یکی از مهم‌ترین تصمیم‌ها هنگام انتخاب دستگاه اوزن‌ساز (Ozone Generator)، انتخاب نوع گاز ورودی دستگاه است. به‌طور کلی اوزن‌سازها از نظر منبع خوراک به دو گروه اصلی تقسیم می‌شوند:
- اوزن‌ساز هوایی (Air-Fed Ozone Generator)
- اوزن‌ساز اکسیژن‌خور (Oxygen-Fed Ozone Generator)
هر دو نوع با استفاده از تخلیه الکتریکی، معمولاً Corona Discharge، اکسیژن موجود در گاز ورودی را به اوزن O₃ تبدیل می‌کنند؛ تفاوت اصلی در ترکیب و کیفیت گاز ورودی است.
اوزن‌ساز هوایی چیست؟
در این نوع دستگاه، هوای محیط به‌عنوان گاز خوراک وارد سیستم می‌شود. هوای ورودی ابتدا باید فیلتر، خشک و آماده‌سازی شود و سپس وارد سلول تولید اوزن می‌شود.
هوای محیط علاوه بر اکسیژن، حاوی نیتروژن، رطوبت و مقدار کمی گازهای دیگر است؛ بنابراین آماده‌سازی هوا در این سیستم اهمیت زیادی دارد.
یک سیستم اوزن‌ساز هوایی معمولاً شامل:
کمپرسور هوا → فیلتر → خشک‌کن → تنظیم فشار → اوزن‌ساز → تولید O₃
است. EPA نیز برای سیستم‌های هوایی، تجهیزاتی مانند کمپرسور، فیلتر، خشک‌کن و تنظیم‌کننده فشار را از اجزای آماده‌سازی گاز معرفی می‌کند.
مزایای اوزن‌ساز هوایی
- عدم نیاز مستقیم به منبع اکسیژن خارجی
- مناسب برای بسیاری از کاربردهای کوچک و متوسط
- ساختار نسبتاً متداول
- امکان استفاده از هوای محیط به‌عنوان خوراک
- مناسب برای برخی کاربردهای تصفیه آب و بو
معایب اوزن‌ساز هوایی
مهم‌ترین مسئله، رطوبت هوا است. گاز ورودی باید به‌شدت خشک باشد؛ زیرا رطوبت می‌تواند روی تولید اوزن و عمر تجهیزات اثر منفی بگذارد و در شرایط نامناسب باعث تشکیل ترکیبات ناخواسته و خوردگی شود.
به همین دلیل، کیفیت خشک‌کن و سیستم آماده‌سازی هوا در اوزن‌سازهای هوایی بسیار مهم است.
اوزن‌ساز اکسیژن‌خور چیست؟
در این نوع دستگاه، به‌جای هوای معمولی، اکسیژن با غلظت بالا به مولد اوزن وارد می‌شود.
منبع اکسیژن می‌تواند یکی از این موارد باشد:
- اکسیژن‌ساز (Oxygen Concentrator)
- اکسیژن کپسولی یا منبع اکسیژن
- اکسیژن مایع (LOX) در سیستم‌های صنعتی بزرگ
مسیر ساده یک سیستم اکسیژن‌خور می‌تواند به شکل زیر باشد:
هوا → اکسیژن‌ساز → اکسیژن غنی‌شده → اوزن‌ساز → O₃
استفاده از اکسیژن به‌عنوان خوراک می‌تواند غلظت اوزن خروجی را افزایش دهد و در شرایط مشابه، تولید اوزن بیشتری نسبت به خوراک هوایی فراهم کند. منابع EPA گزارش کرده‌اند که اکسیژن می‌تواند تقریباً دو برابر اوزن بیشتری نسبت به هوا، برای یک ژنراتور و توان مشخص، تولید کند؛ البته هزینه خود اکسیژن و تجهیزات تأمین آن نیز باید در محاسبه اقتصادی لحاظ شود.
تفاوت اوزن‌ساز هوایی و اکسیژن‌خور
| ویژگی | اوزن‌ساز هوایی | اوزن‌ساز اکسیژن‌خور |
|---|---|---|
| گاز ورودی | هوای محیط | اکسیژن غنی‌شده یا خالص |
| غلظت اوزن | معمولاً پایین‌تر | معمولاً بالاتر |
| نیاز به خشک‌کن | دارد | بسته به منبع اکسیژن، کمتر یا متفاوت |
| کمپرسور هوا | معمولاً دارد | لزوماً ندارد |
| تجهیزات جانبی | بیشتر | معمولاً ساده‌تر از نظر آماده‌سازی گاز |
| مصرف انرژی مولد | معمولاً بیشتر برای مقدار مشخص اوزن | معمولاً کمتر برای مقدار مشخص اوزن |
| ظرفیت‌های بالا | قابل استفاده | بسیار مناسب |
| هزینه خوراک | پایین‌تر | هزینه اکسیژن دارد |
| پیچیدگی سیستم | بیشتر در بخش آماده‌سازی هوا | بیشتر در بخش تأمین اکسیژن |
| کاربرد رایج | سیستم‌های کوچک و متوسط | سیستم‌های با غلظت و ظرفیت بالاتر |
EPA نیز در مقایسه سیستم‌های خوراک هوا و اکسیژن، به غلظت بالاتر اوزن و کاهش حجم گاز موردنیاز در سیستم‌های اکسیژن‌خور اشاره کرده است
کدام نوع اوزن بیشتری تولید می‌کند؟
در شرایط مشابه، اوزن‌ساز اکسیژن‌خور معمولاً می‌تواند اوزن با غلظت بالاتر و تولید مؤثرتری ایجاد کند.
طبق یک گزارش EPA، جریان تولیدشده از هوای خشک می‌تواند حدود ۰٫۵ تا ۳ درصد وزنی اوزن داشته باشد، در حالی که استفاده از اکسیژن خالص می‌تواند حدود ۲ تا ۴ برابر غلظت بیشتری ایجاد کند؛ البته مقدار واقعی به طراحی دستگاه و شرایط کاری وابسته است.
بنابراین برای سیستم‌هایی که به غلظت بالاتر اوزن نیاز دارند، خوراک اکسیژن معمولاً گزینه مناسب‌تری است.
آیا اوزن‌ساز اکسیژن‌خور همیشه بهتر است؟
نه.
انتخاب بین این دو نوع به ظرفیت، کاربرد و هزینه کل سیستم بستگی دارد.
برای یک دستگاه کوچک که قرار است مقدار محدودی اوزن تولید کند، استفاده از هوای محیط می‌تواند از نظر هزینه و سادگی مناسب باشد.
اما در سیستم‌هایی که به ظرفیت بالا، غلظت بالاتر اوزن یا انتقال مؤثرتر اوزن به آب نیاز دارند، استفاده از اکسیژن به‌عنوان خوراک می‌تواند مزایای فنی داشته باشد. در عین حال باید هزینه تولید یا تأمین اکسیژن نیز در محاسبات لحاظ شود.
اوزن‌ساز هوایی برای چه کاربردهایی مناسب است؟
اوزن‌سازهای هوایی می‌توانند برای کاربردهایی مانند:
- تصفیه آب
- کنترل بو
- برخی کاربردهای استخر
- ضدعفونی هوا و سطوح در سیستم‌های طراحی‌شده برای این منظور
- برخی کاربردهای کوچک و متوسط صنعتی
استفاده شوند.
البته ظرفیت واقعی باید بر اساس دبی، دوز اوزن، غلظت موردنیاز و شرایط فرآیند تعیین شود.
اوزن‌ساز اکسیژن‌خور برای چه کاربردهایی مناسب است؟
خوراک اکسیژن به‌ویژه در سیستم‌هایی که به تولید اوزن با غلظت بالاتر نیاز دارند، کاربرد دارد؛ از جمله:
- تصفیه آب صنعتی
- تصفیه پساب
- سیستم‌های صنعتی با ظرفیت بالا
- کاربردهایی که انتقال اوزن به آب اهمیت زیادی دارد
- فرآیندهای اکسیداسیون با دوز بالاتر
در سیستم‌های بزرگ، استفاده از اکسیژن می‌تواند حجم گاز موردنیاز و اندازه برخی تجهیزات جانبی را کاهش دهد.
مهم‌ترین نکته در اوزن‌ساز هوایی: خشک‌کردن هوا
اگر قصد استفاده از اوزن‌ساز هوایی دارید، نباید کیفیت سیستم خشک‌کن را نادیده بگیرید.
هوای مرطوب می‌تواند باعث کاهش عملکرد و افزایش مشکلات مربوط به سلول تولید اوزن شود. به همین دلیل در سیستم‌های حرفه‌ای، هوای ورودی قبل از ورود به Ozone Cell خشک و تصفیه می‌شود. EPA برای برخی سیستم‌های تولید اوزن، نقطه شبنم بسیار پایین برای گاز خوراک را مطرح کرده است.
پس در یک دستگاه هوایی، فقط ظرفیت نوشته‌شده روی مولد مهم نیست؛ کمپرسور، فیلتر و خشک‌کن نیز بخشی از طراحی سیستم هستند.
برای انتخاب بین هوایی و اکسیژن‌خور چه چیزهایی را بررسی کنیم؟
قبل از خرید یا طراحی دستگاه بهتر است این موارد مشخص شوند:
۱. ظرفیت تولید موردنیاز: چند گرم اوزن در ساعت؟
۲. غلظت اوزن موردنیاز: چه مقدار O₃ در هر حجم گاز لازم است؟
۳. کاربرد: آب، پساب، استخر، صنایع غذایی یا کاربرد دیگر؟
۴. دبی گاز: چه مقدار گاز باید وارد سیستم شود؟
۵. هزینه انرژی: مصرف برق دستگاه چقدر است؟
۶. منبع اکسیژن: آیا اکسیژن‌ساز یا منبع اکسیژن در دسترس است؟
۷. هزینه تجهیزات جانبی: کمپرسور، خشک‌کن، فیلتر، اکسیژن‌ساز و تجهیزات تزریق.
اوزن‌ساز هوایی از هوای خشک به‌عنوان خوراک استفاده می‌کند و معمولاً به سیستم آماده‌سازی هوا شامل فیلتر و خشک‌کن نیاز دارد. در مقابل، اوزن‌ساز اکسیژن‌خور از اکسیژن غنی‌شده یا خالص استفاده می‌کند و معمولاً می‌تواند اوزن را با غلظت بالاتر و بازده تولیدی مناسب‌تری تولید کند.
بنابراین انتخاب بین Air-Fed و Oxygen-Fed Ozone Generator باید بر اساس ظرفیت، غلظت اوزن، نوع کاربرد، هزینه انرژی و هزینه تأمین اکسیژن انجام شود؛ هیچ‌کدام برای همه کاربردها یک انتخاب یکسان نیستند.