Ammoniakstrippen is een fysisch-chemisch proces voor het verwijderen van ammonium (NH₄⁺) of ammoniak (NH₃) uit afvalwater. Dit proces wordt vaak gebruikt bij de behandeling van industrieel afvalwater om hoge stikstofconcentraties te verminderen en zo te voldoen aan de wettelijke limieten voor de lozing van afvalwater in waterlichamen. Het proces is gebaseerd op het omzetten van het in het afvalwater opgeloste ammonium in gasvormige ammoniak en het vervolgens uit te drijven uit de waterstroom.
Inhoudsopgave
Technische achtergrond
In waterige oplossingen is stikstof aanwezig als een ammoniumion (NH₄⁺) of als ammoniak (NH₃), afhankelijk van de pH-waarde en de temperatuur van het water. Bij een lage pH-waarde is stikstof voornamelijk aanwezig als ammoniumion, dat opgelost blijft in het water. Als de pH stijgt, verschuift de balans ten gunste van ammoniak, dat als een gas uit de oplossing kan worden verwijderd. Ammoniakstripping maakt gebruik van deze chemische relatie om de stikstof uit het water te verwijderen in de vorm van gasvormige ammoniak.
Het strippen gebeurt in verschillende stappen:
pH-aanpassing: Om de ammoniumionen om te zetten in gasvormige ammoniak wordt de pH-waarde van het afvalwater verhoogd tot ongeveer 10 tot 11, meestal door alkaliën toe te voegen (bv. natriumhydroxide of calciumhydroxide). In dit sterk alkalische bereik is de meeste stikstof aanwezig als ammoniak.
Verwarming: Het afvalwater wordt vaak extra verwarmd tot een temperatuur van 25-50°C om de oplosbaarheid van ammoniak in het water te verminderen en de efficiëntie van het stripproces te verhogen .
Gasuitstoot (stripping): In een striptoren of gaswasser stroomt lucht door het behandelde afvalwater. Lucht (of soms damp) wordt door het water geblazen, waardoor de ammoniak in de gasfase terechtkomt. Deze gasbellen transporteren de ammoniak uit de waterfase.
Ammoniakwassing: De uitgestoten ammoniak wordt opgevangen in de uitlaatgasstroom en geneutraliseerd in een nageschakelde gaswasser. Hiertoe wordt de ammoniak vaak geabsorbeerd in een zure oplossing (bijv. zwavelzuur) en gebonden in de vorm van ammoniumsulfaat, dat kan worden hergebruikt als meststof.
Voordelen van ammoniakstrippen
- Hoog rendement: Ammoniakstripping kan grote hoeveelheden ammonium uit afvalwater verwijderen, vooral in het geval van afvalwater met hoge stikstofconcentraties.
- Recycling van ammoniak: De uitgestoten ammoniak kan worden gebonden in een downstreamproces, zoals ammoniakwassing, en worden hergebruikt als ammoniumsulfaat, bijvoorbeeld als meststof in de landbouw.
- Vermijden van toevoer van stikstof: De vermindering van stikstof in afvalwater helpt de eutrofiëring van waterlichamen te verminderen en helpt te voldoen aan wettelijke limieten.
Uitdagingen en nadelen
Hoge pH-waarde en chemicaliënverbruik: Voor de omzetting van ammonium in ammoniak zijn grote hoeveelheden alkalische oplossingen nodig om de pH-waarde van het afvalwater te verhogen. Dit kan leiden tot hogere bedrijfskosten en vereist een daaropvolgende neutralisatie van het afvalwater.
Energieverbruik: Omdat het afvalwater vaak verwarmd moet worden, is het strippen van ammoniak relatief energie-intensief, vooral bij zeer grote hoeveelheden afvalwater.
Behandeling van rookgassen: De uitgestoten ammoniak moet worden opgevangen en behandeld in de gasfase, waarvoor extra installatietechnologie nodig is om te voorkomen dat ammoniak vrijkomt in de atmosfeer.
Conclusie
Ammoniakstripping is een beproefde methode voor de efficiënte verwijdering van ammonium en stikstof uit industrieel afvalwater, vooral in afvalwater met een hoge stikstofbelasting. Door ammonium om te zetten in gasvormig ammoniak en dit vervolgens af te voeren, kan de stikstofbelasting effectief worden verlaagd. Het proces vereist echter een zorgvuldige pH-aanpassing, een hoge energie-input en een uitgebreide behandeling van afvalgassen om de voordelen van ammoniakstripping volledig te benutten.
