تُعد المعالجة بالأوزون عملية معالجة المياه التي تدمر الكائنات الحية الدقيقة وتحلل ال ملوثات العضوية من خلال ضخ الأوزون، وهو غاز ينتج عن تعريض جزيئات الأكسجين لجهد كهربائي عالٍ. أثناء حالات الطوارئ، يمكن استخدام التكنولوجيا بشكل أساسي في مرحلتي الاستقرار والتعافي في الظروف الحضرية، حيث توجد بالفعل خبرة في استخدام مثل هذه الأنظمة.مواد فيزيائية أو كيميائية أو بيولوجية أو إشعاعية موجودة في المياه والتي قد تكون طبيعية أو من صنع الإنسان، وقد تؤثر على الصحة العامة إذا تواجدت بمستويات أعلى من تلك المحددة في معايير سلامة المياه.

تعتبر المعالجة بالأوزون معالجة كيميائية للمياه تعتمد على ضخ الأوزون في المياه. الأوزون غاز حيث يتكون من ثلاث ذرات أكسجين (O3) وهو أحد أقوى المواد المؤكسدة. يتعرض الأكسجين في عملية ال أكسدة المتقدمة هذه (O2) إما لجهد كهربائي مرتفع أو للأشعة فوق البنفسجية وذلك لإنتاج نوع شديد التفاعل (O3) يهاجم مجموعة واسعة من المركبات العضوية وجميع الكائنات الحية الدقيقة. يوفر الأوزون مجموعة واسعة من الاستخدامات، حيث إنه فعال في كلٍ من التطهير وتحلل ال ملوثات العضوية وغير العضوية. يمكن إنتاج الكميات المطلوبة من الأوزون عند نقطة الاستخدام، ولكن يتطلب الإنتاج الكثير من الطاقة وبالتالي فهو مكلف.

اعتبارات التصميم

تنتج المولدات الأكثر شيوعًا الأوزون (O3) من خلال تعريض الأكسجين (O2) أو الهواء لجهد كهربائي مرتفع ("مولد من نوع تفريغ هالي") أو للأشعة فوق البنفسجية (مولدات من نوع الأشعة فوق البنفسجية). تستخدم المولدات من نوع التفريغ الهالي للأنظمة ذات نطاق واسع، وتنتج تركيزات الأوزون من 1 إلى 4.5٪ من الوزن. تحقق المولدات من النوع فوق البنفسجي تركيزات الأوزون من 0.1 إلى 0.001٪ بالوزن وتستخدم لمعالجة كميات أقل من المياه. يتم نقل غاز الأوزون إلى المياه الخام من خلال نشر الفقاعات الدقيقة أو الحقن بالتيار الجانبي. في خزان التلامس، يتفاعل الأوزون مع ال ملوثات في المياه، والذي يُسرع من وقت التلامس (حوالي 10 إلى 30 دقيقة). يدمر نظام الغازات المنبعثة أي أوزون غير مذاب.

يعتبر جزيء غاز الأوزون غير مستقر إلى حد كبير وبالتالي فهو يتفاعل مع مجموعة واسعة من ملوثات المياه، مثل المركبات غير العضوية (مثل الحديد والمنغنيز) والمركبات العضوية (مثل ال ملوثات الدقيقة) وكذلك الكائنات الحية الدقيقة. يهاجم الأوزون ال ملوثات سواء بشكل مباشر أو غير مباشر وذلك من خلال تحللها في المياه لتكوين جذور الهيدروكسيل (OH-)، والتي تتفاعل ب سرعة مع العديد من  ملوثات مياه الشرب. يتحلل الأوزون ب سرعة في المياه، مما يجعل عمره قصيرًا جدًا (أقل من ساعة واحدة) مما يجعله غير مناسب كمطهر متبقٍ، على سبيل المثال حماية نظام توزيع مياه الشرب من إعادة النمو/إعادة التلوث. يمكن استخدام المعالجة بالأوزون والكلورة T.6 , T.7 معًا للقضاء على مجموعة واسعة من الكائنات الحية الدقيقة في محطة المعالجة ولحماية المياه أثناء التوزيع/التخزين. سيؤدي استخدام المعالجة بالأوزون للمياه الذي يحتوي على مادة عضوية إلى إنتاج الكربون العضوي القابل للاستيعاب والذي يسمح بإعادة النمو البيولوجي في العمليات اللاحقة والشبكة. لذلك، يجب أن تتبع عملية المعالجة بالأوزون عملية معالجة تسمح فيها بالتحلل البيولوجي، مثل الترشيح الرملي البطيء T.9 أو GAC T.13 .

المواد والمستلزمات

تشمل المواد الأكسجين، ومولد الأكسجين، ومولد الأوزون، والمرشح الأولي، ومضخة الحقن، وحاقن فنتوري وخزان التلامس وإمداد طاقة مستقر (انظر S.9 – S.12 ).

القابلية للتطبيق

يمكن إضافة الأوزون في عدة نقاط في معالجة مياه الشرب: كمعالجة أولية (قبل المعالجة بالأوزون الأولية)، بعد الترسيب وقبل الترشيح (الأوزون الوسيط) أو كخطوة تطهير نهائية. كمعالجة أولية، يتفاعل مع ال ملوثات الدقيقة والحديد والمنغنيز والكبريت بالإضافة إلى المركبات التي تؤثر على اللون والرائحة والطعم. يتم تحسين الإزالة اللاحقة للمركبات المتدهورة في خطوات العلاج اللاحقة، على سبيل المثال عمليات الترسيب أو الترشيح بما في ذلك مرشحات الرمل T.2 , T.9   ومرشحات GAC T.13 . في المياه ذات التعكر المنخفض، يشكل الأوزون غرويات ("عملية مذيلة") التي يمكن تحويلها إلى تكتّلات صغيرة عن طريق إضافة كمية صغيرة من المخثر، ويتم الاحتفاظ بهذه التكتلات الصغيرة بسهولة بواسطة المرشحات الرملية.

ولاستهداف المركبات العضوية، سيعتمد كل من الكمية المطلوبة من الأوزون وتحلل الأوزون اللاحق على كمية وأنواع ال ملوثات. كقاعدة عامة، فإن الطلب الأولي على الأوزون هو 2.5 ملجم أوزون/ملجم من الاحتياج الكيميائي للأكسجين (COD). كمطهر للقضاء على مسببات الأمراض الميكروبية في المياه، يمكن العثور على تركيزات الأوزون المطلوبة وأوقات التلامس ("قيم CT") في إرشادات منظمة الصحة العالمية لجودة مياه الشرب. بصفة عامة، فإنه يعد أكثر فعالية ضد العديد من البكتيريا والفيروسات من الكلور والأشعة فوق البنفسجية. ومع ذلك، للقضاء على الكريبتوسبوريديوم، نصّت منظمة الصحة العالمية على أنه لا توجد حاليًا قيم CT مقبولة (بضرب تركيز الأوزون في وقت التلامس)، حيث تختلف النتائج بشكل كبير بين الدراسات وحتى بين التجارب المكررة لدرجات حرارة مختلفة ومستويات تعطيل.

التشغيل والصيانة

يحتاج التصميم والبناء والتشغيل والصيانة لمشغلين مدربين جيدًا. تزيد تكلفة المعدات ذات التقنية العالية وتتطلب طاقة عالية. تنشأ عن الأنظمة أحيانًا تسربات الأوزون، مما تتطلب رصد الأوزون المحيط وإجراء فحوصات منتظمة للمولد وخزان التلامس. يشمل التشغيل والصيانة أيضًا الحفاظ على كلٍ من التدفق المطلوب لمبرد المولد؛ الفحص والتنظيف المنتظم لمولد الأوزون وإمدادات غاز التغذية والتركيبات الكهربائية؛ ومراقبة نظام تغذية وتوزيع غاز الأوزون وذلك للتأكد من أن الحجم الضروري من الأوزون يتلامس بكفاية مع المياه الخام.

الصحة والسلامة

يمكن أن تُشكل البرومات من خلال المياه المعالجة بالأوزون المحتوية على البروميد، وهي مادة مسرطنة معروفة، على الرغم من أنها عادة ما تكون بتركيزات أقل بكثير من بدايات المخاوف الصحية. تشمل تقنيات التحكم في تكوين البرومات المعالجة بالأوزون عند قيم الأس الهيدروجيني الحمضية قليلاً، والأوزون متعدد المراحل واستخدام الأمونيا أو الكلور. بمجرد أن تتكون البرومات، يمكن لمرشحات GAC والأشعة فوق البنفسجية إزالته بدرجة محدودة. يحتمل أن يكون غاز الأوزون سامًا ومهيجًا لجسم الإنسان، لذلك يجب التحكم في التسربات لمنع تعرض العمال لخطورتها.

التكاليف

ترتفع تكاليف معدات المعالجة بالأوزون والعمليات والطاقة.

الاعتبارات الاجتماعية والبيئية

ستحد من القدرات المحلية لإدارة مثل هذه المعالجة المعقدة. الموافقة على المياه المعالجة خطوة جيدة، حيث إن العملية لا تحتوي على أي مكونات كيميائية يمكن أن تؤثر على الطعم. لا تستهلك المعالجة بالأوزون طاقة مرتفعة. في المناطق التي يستخدم فيها الوقود الأحفوري لتوليد الطاقة، تتأثر بشكل مرتفع بثاني أكسيد الكربون CO2 .