Wie reagiert Ozon?

Ozon ist ein sehr reaktives Gas, das mit Wasserinhaltsstoffen auf zwei Arten reagiert:

  • Direkte Oxidation: Ozon reagiert im Wasser direkt mit einer Vielzahl anorganischer und organischer Substanzen. Diese Reaktion ist sehr selektiv, d. h. es werden bevorzugt bestimmte Bindungen (z.B. C=C-Doppelbindungen, phenolische Verbindungen, Aminogruppen) angegriffen. Aus diesem Grund gibt es Substanzen, die extrem rasch angegriffen werden, während andere gegenüber Ozon persistent sind.
  • Indirekte Oxidation: Ein Teil des Ozons zerfällt im Wasser in Gegenwart von organischen Kohlenstoff und Hydroxid-Ionen (OH-) in Hydroxyl-Radikale (OH∙). Diese reagieren sehr schnell und unspezifisch mit verschiedensten Substanzen. Trotz ihrer kurzen Lebensdauer und der sehr tiefen Konzentration können sie zur Elimination von Mikroverunreinigungen beitragen, insbesondere, wenn diese nicht oder nur sehr langsam mit Ozon reagieren. Sie reagieren allerdings auch mit der „harmlosen“ organischen Hintergrundmatrix, was ihre Effizienz vermindert.

Einflussfaktoren auf den Abbau

Der Abbau hängt von den Substanzeigenschaften, aber auch von der Ozon und OH-Radikalen-Exposition (Produkt aus Konzentration und der verfügbaren Reaktionszeit) ab. Diese ist wiederum von verschiedenen Faktoren abhängig:

  • Ozondosis: Die eingetragene Ozonmenge ist für den Betrieb der entscheidende Parameter. Je höher die eingetragene Menge, desto mehr Ozon steht für die Reaktionen zur Verfügung.
  • DOC und Feststoffe: Ozon sowie die gebildeten OH-Radikale reagieren nicht nur mit den Spurenstoffen, sondern auch mit der Hintergrundmatrix. Daher sollten möglichst wenig organische Stoffe vorhanden sein. Schwankungen des Feststoffgehalts im üblichen Bereich (5-10 mgTSS/l) haben keinen grossen Einfluss auf den Ozonverbrauch.
  • Nitrit: Nitrit reagiert sehr rasch mit Ozon und wird dabei zu Nitrat oxidiert. Ein hoher Nitritgehalt erhöht den Ozonbedarf und damit den Energieverbrauch und die Kosten.
  • pH-Wert: Der pH-Wert beeinflusst die Stabilität von Ozon wesentlich. Bei hohen pH-Werten ist Ozon weniger stabil und zerfällt rascher. Für die Elimination von Mikroverunreinigungen ist dieser Effekt unbedeutend. Der pH-Wert muss aber bei der Dimensionierung des Reaktors berücksichtigt werden.
  • Alkalinität: Je höher die Alkalinität, desto stabiler ist Ozon, resp. desto langsamer ist sein Zerfall. In Schweizer Abwässern ist ihr Einfluss jedoch vernachlässigbar.
  • Temperatur: Auch die Temperatur beeinflusst die Stabilität von Ozon. Tiefere Temperaturen erhöhen die Ozonstabilität. In der Regel ist ihr Einfluss aber vernachlässigbar.
xeiro ag