1. Ventajas y desventajas de la extracción por aire
Ventajas: la extracción por aire es eficaz para tratar aguas residuales de nitrógeno amoniacal con una alta-concentración debido a su proceso simple, su efecto de tratamiento estable y sus bajos costos operativos y de infraestructura, lo que lo hace muy práctico.
Desventajas: El afluente y el efluente requieren ajuste de pH; sin absorción de ácido, el gas amoniaco despojado entra a la atmósfera con el aire, provocando contaminación secundaria; y las aguas residuales de alta-dureza sufren una grave incrustación.
2. Factores que afectan la extracción de aire
1) pH
El nitrógeno amoniacal en el agua existe principalmente en equilibrio entre los iones de amoníaco (NH4+) y el amoníaco libre (NH3). La relación de equilibrio es la siguiente:
NH4+ + OH- → NH3 + H2O (1)
La ecuación (1) se ve afectada por el pH. Cuando el pH es alto, el equilibrio se desplaza hacia la derecha, lo que resulta en una mayor proporción de amoníaco libre. Cuando el pH es de alrededor de 11, el amoníaco libre representa aproximadamente el 90%.
2) temperatura
La distribución porcentual entre amoniaco e iones amoniaco se puede calcular mediante la siguiente fórmula:
Ka=Kw / Kb=(CNH3·CH+) / CNH4+ (2)
Como puede verse en la fórmula (2), el pH es uno de los principales factores que afectan el porcentaje de amoníaco libre en el agua. Además, la temperatura también afecta el equilibrio de la reacción (1); A medida que aumenta la temperatura, el equilibrio se desplaza hacia la derecha. Los datos relevantes muestran que cuando el pH es superior a 10, la tasa de disociación es superior al 80%, y cuando el pH alcanza 11, la tasa de disociación llega al 98%, con un efecto mínimo de la temperatura.
3) Proporción de gas-líquido:
La proporción de gas-líquido se refiere a la proporción de volumen de aire (vapor) y el objetivo de extracción (aguas residuales que contienen amoníaco-).
Dos factores afectan la transferencia de amoníaco del agua a la atmósfera: uno es la tensión superficial en la interfaz agua-aire; la otra es que la tensión superficial en la diferencia de concentración de amoníaco en la interfaz es la más pequeña, lo que resulta en la mayor liberación de amoníaco gaseoso. Si se forman gotas de agua, el aumento en la cantidad de amoníaco gaseoso transferido será muy pequeño. Por lo tanto, la formación repetida de gotas de agua ayuda a eliminar el amoníaco. La diferencia de concentración de nitrógeno amoniacal en el agua y la atmósfera es la fuerza impulsora de la transferencia de amoníaco gaseoso. Para minimizar la concentración de nitrógeno amoniacal alrededor de las gotas de agua, se debe hacer circular el aire rápidamente. Agitar las gotas de agua con aire que contiene una baja concentración de amoníaco gaseoso ayuda a acelerar la liberación de amoníaco.
Para un volumen de aguas residuales determinado, aumentar el volumen de gas aumenta la fuerza impulsora de transferencia de masa, lo que es beneficioso para la extracción de nitrógeno amoniacal. Sin embargo, volúmenes y velocidades de gas excesivamente grandes obstaculizarán el flujo normal de aguas residuales a lo largo del material de embalaje, o incluso impedirán que fluya hacia abajo, provocando inundaciones. Por lo tanto, para un volumen de aguas residuales determinado, la proporción mínima de líquido-a-gas está controlada por la velocidad del gas de inundación; sin embargo, cuando el volumen del afluente es pequeño, consume una gran cantidad de energía, por lo que los procesos de extracción de nitrógeno amoniacal generalmente controlan la relación gas-a-líquido en alrededor de 3000.