ازن با فرمول شیمیایی o3تحت شرایط هوای آزاد،گازی آبی رنگ با بوی زننده است.برای تولید ازن،از یک منبع انرژی جهت تجزیه ی مولکول های اکسیژن o2به اتم های اکسیژنo استتفاده میشود که این اتم های اکسیژن براثر برخورد با یکدیگر و واکنش با مولکول های اکسیژن ،ازن را تشکیل میدهند.ازن نسبتا نا پایدار بوده ودر آب به سرعت تجزیه میشود و ایجاد رادیکال های آزاد مانند رادیکال هیدروکسل OH می کند.ازن و رادیکال های آزاد منتج از تجزیه ی آن اکسید کننده ی قوی تری نسبت به کلر هستند و می تواننند بسیاری از ترکیبات آلی و معدنی موجود درآب و فاضلاب را اکسید کنند بنابراین ازن همانند بسیاری از اکسید کننده های قوی یک گند زدای موثر به شمار میرود.
از کاربردهای دیگر ازن می توان به کنترل بو در تصفیه خانه های عمومی فاضلاب ،حذف ترکیبات آلی دیرگذار در تصفیه ی پیشرفته ی فاضلاب ،اکسیژن دهی پساب،وکاهش تولید جامدات اشاره کرد.

برای اولین بار ازن در سال1893برای گندزدایی آب شرب درهلند استفاده شد واز سال 1906نیز در یک تصفیه خانه آب شرب در شهر نیس فرانسه مورد استفاده قرار گرفت.ودر سال1975 برای اولین باردر شهر ایندیان تاون ایالت فلوریدا برای گندزدایی فاضلاب در ایالات متحده به کار رفت.

غیر فعال شدن باکتری ها توسط ازن به علت اکسیداسیون ترکیبات دیواره ی سلولی شامل گلیکوپروتئین ها و گلیوکولیپیدها و برخی اسید آمینه مانندتریپتوفان است.ازن برای غیر فعال کردن ویروس ها،پایه های اتصال پوشش پروتئینی ویروس را شکسته یا تغییر می دهد.ویروس با کمک این پایه های اتصال به دیواره ی سلول می چسبد این عمل باعث آزاد و غیر فعال شدن ریبونوکلئیک اسید و دزوکسی ریبونوکلئیک اسید میشود.

برای پایش گندزدایی از چند پارامتر استفاده میشود: دوزاژ ازن مصرفی،دوزاژ ازن منتقل شده و ازن باقیمانده.
دوز ازن مصرفی که گاهی به آن برای راحتی دوزاژ ازن نیز میگوین مقدار ازن اضافه شده به آب است و دوز ازن منتقل شده(TOD)به قسمتی از ازن افزوده شده گفته می شود که در آب حل میشود.

کارایی گند زدایی با ازن همانند گندزدایی با کلر به ازن باقیمانده و زمان تماس وابسته است.هرچند که برخی از مطالعات اولیه نشان داده اند که مهمترین فاکتور موثر بر گندزدایی ازنTOD است و زمان تماس نسبتا اثر ناچیزی دارد اما این مطالعات معمولا شامل داده های مربوط به غلظت ازن باقیمانده در داخل مخزن تماس نبودند در نتیجه معلوم نبود که آیا باقیمانده ازن در کل زمان تماس پابرجا می ماند وبااین داده ها امکان ارزیابی شرایط CTگندزدایی مهیا نبود.

سرعت تجزیه ازن فرایند پیچیده ای است که ازPH،دما و غلظت اجزای آلی و غیر آلی آب تاثیر می پذیرد .
1- PH: ازن درPH بالاتر سریع تر تجزیه میشود و رادیکال های هیدروکسیل سریع تر شکل میگیرند و اکسیدان های مختلفی با واکنش پذیری متفاوت شکل میگیرد.
2- دما: با تغیرات دما میزان سرعت گند زدایی فاضلاب تغییر میکند وبا کاهش دما میزان CT مورد نیاز افزایش می یابد.
3- اجزای کربنات: قلیاییت کربناته و بی کربناته رادیکال های تولید شده توسط ازن را به دام می اندازند اما اساسا اثری بر تجزیه ی ازن ندارند واکنش قلیاییت با رادیکال ها تاحدودی کاهش کارایی گندزدایی را در PHبالاتر توجیه می کند زیرا معمولا قلیاییت بالاتر با PHبالاتر ارتباط دارد.
4- مواد معلق: مواد معلق برای باکتری ها مانند پناهگاه عمل میکنندو میتوانند ازن مورد نیاز را افزایش دهند .

برای طراحی فرایند گندزدایی ازن ،بایستی توان تجهیزات سیستم را به گونه ای انتخاب کرد که ضمن رعایت جنبه های اقتصادی،اهداف گندزدایی در طی شرایط قابل پیش بینی راهبری برآورد شود.فاکتور های طراحی مهم شامل انرژی بهینه فرایند،نیاز های گندزدایی پساب،کیفیت فاضلاب و تغییرات دبی فاضلاب می شود.

اندازه گیری ازن خواهی اولیه و شیب منحنی دوز- تماس
تخمین دوز انتقال ازن و کارایی آن
انتخاب تعداد و زمان تماس مخزن های تماس ازن
اندازه گیری دوزاژ ازن مصرفی مورد نیاز و ظرفیت سیستم ازن مربوطه
انتخاب تعداد و ظرفیت ژنراتورهای ازن
اندازه گیری تعداد و ظرفیت تانکرهای اکسیزن مایع
هردو پارامتردوزاژ ازن مصرفی و TOD در طراحی مورد نیاز است.
مدت زمان تماس برای گندزدایی پساب حدود 15 دقیقه می باشد.TODمورد نیاز به کیفیت فاضلاب،محدودیت های تخلیه پساب و کارایی مورد انتظار تماس دهنده بستگی دارد.

قبل از گندزدایی با ازن بایستی فاضلاب حداقل تصفیه ثانویه را طی کند معمولا ازن زنی پساب ثانویه قادر است کیفیت پساب ثانویه را به سطحی برساند که معادل کیفیت استاندارد شناگاه های طبیعی اتحادیه اروپا و استاندارد های کشاورزی ارایه شده توسطسازمان جهانی بهداشت و سایر استانداردهای مشابه باشد.

ازن گازی ناپایدار است و پس از تولید خیلی زود به اکسیژن عنصری تجزیه می شود وباید در محل استفاده،تولید شود.متعلقات سیستم ازن معمولا شامل موارد زیر است:
- سیستم تامین اسیژن،تبخی کننده اکسیژن و ابزار پایش کیفیت گاز
- ژنراتور ازن،واحد تامین انرژی و نمایشگر های غلظت گاز ازن
- مخزن تماس انتقال گاز ازن و آنالیز کننده های غلظت گاز ازن
- سیستم انتقال جریان گاز خروجی از مخزن تماس و سیستم تخریب گاز ازن باقیمانده ونمایشگرهای گاز ازن
- سیستم پایش غلظت گاز ازن و اکسیژن در هوای آزاد و سیستم کنترل آنها

در سیستم های ازن زنی موجود درتصفیه خانه های فاضلاب شهری وتصفیه خانه های آب شکل غالب تامین اکسیژن به صورت اکسیژن خالص با درجه خلوص بالاست که به عنوان اکسیژن مایع به محل تصفیه آورده میشود یکی از مزایای اصلی ذخیره سازی و استفاده از اکسیژن مایع این است که می توان بر مبنای دبی مورد نیاز یا خواسته شده ی ازن تولیدی ،مقدارجریان ورودی به ازن ژنراتور را نسبتا سریع تغییر داد.

ژنراتور های ابتدایی معمولا قادر بودند که روزانه 250 پوند ازن تولید کنند وبازدهی آنها در صورت استفاده ازهوای خشک یک درصد وزنی و در صورت استفاده از اکسیژن خاص با درصدخلوص بالا،4درصد وزنی بود. در مقایسه،قابلیت ژنراتورهای ازن کنونی این است که قادرند تا4هزار پوند در روز تولید نمایند و با استفاده ازاکسیژن خالص باخلوص بالا بازدهی آن10 تا 12 درصد وزنی است.

مخزن تماس ازن معمولا یک سری محفظه ی انتقال ازن با جریان رو به پایین و یک سری محفظه ی واکنش با جریان رو به بالا را شامل میشود که طی آن گاز ازن در آب حل شده و با توجه به زمان ماند،واکنش داده و گند زدایی می کند.

ژنراتورهای نسل اول با استفاده از هوای خشک بین1 تا 2 درصد وزنی ازن تولید می کردند وسیستم های پخش ازن در آنها به شکل میله های دراز سرامیکی بود.تغییر منبع اکسیژن به اکسیژن مایع که درآن 4 تا 6 درصد وزنی ازن تولید میشد امکان استفاده از دیفیوزر های موثرتر گنبدی شکل وصفحه ای شکل را فراهم نمود.در حالیکه امروزه ژنراتورهای موجود با قابلیت تولید 10 تا12 درصد وزنی ازن و نیاز به ازن کمتر در برخی از اهداف تصفیه می توان از انتقال دهنده های لوله ای استفاده کرد.

تغییرات فناوری انتقال ازن بر طراحی تماس دهنده یازن اثر گذاشته است.تماس دهنده های ابتدایی به صورت محفظه ی انتقال ازن بزرگ طراحی می شد تا امکان جانمایی دیفیوزر های میله ای فراهم شده و زمان لازم برای حل شدن ازن اعمال شود محفظه ی واکنش این تماس دهنده ها نسبتا کوچک بود.با افزایش کارایی انتقال دیفیوزرها و کوچک شدن اندازه ی آنها در طی 20سال گذشته،اندازه محفظه ی تماس دهنده نیز کاهش یافته و تقریبا هم اندازه ی محفظه واکنش گردید.برای انتقال موثر ازن از فاز گازی به شرایط محلول از کانال های با کارایی بالا استفاده شود.

غلظت گاز ازن در جریان گاز خروجی تماس دهنده ی ازن بین 0.1تا1درصد حجمی خواهد بود(بین1000تا10000PPMحجمی)که این مقدار به دوز ازن مورد نیاز،کارایی سیستم انتقال گاز ،طراحی مخزن تماس بستگی دارد.ازنگاز خروجی بایستی تصفیه شود تا مقدار آن قبل ازرها سازی به اتمسفراز0.1PPMحجمی کمتر شود.در سیستم گاز خروجی ،معمولا ازن با استفاده از یک کاتالیست به اکسیژن مولکولی تبدیل می شود.

نکته قابل توجه این است که معمولا دوزاژ ازن مصرفی در محدوده2 تا 15 میلی گرم و زمان تماس بین 1 تا 30 دقیقه میباشد.

اندازه سیستم ازن با دبی جریان متناسب است بنابراین با افزایش دبی طراحی تصفیه خانه ی فاضلاب شهری بایستی تعداد ژنراتور ها را افزایش داد و متناسب با آن حجم اکسیژن مصرفی افزایش یافته و بایستی حجم مخزن گندزدایی را افزود.

• دپارتمان آب
• دپارتمان پساب
• دپارتمان تحقیق و توسعه
• دپارتمان بازرگانی