomi de oxigen într-un aranjament triunghiular. Reactivitatea sa chimică ridicată rezultă din configurația sa instabilă de electroni care caută electroni din alte molecule. În timpul reacției sale cu alte molecule, ozonul este distrus și materialul organic este oxidat. În comparație cu alți dezinfectanți, produsele secundare ale reacțiilor la ozon din punct de vedere ecologic sunt benigne. Deoarece ozonul se transformă rapid înapoi în oxigen molecular – cu un timp de înjumătățire de aproximativ 20 de minute – nu este nevoie să vă faceți griji cu privire la reziduurile de dezinfecție din produsul final.
Deși ozonul a fost „descoperit” la mijlocul secolului al XIX-lea, abia în ultimele decenii au devenit evidente numeroasele sale aplicații și beneficii. Ozonul este folosit în tratarea apei pentru calitățile sale oxidative. Cu 52% mai multă putere de oxidare decât clorul, ozonul va oxida atât substanțele organice, cât și cele anorganice; elimina gustul, mirosul și culoarea nedorite; și asigură o dezinfecție eficientă. Ozonul este extrem de eficient ca bactericid, fungicid și virucid, ucigând chiar și Cryptosporidium rezistent la clor. De asemenea, poate fi folosit pentru oxidarea și îndepărtarea fierului și a manganului.

Ozon pentru apă îmbuteliată

Companiile municipale de apă au folosit tehnologia ozonului pentru a trata cantități mari de apă de mulți ani datorită eficacității sale în purificarea și condiționarea apei. Deoarece ozonul poate fi adăugat la punctul de tratare a apei și revine în mod natural la oxigen, poate menține apa igienizată în întreaga unitate.

Pe piața apei îmbuteliate, menținerea unui nivel optim de ozon la umplere este esențială. Dacă nivelul de ozon este prea mare, sticlele de plastic pot dezvolta un postgust. Dacă nivelul este prea scăzut, sporii de bacterii ascunși în apă, în interiorul pereților de plastic sau a dispozitivului de închidere s-ar putea recupera și contamina cu ușurință întregul produs.

Asociația internațională a apei îmbuteliate (IBWA)  recomandă ca ozonul să fie aplicat în intervalul 1,0 până la 2,0 miligrame pe litru (mg/L) pentru o perioadă de timp de contact de patru până la 10 minute pentru a asigura dezinfecția în siguranță. Aplicarea la acest nivel ajută la menținerea unui nivel de ozon rezidual de 0,1 până la 0,4 ppm în momentul îmbutelierii. Acest lucru oferă un factor suplimentar de siguranță deoarece sticlele pot fi dezinfectate și igienizate în timp ce le umplem cu produs.

Apa încărcată cu ozon este potrivită și pentru clătirea și curățarea sticlelor și dezinfectarea echipamentelor de producție. Acest lucru reduce potențialul de creștere a bacteriilor în apa neclorinată găsită în sistemul de distribuție. De asemenea, reduce cantitatea de curățare la loc (CIP) necesară pentru a menține operațiunea dezinfectată. Multe plante au început să încorporeze un sistem ozonat de clătire a capacului și a sticlei.

Ozonul este deosebit de eficient atunci când este utilizat împreună cu alte procese de tratare a apei. Prin utilizarea osmozei inverse și a nanofiltrarii sau ultrafiltrarii, precursorii organici și substanțele anorganice, cum ar fi bromura, pot fi îndepărtați din apă înainte ca ozonul să fie utilizat. Cu această configurație, 99% din materialele organice care apar în mod natural, cum ar fi lignina, acizii humici și fulvici pot fi îndepărtate, reducând cantitatea de ozon necesară pentru dezinfectarea apei. Un alt beneficiu este că ozonul nu va duce la formarea de trihalometani dăunători (THM), care se formează atunci când se adaugă clor în apa brută care conține materiale humice.
 
Producția comercială de ozon

Spre deosebire de alte substanțe chimice, nu există nicio resursă naturală pentru a obține ozon. Acesta este creat folosind un generator de ozon. Ozonul este generat prin accelerarea electronilor între două plăci încărcate electric într-un proces numit „ descărcare corona ”. Acest proces are loc atunci când electronii curg la un potențial electric suficient de mare printr-un gaz, cum ar fi aerul îmbogățit cu oxigen. Cei doi electrozi sunt separați printr-un spațiu de aer. Un material dielectric este introdus în spațiu cu un potențial de tensiune suficient existent între cei doi electrozi pentru a determina curgerea curentului prin materialul dielectric și prin gaz.

Deoarece ozonul este un gaz, trebuie să devină solubil în apă. Acest lucru necesită o amestecare adecvată în cadrul sistemului pentru a-l transforma dintr-o fază gazoasă într-o fază lichidă. Obiectivul este de a obține cât mai mult ozon gazos dizolvat în apă. Prin urmare, contactul cu ozonul este unul dintre cele mai importante elemente în proiectarea unui sistem eficient de ozonare.

Din punct de vedere istoric, modelele cu turnuri înalte care utilizează difuzia de gaz au fost cea mai utilizată metodă de contact. În ultimii ani, injecția cu venturi a devenit metoda de contact preferată. Injecția Venturi folosește un eductor - un dispozitiv similar cu ejectoarele pentru amestecarea a două fluide. Eductorii lucrează pe principiul Venturi: apa este canalizată printr-un tub scurt cu o constricție în mijloc, ceea ce determină o scădere bruscă a presiunii fluidului și un vid corespunzător. Aspirația rezultată atrage ozonul în fluxul de curgere și amestecă eficient ozonul cu apa. Apa intră într-un vas de contact în partea de sus și este extrasă de jos, unde trece prin eductor și se amestecă cu ozonul. Apoi este reintrodus în fundul rezervorului printr-o grilă de dispersie. Unele modele vor preozona și apa brută care intră în partea de sus a rezervorului de contact. Metoda de injecție cu eductor venturi este un mecanism de transfer de gaz mult mai eficient, permițând utilizarea rezervoarelor de contact scurt și, cel mai important, oferindu-vă un control excelent al nivelurilor de ozon rezidual din apa produsă.

Noua tehnologie extinde capacitățile

Generatoarele de ozon sunt disponibile într-o gamă de dimensiuni și configurații, inclusiv unități de alimentare cu aer și oxigen, cu concentrații de dozare de ozon variind de la 1 la 10 la sută sau mai mult. Printre cele mai recente îmbunătățiri tehnologice se numără noile modele dielectrice cu plăci plate care sunt încorporate în generatoare mai mici utilizate în aplicațiile de apă îmbuteliată. În comparație cu generatoarele tradiționale, care folosesc stilul tubular sau cilindric de sticlă, modelele plăcilor plate ale dielectricului oferă o suprafață mai uniformă, rezultând o ieșire de ozon mai consistentă și mai fiabilă.

Ieșirea de ozon poate fi controlată prin ajustarea cantității de gaz care curge prin sistem sau prin modificarea cantității de electricitate care este aplicată peste plăci. Imperfecțiunile de suprafață găsite în dielectricii tradiționali de tip cilindru duc adesea la variații mari și inconsecvențe frecvente în producția de ozon. Acest lucru face dificilă furnizarea de doze precise, controlate și poate duce la cantități excesive de ozon în apă. Noile modele de plăci plate, împreună cu electronicele avansate de astăzi, permit utilizatorilor să ajusteze tensiunile, rezultând o ieșire de ozon mai liniară și controlată.

Generatoarele de ozon cu dielectrici cu plăci plate sunt, de asemenea, capabile să producă ozon la concentrații mai mari (până la 10 la sută din greutate) și oferă utilizatorilor intervale de producție mai largi (capacitate de reducere de la 60 la 70 la sută) pentru o mai mare flexibilitate de operare. Cu concentrații mai mari de ozon, este necesar mai puțin gaz de alimentare, ceea ce duce la costuri de operare mai mici.

Pe măsură ce tot mai mulți oameni apelează la apă îmbuteliată pentru o alternativă curată și sigură la apa de la robinet sau de fântână, furnizorii de apă îmbuteliată vor trebui să caute mai mult surse de apă fără contaminare externă. Între timp, ozonul continuă să ofere o soluție sigură, fiabilă și rentabilă pentru tratarea unei game largi de probleme de tratare a apei.