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Un aperçu de l’ozone dans l’eau, le traitement des eaux usées


L’ozone est un désinfectant efficace pour le traitement des eaux usées municipales et industrielles, permettant à l’utilisateur final de respecter les normes de prétraitement EPA

Traitement de l’eau à l’ozone dans les industries de l’eau et des eaux usées

L’ozone se forme naturellement dans l’atmosphère sous forme de gaz incolore ayant une odeur très âcre. Chimiquement, l’ozone est la forme triatomique et allotrope de l’oxygène ayant le symbole chimique O3 et un poids moléculaire de 38. Sous la température et la pression atmosphérique standard, c’est un gaz instable qui se décompose en oxygène moléculaire.

Cet oxydant très puissant, avec un potentiel redox de 2,07, a de nombreuses applications commerciales et industrielles. Il est couramment utilisé dans le traitement de l’eau potable et non potable, et comme oxydant industriel. Le pouvoir oxydant considérable de l’ozone et de ses sous-produits moléculaires d’oxygène en fait un premier choix pour l’oxydation ou la désinfection.

En 1785, Van Marum a remarqué que l’air près de sa machine électrostatique acquérait une odeur caractéristique lorsque des étincelles électriques passaient. En 1801, Cruickshank a observé la même odeur à l’anode lors de l’électrolyse de l’eau. En 1840, Shonbein a nommé la substance, qui dégageait cette odeur, « ozone » du mot grec « ozein » – pour sentir. En 1857, Siemens a conçu un générateur d’ozone qui a depuis évolué vers le type diélectrique cylindrique actuel qui constitue la plupart des générateurs d’ozone disponibles dans le commerce et qui est parfois appelé générateur d’ozone de « type Siemens ».

La première usine d’eau potable a commencé ses opérations à Nice, en France, en 1906. Étant donné que Nice utilise l’ozone depuis ce temps, elle est généralement désignée comme le berceau de l’ozonation pour le traitement de l’eau potable.

Depuis lors, l’ozone a rapidement gagné l’acceptation du public aux États-Unis, avec l’introduction de l’équipement moderne de génération d’ozone. Cette nouvelle technologie permet de générer des concentrations substantielles d’ozone pour une multitude d’applications. Récemment, l’ozone a obtenu le G.R.A.S. (généralement reconnu comme sûr) par la Food and Drug Administration des États-Unis (FDA).

Avantages de l’ozone

  • L’ozone peut être généré sur place;
  • L’ozone est l’un des agents oxydants les plus actifs et les plus facilement disponibles;
  • L’ozone se décompose rapidement en oxygène, ne laissant aucune trace;
  • Les réactions ne produisent pas de composés halogénés toxiques;
  • L’ozone agit plus rapidement et plus complètement que les autres désinfectants courants;
  • L’ozone réagit rapidement et efficacement sur toutes les souches de virus.

L’ozone agit par oxydation directe ou indirecte, par ozonolyse et par catalyse. Les trois principales voies d’action se présentent comme suit:

1) Les réactions d’oxydation directe de l’ozone, résultant de l’action d’un atome d’oxygène, sont des réactions à potentiel redox élevé de premier ordre typiques.

2) Dans les réactions d’oxydation indirecte de l’ozone, la molécule d’ozone se décompose pour former des radicaux libres (OH) qui réagissent rapidement pour oxyder les composés organiques et inorganiques.

3) L’ozone peut également agir par ozonolyse, en fixant la molécule complète sur des atomes à double liaison, produisant deux molécules simples avec des propriétés et des caractéristiques moléculaires différentes.

L’ozone produit commercialement

De grandes quantités d’ozone sont produites commercialement dans un générateur d’ozone moderne, de la même manière que l’ozone se forme naturellement par la décharge d’électricité lors d’un orage.Le passage d’une décharge électrique (AC) alternée à haute tension à travers un flux gazeux contenant de l’oxygène entraînera la décomposition de l’oxygène moléculaire en oxygène atomique. Certains des atomes d’oxygène ont ainsi libéré la réforme en ozone, tandis que d’autres se recombinent pour former de l’oxygène. Afin de contrôler la décharge électrique et de maintenir une décharge « corona » ou silencieuse dans l’espace gazeux, un espace diélectrique ou espace de décharge est formé, en utilisant un matériau diélectrique tel que le verre ou la céramique.

Une électrode de masse, généralement fabriquée en acier inoxydable 316L (un matériau qui a démontré une résistance élevée à la corrosion induite par l’ozone en phase gazeuse) sert d’autre limite à l’espace de décharge. Cela peut être accompli de plusieurs manières, mais la géométrie la plus fréquemment utilisée est celle du générateur d’ozone diélectrique cylindrique (ou de type Siemens). Le diélectrique cylindrique est plus économe en espace que les autres formes et par conséquent plus économique à fabriquer.

L’ozone produit commercialement pour les réactions d’oxydation est toujours produit sous forme de gaz, à partir d’air à des concentrations comprises entre 1,0 et 2,0% en poids, ou à partir d’oxygène à des concentrations supérieures à 2% et jusqu’à 8% (ou plus) en poids. L’ozone étant très réactif et ayant une courte demi-vie, il ne peut pas être stocké sous forme de gaz et transporté. Par conséquent, l’ozone est toujours généré sur site pour une utilisation immédiate.

Lorsque l’ozone est appliqué comme gaz pour le traitement de l’eau potable, il le fait principalement en raison de sa force oxydante. Ce puissant potentiel d’oxydation permet à l’ozone d’être efficace dans la réduction ou l’élimination de la couleur, de l’arrière-goût et des odeurs. Plus important encore, l’ozone détruira efficacement les bactéries et les virus inactifs plus rapidement que tout autre produit chimique désinfectant.

L’ozone va également oxyder les métaux lourds. Le fer et le manganèse peuvent être réduits à des niveaux très bas et sûrs dans l’approvisionnement en eau grâce à l’oxydation de l’ozone. Ce même processus est utilisé pour libérer les métaux lourds liés organiquement, qui autrement ne sont pas facilement éliminés.

Lorsqu’il est correctement appliqué au début d’un processus de traitement de l’eau, l’ozone ne conduira pas à la formation de composés halogénés tels que les trihalométhanes (THM), qui se forment lorsque du chlore est ajouté à l’eau brute contenant des matières humiques. Une fois qu’un THM est formé, il est assez difficile, voire impossible, de s’oxyder – même avec de l’ozone. Ainsi, l’ozone peut être utilisé comme oxydant, où il est appliqué aux dernières étapes du traitement de l’eau.

Il existe plus de 2 000 installations dans le monde qui utilisent l’ozone pour traiter l’eau potable. L’ozone est un désinfectant efficace pour le traitement des eaux usées municipales et industrielles, permettant à l’utilisateur final de respecter les normes de prétraitement EPA. L’ozone est efficace dans le traitement de nombreux produits chimiques toxiques complexes. Mais pour certains composés, il peut être nécessaire de combiner le traitement à l’ozone avec la lumière ultraviolette ou les ultrasons pour augmenter le temps de réaction. Les quantités d’ozone nécessaires pour traiter un composé chimique spécifique et le temps de contact requis varient.

Le traitement des eaux usées avec de l’ozone, là encore principalement pour la désinfection, a été au cœur de son application aux États-Unis à la fin des années 70 et au début des années 80. Cette approche est à nouveau considérée comme un moyen d’éviter d’utiliser le chlore comme désinfectant primaire.

Pour plus d’informations, téléphonez à Nutech-O3 Inc. au 877-288-1910.



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