Innledning

Bruk av ozon i generell vannbehandling har blitt svært populært blant yngelprodusenter av kveite. I andre sammenhenger har ozon lenge vært kjent for sin svært oksidative og desinfiserende effekt på vann. Blant annet blir ozon benyttet i drikkevannssammenheng, både for desinfisering, og fjerning av uønsket farge. I lukkede resirkulerte systemer bidrar ozon i tillegg til desinfeksjon til å omsette tungt nedbrytbare organiske komponenter til lettere biokjemisk nedbrytbare produkter. Ozonering vil derfor øke effektiviteten til biofilteret. Desinfisering av egg med ulike desinfektanter har lenge vært praktisert, mens behandling av inntaksvann har vært begrenset til ulike former for filtrering. I mange tilfeller har dette vist seg å ikke være godt nok. Uansett hvilket dyp man har vanninntaket vil mulighetene for å få inn uønskede organismer/partikler være tilstede, selv om dype inntak generelt gir et mer stabilt vann. I dette kapittelet beskrives et nytt system for bruk av ozon til generell behandling av inntaksvann som har gitt gode resultater. På grunn av ozonets svært aggressive natur, skal det imidlertid lite til før man kan få svært uønskede virkninger. Dette kapittelet er derfor ment som en orientering, og ikke en brukermanual. Det er sannsynlig at man i løpet av et par år har opparbeidet nok kunnskap og erfaring om ozonering til å kunne gi detaljerte beskrivelser og anbefalinger. For de som likevel ønsker å komme i gang med ozonbehandling av innvann, anbefales det å ta kontakt med anlegg der dette benyttes for mer praktisk informasjon. Vær også oppmerksom på at ozongass er svært giftig, og kan gi alvorlige langtidsskader på lunger. Sørg derfor alltid for god lufting, og bruk av verneutstyr/alarmer.
Normalt kan et menneske lukte ozon en tierpotens i konsentrasjon før den antatte giftighetsgrensen (administrativ norm) er nådd. Ved administrativ norm kan man oppholde seg på arbeidsplassen i 8 timer. Dersom en arbeider med undertrykksgenerator (ca. 0.9 bar abs) er risikoen for uhell betydelig begrenset.

Hva er ozon?
Ozon er betegnelsen på O³- molekylet som dannes ved at et O²- molekyl spaltes til fritt radikal og viderereagerer med et annet O³- molekyl til O³.

O² + ENERGI => O + O

O + O² => O³

Teknikk

Apparatur

En elektrisk lysbue er den utladningen som finner sted mellom to elektroder hvor det er lagt på en høy spenning. I en slik lysbue er temperaturen flere tusen °C. I en ozongenerator er det lignende, men det er et dielektrikum (glassrør) mellom elektrodene, spenningen er flere tusen volt. Det finner sted en "stille elektrisk utladning. Forskjellen er vesentlig. Dersom en ser lysbue/lyn når en titter inn i kjelen på en generator, så er dielektrikumet defekt og det er direkte overslag mellom elektrodene, og ozon produksjonen går ned og strømstyrken opp. Det skal være et stabilt/stille blått lys når en titter inn i generatorkjelen.

Ozongeneratoren kan fôres med a) innkjøpt oksygen på trykkflaske, b) egenprodusert oksygen fra generator eller c) med luft.
Tørrluft gir en konsentrasjon på ca. 20 g pr. m³ og rent oksygen ca. 100 g. pr. m³. Mindre generatorer - annen konstruksjon - kan produsere ozon fra mer fuktig luft, men da med mye dårligere utbytte.
Det er en utbredt misforståelse at generatorer matet med luft er for små anlegg. Disse kan leveres for 1000g Ozon pr. time og større. Disse generatorene er avhengige av at luften den tilføres er tørr, og har derfor innbygget lufttørke. Luft koster ikke noe, rent oksygen koster selv om man produserer det selv. Det er derfor sannsynlig at luftgenerator er det mest prisgunstige totalt. Et annet forhold er at generator med oksygen trenger vannkjøling, mens luftgenerator kan kjøles med omgivelsesluften. Den høyere konsentrasjonen av ozon som oksygengeneratoren gir har man allikevel ikke bruk for i akvakultur.
Ozongeneratorer finnes i en rekke varianter både i størrelser og utførelser. For å finne riktig utstyr bør man ta kontakt med en seriøs forhandler som kan gi råd om dimensjonering.

Virkemåte i sjøvann

De kjemiske reasjonsmekanismene for ozon i sjøvann er kompliserte, men ozon har i utgangspunktet to prinsipielt forskjellige reaksjonsmønstre i vann. Den direkte reaksjonen av 0³ molekylet er svært selektiv - angriper for eks. dobbelbindinger og bleker farge - mens radikalreaksjonene ikke er selektive. Ønsker en å bryte ned vanskelig nedbrytbare stoffer kombinerer en ozon og UV. UV bølgelengde 254 nanometer dekomponerer ozon og det oppstår mengder radikaler. I sjøvann dekomponerer 0³ i løpet av minutter/sekunder, og det vil dannes reaktive radikaler - bl.a. OH . med ekstrem kort levetid. Radikalmengden øker med økende ozonkonsentrasjon i vannet og økende pH. I sjøvann blir reaksjonsmønstrene komplisert. Det er ikke kun redoxpotensialene som er avgjørende for hvilke reaksjoner som skal finne sted, men også konsentrasjonen til reaksjonspartnerne og hastighetskonstantene for reaksjonene.
Vesentlig er at hyprobromitt reagerer tilbake med ozon til bromid. Praktisk erfaring har vist at en skal ozonere sjøvann forsiktig, d.v.s. ikke over ca. 350 mV for å unngå dannelse av det stabile bromatet. En kan heller ozonere litt lenger ved lavere konsentrasjon, en regner desinfeksjons effekten ut av "c.t value" (produktet av konsentrasjon og tid).
Høy konsentrasjon gir mye radikaler, med høy reaksjons hastighet og enda høyere redoxpotensiale enn ozon. Høy konsentrasjon ozon gir høy konsentrasjon BrO - som kan reagere til det stabile BrO³-. En skal merke seg reaksjonen mellom HO Br og NH³, denne spiller en rolle i resirkuleringsanlegg. Bromat er reaktivt, men er i tillegg beskrevet å ha svært giftig virkning på akvatiske organismer. Det har også den egenskapen at det bygger seg opp i resirkulerte anlegg ved bruk av ozon. Bromat er vanskelig påvisbart med kjemiske metoder, og man bør derfor påse at den ozonmengden som benyttes ikke fører til dannelse av Bromat.
Når en løser ozon i sjøvann vil det være konsentrasjonsgradienter. I grensesjiktet gassboblen vann vil en finne den høyeste ozonkonsentrasjonen. De kjemiske reaksjonene går hurtig. Drivkraften for overgang av ozon fra gassfase til vannfase er proporsjonal med deltrykket til ozon i gassfase. Ved å benytte en gassfase som inneholder ca. 100 g pr. m3 , i stedet for 20 g pr. m³, vil en oppnå grensesjikt konsentrasjoner av ozon og radikaler som ikke korresponderer med vårt ønske om å forhindre dannelse av bromat. Bromat lar seg ikke fjerne ved å tilsette tiosulfat til sjøvann, de reagerer ikke med hverandre ved pH 8, det skjer først ved meget lave pH-verdier.
Ved den skånsomme ozoneringen får man ikke sterilt vann, men ca. 90% redusert smittepress. Skal en ha sterilt vann må en ozonere til et redoxpotensial på ca. 700 mV og får da bromat som må fjernes med et aktiv kullfilter. For små mengder vann og ømtålig larveproduksjon kan aktiv kullfilter være en sikring.

Ozon virker sterkt oksyderende, dvs at et av oksygenatomene til ozon lett spaltes av og binder seg til andre komponenter i vannet.

O³ + R => OR + O²

Dette kan være organiske komponenter som slam, algerester, kroppsoverflater etc, eller til uorganiske molekyler/salter i vannet. Når ozon reagerer med overflater/strukturer av proteiner eller polykarbohydrater vil disse splittes og denatureres, dvs miste fasongen. På denne måten virker ozon desinfiserende. Ozon reagerer også med salter i sjøvannet. Faktisk vil mesteparten av ozonet i løpet av svært kort tid ha reagert med Cl- og Br- til ulike oksyderte forbindelser.

Måling av ozon

Tilsetting av ozon i sjøvann vil øke vannets redoks-potensiale, og man må derfor sikre seg med god redoxmåling. Dette potensialet er et uttrykk for vannets evne til å oksidere ulike ioner og forbindelser det kommer i kontakt med. Dess høyere potensiale, dess mer reaktivt er vannet. Redoks-potensiale måles i mV ved hjelp av et potensiometer med platinaelektrode. Det finnes en rekke ulike modeller og varianter i handelen, men felles for de fleste er at de ikke er stabile over tid. Ganske raskt vil det danne seg et oksydbelegg på elektroden som vil gi for høye verdier. I den senere tiden er det imidlertid utviklet nye målere som har kontinuerlig "pussing" av elektroden. Da disse målerne kom på markedet i 2000 viste det seg raskt at tidligere standarder for måling av redoks-potensiale ikke var å stole på. I beste fall kunne man bruke verdiene som internt mål på eget anlegg. Det har derfor vært svært vanskelig å etablere generelle standarder for ozonering ved bruk av redoks-potensiale som måleparameter.Redoxelektrodene må har riktig stell og kontrolleres ofte nok. Kontroll med kalibreringsløsning kan være misvisende da kalibreringsløsningene har for høy strømtetthet i forhold til sjøvann med oksidasjons produkter. Kalibreringsløsningen gir inntrykk av at elektroden er ok, mens den i virkelighet er ubrukbare for det aktuelle mediet. En bør sammenligne brukt og ny elektrode og hvor hurtig brukt reagerer på endringer.
Det er også mulig å måle innholdet av oksiderte produkter fra ozonering vha en vanlig titreringsmetode med iod-løsning. Bruk av denne metoden for å kalibrere redoks-målere vil være et viktig hjelpemiddel i interkalibrering mellom ulike anlegg.
I det følgende vil det ikke bli gitt verdier for ozonering nettopp på grunn av utilstrekkelige måleinstrumenter. For at ozonering skal bli et verktøy for fremtiden er det flere parametere som må bestemmes, blant annet redoksnivåer (riktig måler), ved hvilke ozon-nivåer bromat dannes, oppholdstider, bruk av resirkulering etc.

Bruk av ozon i yngelproduksjon

Bruk av ozon til desinfisering av både inntaksvann og egg har gitt svært gode resultater. Spesielt i forbindelse med noda-virusinfeksjoner (VER) har man i enkelte anlegg opplevd store forbedringer ved desinfisering med ozon. Fordi man vet lite om smitteveiene ved noda-virusinfeksjoner er det fortsatt usikkert om det er desinfisering av eggene (vertikal smitte fra morfisk) eller smitte via inntaksvannet (horisontal smitte) som er hovedkilden. Ved å desinfisere alt innkommende vann oppnår man å kvitte seg med en rekke patogener bl.a. IPN og vibriose. Man stiller imidlertid systemene åpne for andre smittekilder ved bruk av "sterilt" vann. Undersøkelser har vist at selv om men desinfiserer den generelle vannkilden, vil det likevel dannes bakteriesamfunn i yngelkarene. Disse samfunnene er sannsynligvis lette å manipulere ved tilsetninger av pro-biotika ("snille bakterier").

Ozonering av inntaksvann

Før vannet desinfiseres med ozongass må man fjerne så mye som mulig av partikler og organiske forbindelser. På denne måten vil man slippe å "brenne av" unødig ozon, samtidig som man unngår dannelse av frie organiske radikaler som kan være giftige. (se kapittel om vannrensing)
Ved generell desinfisering av inntaksvannet tilsettes ozongass gjennom en injektor eller en diffusor som er plassert i tilførselsrøret. Ozonet trenger en viss reaksjonstid før man avgifter vannet. Dette oppnår man ved å lede vannet inn i en oppholdstank med skillevegger. Her plasseres også redoks-måler nr 1, for å lese av om man har tilsatt riktig mengde ozon til vannet. En annen metode å tilføre ozon på er å bruke ozon som tilsetning til gassen i en proteinskimmer. På denne måten benyttes ozonet til å øke skimmerens effektivitet, samtidig som man øker vannets redoks-potensiale.
Etter at vannet er tilsatt ozon, og man har sørget for den nødvendige oppholdstid (ca 10 minutter), må oksyderte produkter fjernes, før vannet ledes til yngelkarene. Det er svært viktig at dette blir gjort på en fullstendig og sikker måte for å unngå massedød i yngeltankene.

Avgifting av ozonert vann

For å nøytralisere oksyderte forbindelser finnes det flere muligheter. Den mest effektive i åpne systemer er bruk av reduksjonsmidler som for eksempel Natriumthiosulfat. Denne reagensen tilsettes ved hjelp av en enkel doseringspumpe før vannet ledes inn i en stor oppholdstank med kraftig bobling. I utløpet fra denne tanken plasseres redoks-måler nr 2. for å sjekke at potensialet er kommet ned på et normalt nivå. Etter at vannet er ferdig avgiftet, luftes det før det ledes til larve/yngeltankene.
I resirkulerte systemer vil det ikke være mulig å benytte natriumthiosulfat til reduksjon av redoks-potensiale på grunn av at dette vil føre til en oppbygging av sulfat i systemet. I slike systemer kan man alternativt benytte aktivt kull som reduksjonsmiddel (spesielt med hensyn til fjerning av evnt. bromat). Ved oppstart av ozondesinfiseringsanlegg bør man alltid foreta en biologisk test av vannet før det benyttes i produksjonen.

Drift av anlegg

For at et ozoneringsanlegg skal fungere optimalt, er det en god regel å foreta innstillingene, for deretter å la anlegget gå urørt i den perioden desinfisering trengs. Ut fra estimater av det maksimale vannbehovet settes kraner og ozonering. Overskuddsvann ledes i avløp fra avgiftingstank, og fra oppsamlingskarene etter lufting. På dette viset er det unødvendig å foreta justeringer av ozonering og thiosulfatdosering, som fort kan føre til at vannet blir ufullstendig desinfisert/avgiftet.

Fig 1: Skissen viser de viktigste komponentene i et ozoneringsanlegg for desinfisering av råvann. Ozongass produseres i generatoren, og ledes til injektoren som er installert i hovedstokken noen meter før desinfiseringstanken. I denne tanken måles redoks-potensialet med konstant avlesning og et lett synlig display. Vannet passerer gjennom labyrinten i desinfiseringstanken slik at oppholdstiden blir ca 2 minutter. I siste "sving" tilsettes Natriumthiosulfat før vannet ledes inn i avgiftingstanken. Her er det kraftig lufting som sørger for fullstendig innblanding av thiosulfatet. Avgiftingstanken er forsynt med overløp. Vannet passerer gjennom labyrinten i før redoks-potensialet igjen måles. Denne siste redoks-måleren kan koples til alarmanlegg eller feed-back mekanisme for å hindre vann med for høyt redoks-potensiale i å nå fiskekarene.

Bruk av ozon for desinfeksjon av egg

Når eggene flyttes fra klekkeri til larvesiloer på ca 65 døgngrader, er det passende å foreta en overflatedesinfeksjon. På dette tidspunktet har ofte eggene fått et bakterielag som man ikke ønsker å overføre til silosystemene. Det finnes også berettigede mistanker om at nodavirus overfører smitte fra morfisk ved at viruset fester seg til eggoverflaten og smitter larvene under klekking. Overflatedesinfeksjon med ozon vil i slike tilfeller danne en effektiv barriere mot smitte fra klekkeri til silo.

For å lage desinfeksjonsbad gjør man som følger:
Enten:

A. Bruk vann fra desinfeksjonstanken (dersom du har installert ozonanlegg). NB FØR thiosulfat tilsetning.

Eller:
B. Dersom du ikke benytter ozon til generell desinfeksjon:

Fyll en 10-liters bøtte med riktig temperert, filtrert sjøvann
Tilsett ozongass gjennom en diffusor til "riktig" nivå. Mål med redoks-måler
Bruk en pose av planktondunk til å "dyppe" eggene (ca 65 dg) i ca 5 minutter
Etter endt behandling overføres eggene direkte til silo/larveinkubatorer

Det har i den senere tid kommet indikasjoner på at kraftig ozonbehandling av egg fører til redusert klekking. Dette er imidlertid informasjon som ikke er bekreftet.

Revidert: 2004-12-20 14:51:04