Per disinfettare l'acqua reflua con ozono, l'ozono deve essere dissolto in acqua. Il gas di ozono è prodotto sul posto da un generatore di ozono e può essere dissolto in acqua in vari modi.
Per realizzare una disinfezione e un'ossidazione adeguate, la concentrazione di ozono deve essere la piu' alta possibile. La previsione della solubilità dell'ozono è più complicata rispetto quella per altri gas, dal momento che la solubilità dell'ozono è influenzata da parecchi fattori, come temperatura, pH e materia dissolta. Ciò è una conseguenza dell'instabilità dell'ozono in acqua. La solubilità di un gas in acqua è definita solitamente dalla legge del Henry. Per la solubilità di ozono viene usato il coefficiente di Bunsen (ss) e soprattutto il fattore rapporto di solubilità (s).
Coefficiente di Henry
La legge di Henry stabilisce che la solubilita' di un a gas in un liquido e' proporzionale alla pressione del gas rispetto al liquido. In principio la legge di Henry puo' essere applicata soltanto ai gas che non mutano la propria struttura chimica nell'acqua durante il trasferimento.Y = HX Y = pressione di una sostanza sul fluido [atm]
X = frazione molare dell'ozono (gassoso) [-]
H = costante di Henry [atm/l/mol]
Un generatore di ozono produce ozono in una forma mista, in modo da usare la pressione parziale terminale. La pressione parziale terminale di un gas in una miscela (l'ozono in questo caso) è il suo contributo alla pressione totale della miscela. La figura 1 descrive la solubilità dell'ozono a diverse pressioni. In pratica sarà inferiore, perché al di sopra di un determinata concentrazione nel gas dell'alimentazione si presenta una stabilizzazione [10]. Al giorno d'oggi, sono usate concentrazioni molto più alte di ozono per dissolvere l'ozono in acqua. Lenntech fornisce generatori di ozono che producono concentrazioni di ozono di 240 g/Nm3. 
Figura 1: effetto di pressione e concentrazione del gas di alimentazione sulla solubilita' dell'ozono Coefficiente di Henry (Hc)
Y = Concentrazione del gas sopra il liquido in equilibrio con il gas dissolto nel liquido, mg/l
X = Concentrazione del gas in equilibrium con il gas sopra il liquido, mg/l
Hc = (mg gas/litro di gas)/ (mg gas/litro di liquido)
Questa forma del coefficiente di Henry e' piu' pratica perche' i termini sono espressi in mg/l.
Coefficience di Bunsen (β)
La solubilita' dell'ozono puo' essere calcolata anche tramite il coefficiente di assorbimento di Bunsen [5]. La formula che pu' essere usata per il calcolo della solubilita' e':
Cs = β * M * P
Cs = Concnetrazione di gas dissolti (kg/m3)
Β = Coefficiente di assorbimento di Cunsen (-)
M = Densita' del gas (kg/m3)
P = Pressione parziale (Pa)
Il coefficiente di assorbimento di Bunsen e' espresso come volume di gas a NTP (temperatura e pressione nominali), che e' dissolro all'equilibrio da un volume unitario di liquido ad una data temperatura quanso la pressione parziale del gas e' l'unita' atmosferica. Il coefficiente di Bunsen e' adimensionale.
β = Vg / Vl
Coefficiente rapporto di solubilita'
Le formule accennate non sono in generale molto pratiche, anche se sono usate alternatamente (con l'eccezione del coefficente derivato di Hc). Un altro metodo più pratico per calcolare la solubilità è usando il coefficente rapporto di solubilità. Esso è dato da mg/l per il litro in acqua a mg/l in gas. Questo fattore è adimensionale e si riferisce al coefficente di henry [6]. Il rapporto fra tali costanti è definito come segue:
 H = Henry (atm/l/mol)
pO3 = pressione parziale ozono (Pa)
Cg = concetrazione ozono gassoso (kg/m3)
S = fattore di solubilita' (-)
Hc = costante di Henry (-) La figura 2 illustra il rapporto di solubilita' (S) in funzione dell'aumento di temperatura, realizzata da differenti ricerche. La solubilita' e' studiata a diverse concentrazioni ioniche (μ). Questa figura mostra che la solubilita' dell'ozono e' influenzata da diversi fattori nell'acqua. 
Figura 2: Solubilita' (S) dell'ozono in funzione della temperatura (T = 5-35 ˚C) La seguente formula puo' essere usata per calcolare il rapporto di solubilita' (S) a diverse temperature:
log10s = -0,25 –0,013T [˚C]
Questa formula e' solo una guida perche' la concentrazione di ozono reale in acqua e' influezata da numerosi fattori. D'altra parte, la temperatura e' uno dei principali fattori che influenzano la solubilita'.
Un calcolo del coefficiente a 20 ˚C:
log10s = -0,25 –0,013T
log10s = -0,25 –0,013 * 20
log10s = -0,51
s = 10-0,51
s = 0,31
A 20 ˚C il rapporto del coefficiente di solubilita' e' s = 0,31 mg/l acqua per mg/l di gas di trasporto (vedi anche figura 2). Per esempio a 20 mg/l di ozono in aria, 20 * 0,31 = 6,2 mg/l si dissolveranno in acqua a 20˚C.
Influenza sulla solubilita'
Il livello di solubilità dell'ozono gassoso dipende dalla concentrazione di gas e di conseguenza dalla pressione parziale. Un altro fattore importante che influenza la solubilità è la temperatura. Oltre alla temperatura, il pH e la concentrazione degli ioni in soluzione sono i fattori principali che influenzano la solubilità. Ricapitolando, la solubilità può essere aumentata da:
- Aumento della concentrazione di ozono in aria (ossigeno);
- Aumento della pressione dell'aria (ossigeno);
- Diminuzione della temperatura dell'acqua;
- Diminuzione del contenuto di soluti;
- Diminuzione del pH;
- Eccesso di luce UV.
Trasferimento di massa
Quando la materia è trasferita da una fase all'altra attraverso un'interfaccia gassosa-liquida, una gradiente di concentrazione si presenterà in ogni fase a causa della resistenza. Questo passaggio da una fase all'altra è denominato trasferimento di massa ed è rappresentato in figura 3 (modello a doppio-strato). Durante il passaggio di ozono da gas a liquido, avvengono le seguenti fasi: diffusione dell'ozono attraverso la fase di gas/liquido, dissoluzione nel liquido, diffusione nel liquido. 
Figura 3: modello di trasferimento dell'ozono La velocita' di trasferimento dipende da [10]:
- Le proprieta' fisico-chimiche di gas e liquido
- Differenza di concentrazone attraverso la superficie
- Turblenza
Tecniche di iniezione dell'ozono
L'ozono può essere iniettato in acqua in parecchi modi. Le tecniche il più comunemente usate sono diffusore e dispositivo Venturi [33,52]. Un diffusore esiste spesso di forma di disco o barra. Esso funziona sotto pressione e genera una colonna di bolle. I vantaggi di un sistema di diffusore sono alto rendimento, struttura semplice per elevati volumi dell'acqua (cioè sistemi dell'acqua potabile). Gli svantaggi sono che non è un sistema molto compatto e l'efficienza dipende dalla parte di colonna in contatto e dalle dimensioni della bolla. Inoltre, un diffusore può essere riempito, causando una diminuzione dell'efficienza. Qui di seguito, e' riportata un'applicazione di un sistema a diffuzione (ccolonna di contatto in e contro corrente): 
Figura 4: colonna di contatto con flusso con e controcorrente Nel caso di un sistema Venturi, il l'ozono gassoso è dissolto in acqua dalla pressione. La pressione genera una riduzione nella quantità di fluido, che causa un risucchio di ozono (figura 5). Il sistema Venturi ha vari benefici, quali: installazione compatta, nessun movimento di particelle, alto rendimento. 
Figure 5: sistema venturi |
