1. اوزون کا بنیادی علم
اوزون، سالماتی فارمولہ O3 کے ساتھ، آکسیجن (O2) کا ایک ایلوٹروپ ہے۔ اوزون کا مالیکیول تین آکسیجن ایٹموں پر مشتمل ہوتا ہے، جن میں سے ایک دوسرے دو سے ایک ہی بندھن کے ذریعے جڑا ہوتا ہے۔ اوزون کو ایک "گرین کیمیکل" کے طور پر سراہا جاتا ہے، ایک مضبوط آکسیڈینٹ جس میں چار اہم کام ہوتے ہیں: نس بندی، رنگ کاری، آکسیکرن، اور ڈیوڈورائزیشن۔ اس میں کوئی باقیات اور کوئی ثانوی آلودگی نہ ہونے جیسے فوائد بھی ہیں، جو اسے ماحول دوست سبز صنعتی خام مال بناتا ہے۔
اوزون میں 2.07 mV کی ریڈوکس صلاحیت کے ساتھ انتہائی مضبوط آکسیڈائزنگ طاقت ہے۔ اوزون نامیاتی مادے کو دو طریقوں سے آکسائڈائز کرتا ہے: پہلا، اوزون کے مالیکیولز منتخب طور پر نامیاتی مادے کو براہ راست آکسائڈائز کرتے ہیں، یعنی براہ راست آکسیڈیشن، لیکن رد عمل کی شرح نسبتاً سست ہے۔ دوسرا، یہ نامیاتی مادے کو تیزی سے آکسائڈائز کرتا ہے غیر-ہائیڈروکسیل ریڈیکلز (·OH) کے ذریعے جو اس کے اپنے گلنے سے پیدا ہوتا ہے، یعنی بالواسطہ آکسیکرن۔ اصل پانی کے علاج کے رد عمل میں، نامیاتی مادے کو ہٹانے میں اوزون کی کارکردگی براہ راست اور بالواسطہ آکسیکرن کی سپرپوزیشن ہے، اور یہ دونوں رد عمل جس حد تک آگے بڑھتے ہیں اس کا انحصار مختلف رد عمل کی حالتوں پر ہوتا ہے۔ بالواسطہ آکسیکرن کو جدید آکسیکرن ٹیکنالوجی بھی کہا جاتا ہے۔
2. اوزون کی تیاری
اوزون کو مختلف طریقوں سے تیار کیا جا سکتا ہے۔ واٹر ٹریٹمنٹ فیلڈ میں، ہائی-وولٹیج سائلنٹ ڈسچارج عام طور پر استعمال ہوتا ہے۔ اوزون کی پیداوار کے لیے خام مال بنیادی طور پر ہوا یا آکسیجن ہیں۔ جب ہوا کو گیس کے منبع کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، تو اوزون کا مواد صرف 1% ہوتا ہے، جب کہ جب آکسیجن استعمال کی جاتی ہے، تو اوزون کا ارتکاز 10% (بڑے پیمانے پر) یا اس سے زیادہ تک پہنچ سکتا ہے۔
3. اعلی درجے کی اوزون آکسیکرن ٹیکنالوجی
سنگل اوزون آکسیڈیشن ٹیکنالوجی کی اہم حدود ہیں: سنگل اوزون کچھ ریکالسیٹرنٹ نامیاتی مرکبات کو آکسائڈائز نہیں کر سکتا، جیسے کہ کلوروفارم؛ واحد اوزون آکسیڈیشن نامیاتی مادے کو کاربن ڈائی آکسائیڈ اور پانی میں مکمل طور پر گل نہیں کر سکتی، اور COD کو ہٹانے کی اعلی کارکردگی حاصل کرنا مشکل ہے۔ اعلی درجے کی اوزون آکسیڈیشن ٹیکنالوجی، جسے ڈیپ آکسیڈیشن ٹیکنالوجی بھی کہا جاتا ہے، انتہائی آکسیڈائزنگ ہائیڈروکسیل ریڈیکلز (·OH) (ہائیڈروکسیل ریڈیکلز (·OH) کی ریڈوکس صلاحیت 2.80V ہے، فلورین کے بعد دوسرے نمبر پر ہے) کی خصوصیت ہے۔ رد عمل کے حالات جیسے کہ اعلی درجہ حرارت، ہائی پریشر، بجلی، آواز، روشنی کی شعاع ریزی، اور اتپریرک، یہ بڑے، بے ترتیب نامیاتی مالیکیولز کو کم-زہریلے یا غیر-چھوٹے مالیکیولز میں آکسائڈائز کرتا ہے۔
1) Photocatalytic اوزون آکسیکرن ٹیکنالوجی
Photocatalytic اوزون آکسیکرن نامیاتی مادے کے ساتھ براہ راست رد عمل ظاہر کرنے کے لیے اوزون کا استعمال نہیں کرتا ہے۔ اس کے بجائے، یہ نامیاتی مادے کو آکسائڈائز کرنے کے لیے الٹراوائلٹ روشنی کے تحت اوزون کے گلنے سے پیدا ہونے والے فعال ثانوی آکسیڈینٹ (·OH) کا استعمال کرتا ہے۔ اکیلے اوزون اور نامیاتی مادے کے درمیان ردعمل انتخابی ہوتا ہے اور کاربن ڈائی آکسائیڈ اور پانی میں نامیاتی مادے کو مکمل طور پر گل نہیں سکتا۔ اوزون کی آکسیکرن کی شرح اور کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے، فعال ·OH پیدا کرنے کے لیے اوزون کے گلنے کو فروغ دینے کے لیے دیگر اقدامات کو اپنانا چاہیے۔
2) یکساں کیٹلیٹک اوزون آکسیڈیشن ٹیکنالوجی
یکساں اتپریرک اوزونیشن میں استعمال ہونے والے اتپریرک عام طور پر منتقلی دھاتیں ہیں، جیسے Fe(II)، Mn(II)، Ni(II)، Co(II)، Cd(II)، Cu(II)، Ag(I)، Cr(III)، اور Zn(II)۔ اوزون کا درست (مائیکرو-ڈوز، پی پی بی لیول) اضافہ-گندے پانی میں آئنوں کو اتپریرک کرنا پاور کنٹرول کے ذریعے حاصل کیا جاتا ہے، جس سے اعلی درجے کی آکسیڈیشن ری ایکشن مکمل ہوتا ہے جو گندے پانی سے نامیاتی آلودگیوں کو دور کرنے کے لیے ہائیڈروکسیل ریڈیکلز پیدا کرتا ہے۔
3) متفاوت کیٹلیٹک اوزون آکسیڈیشن ٹیکنالوجی
یہ ٹیکنالوجی عام طور پر ٹھوس آکسیڈینٹ کیریئر کا استعمال کرتی ہے (اکثر ایلومینا یا مصنوعی زیولائٹ پر مشتمل ہوتی ہے)۔ ایک اتپریرک کے عمل کے تحت، اوزون انتہائی آکسیڈائزنگ ہائیڈروکسیل ریڈیکلز (·OH) پیدا کرنے کے لیے گل جاتا ہے، اس طرح پانی میں نامیاتی آلودگی کم ہوتی ہے۔
4. اصل درخواست
میونسپل ویسٹ واٹر ٹریٹمنٹ پلانٹ کو 100,000 ٹن فی دن ہینڈل کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے، لیکن اس کی اصل ٹریٹمنٹ کی صلاحیت 90,000 ٹن فی دن ہے۔ COD اخراج کے معیارات کو پورا کرنے کے لیے (40mg/L سے کم یا اس کے برابر)، یکساں اتپریرک اوزون آکسیڈیشن ٹیکنالوجی استعمال کی جاتی ہے، جس میں تین اوزون جنریٹر (ہر ایک 42kg/h کی صلاحیت کے ساتھ، دو کام میں اور ایک اسٹینڈ بائی پر) استعمال کیا جاتا ہے۔ عمل کا بہاؤ مندرجہ ذیل ہے: اوزون جنریٹر → اوزون گیس پیدا کرتا ہے → اسے پائپ لائنوں کے ذریعے جیٹ پمپ انلیٹ تک پہنچاتا ہے → جیٹ انجیکشن کے ذریعے گندے پانی میں گھلتا ہے → OH پیدا کرتا ہے یکساں عمل انگیز کے عمل کے تحت → اوزون کیٹیلیٹک ٹینک میں آکسیڈیشن رد عمل کو مکمل کرتا ہے۔
1) میثاق جمہوریت کی تنزلی اور رنگ کاری کی کارکردگی
گندے پانی کے علاج کی صلاحیت: 90,000 ٹن فی دن۔ فی الحال، ایک اوزون جنریٹر کام کر رہا ہے، جو 40 کلوگرام فی گھنٹہ پر مقرر ہے، جس کی اصل پیداوار کی شرح 34 کلوگرام فی گھنٹہ ہے (اوزون کے بہاؤ کی شرح x اوزون ارتکاز)۔ اوزون کی خوراک 9.1 mg/L ہے۔ یہ COD کو 45 سے 30 mg/L اور رنگ کو 40 سے 5 تک کم کر دیتا ہے، "شہر کے گندے پانی کے علاج کے پلانٹس کے لیے بڑے پانی کے آلودگی سے خارج ہونے والے مادہ کے معیار" (DB33/2169-2018) کی تعمیل کو حاصل کرتا ہے۔
2) بجلی کی کھپت
اگرچہ اوزون اپنی سبز اور ماحول دوست خصوصیات کے لیے جانا جاتا ہے، لیکن اس کی پیداوار سے وابستہ اعلی توانائی کی کھپت اور آپریٹنگ اخراجات ناقابل تردید ہیں۔ ہوا کو گیس کے منبع کے طور پر استعمال کرتے وقت، بجلی کی کھپت تقریباً 20 kWh/kg اوزون ہے۔ آکسیجن کو گیس کے منبع کے طور پر استعمال کرتے وقت، بجلی کی کھپت تقریباً 10 kWh/kg اوزون ہوتی ہے۔ سائٹ کے اصل آپریشن کی بنیاد پر-، بجلی کی کھپت گرمیوں میں 13 kWh/kg اوزون اور سردیوں میں 11 kWh/kg اوزون ہے۔ گرمیوں میں بیرونی درجہ حرارت زیادہ ہونے کی وجہ سے، اوزون جنریٹر کو ٹھنڈا کرنے کے لیے ایک چلر کی ضرورت ہوتی ہے، جب کہ سردیوں میں، عام کام کو یقینی بنانے کے لیے صرف پلیٹ ہیٹ ایکسچینجر کو آن کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔