En las plantas de agua, el efecto de eliminación del dióxido de cloro sobre el nitrógeno de amoníaco en el agua cruda es mínimo. La razón principal es que el mecanismo de reacción y las condiciones de reacción de dióxido de cloro y nitrógeno de amoníaco limitan su eficiencia de eliminación. El siguiente es un análisis específico:
Limitación del mecanismo de reacción
1. El dióxido de cloro (CLO₂) es un oxidante fuerte con una fuerte capacidad oxidante, pero al eliminar el nitrógeno de amoníaco, convierte principalmente el nitrógeno de amoníaco (NH₃-N) en nitrógeno (N₂) u otros compuestos que contienen nitrógeno a través de la oxidación. Sin embargo, la velocidad de reacción de dióxido de cloro y nitrógeno de amoníaco es lenta, y la selectividad de la reacción es pobre. La fuerte propiedad oxidante del dióxido de cloro hace que reaccione preferentemente con materia orgánica con propiedades reductoras más fuertes en el agua (como fenoles, sulfuros, etc.) en lugar de nitrógeno amoníaco. Especialmente cuando el bacalao en el agua cruda es alta, la capacidad oxidante de la clo₂ se consume en grandes cantidades en la degradación de la materia orgánica, lo que resulta en una disminución en la capacidad de eliminación específica del nitrógeno amoníaco. Por el contrario, el método de cloración del punto de interrupción (usando cloro) puede oxidar de manera más efectiva el nitrógeno de amoníaco al nitrógeno en condiciones apropiadas, lo que alcanza una tasa de eliminación más alta.
Limitaciones de condiciones de reacción
Efecto del valor de pH: la capacidad de oxidación del dióxido de cloro varía en diferentes condiciones de pH. En condiciones ácidas o neutras, el dióxido de cloro tiene una fuerte capacidad de oxidación, pero en el proceso real de tratamiento del agua del grifo, el valor de pH del agua cruda puede ser alto, lo que reducirá la eficiencia de oxidación del dióxido de cloro.
1. Dosis insuficientes: si la dosis de dióxido de cloro es insuficiente y no puede cumplir con la relación estequiométrica requerida para la oxidación del nitrógeno de amoníaco, el efecto de eliminación del nitrógeno amoníaco se reducirá considerablemente.
2. Tiempo de reacción insuficiente: la reacción del dióxido de cloro y el nitrógeno de amoníaco tarda una cierta cantidad de tiempo en completarse. Si el tiempo de residencia de agua es corto y la reacción está incompleta durante el proceso de tratamiento de agua, también conducirá a un mal efecto de eliminación de nitrógeno de amoníaco.
3. La reacción entre Clo₂ y el nitrógeno de amoníaco debe llevarse a cabo dentro de un rango de pH específico (como 8-9), mientras que el pH del agua cruda generalmente está cerca de neutral (6. 5-7. 5), lo que resulta en una velocidad de reacción reducida.
4. Tiempo de retención hidráulico insuficiente: la reacción entre la clo₂ y el nitrógeno de amoníaco requiere suficiente tiempo de contacto, pero el proceso de tratamiento de la planta de agua generalmente apunta a la purificación rápida, y la TRH es corta (como solo unas pocas horas para procesos convencionales), lo que es difícil cumplir con los requisitos de reacción completa.
Influencia de otros factores
1. Calidad del agua cruda compleja: el agua cruda puede contener otra materia orgánica o sustancias reductoras, que competirán con dióxido de cloro y consumirán una gran cantidad de dióxido de cloro, reduciendo así la cantidad de dióxido de cloro disponible para la oxidación de nitrógeno de amoníaco.
2. Limitación de la acción biológica: en algunos casos, el nitrógeno de amoníaco en el agua cruda puede convertirse en nitrógeno de nitrato a través de la nitrificación biológica, pero el dióxido de cloro ha limitado el efecto promotor en el proceso de nitrificación biológica, y a altas concentraciones de nitrógeno de amoníaco, el proceso de nitrificación biológica en sí mismo también puede ser inhibido.
3. Competencia de materia orgánica coexistente: si el agua cruda contiene ácido húmico, aceite y otras sustancias, envolverán las moléculas de clo₂ o reaccionarán con ellas, reduciendo su eficiencia de oxidación del nitrógeno de amoníaco.
4. Inhibición de iones de metales pesados: algunos metales pesados (como Cu²⁺, Zn²⁺) pueden catalizar la descomposición de la clo₂, o formar complejos con nitrógeno de amoníaco, obstaculizando la reacción.
En resumen, el dióxido de cloro no es efectivo para eliminar el nitrógeno de amoníaco del agua cruda, principalmente debido a su mecanismo de reacción, condiciones de reacción y la calidad compleja del agua cruda. El mal efecto del dióxido de cloro sobre la eliminación del nitrógeno de amoníaco del agua cruda es el resultado de los efectos combinados de las características de reacción química, las condiciones del proceso y las características de calidad del agua, y la desnitrificación eficiente debe lograrse mediante la optimización coordinada de múltiples tecnologías. En contraste, el método de cloración del punto de interrupción u otros procesos de tratamiento profundo (como el proceso de carbono activado por ozono) puede ser más efectivo para eliminar el nitrógeno de amoníaco.