Odstraňovanie amoniaku je fyzikálno-chemický proces na odstraňovanie amónia (NH₄⁺) alebo amoniaku (NH₃) z odpadových vôd. Tento proces sa často používa v priemyselnom čistení odpadových vôd na zníženie vysokých koncentrácií dusíka, aby sa dodržali zákonné limitné hodnoty pre vypúšťanie odpadových vôd do vôd. Proces je založený na premene amónia rozpusteného v odpadovej vode na plynný amoniak a následnom jeho odstránení z vodného toku.
Obsah
Technické pozadie
Vo vodných roztokoch sa dusík vyskytuje vo forme amónneho iónu (NH₄⁺) alebo amoniaku (NH₃), v závislosti od hodnoty pH a teploty vody. Pri nízkej hodnote pH sa dusík vyskytuje prevažne vo forme amónneho iónu, ktorý zostáva rozpustený vo vode. Ak hodnota pH stúpne, rovnováha sa posunie v prospech amoniaku, ktorý sa môže z roztoku odstrániť vo forme plynu. Amoniakové strihanie využíva túto chemickú súvislosť na odstránenie dusíka z vody vo forme plynného amoniaku.
Odstraňovanie sa vykonáva v niekoľkých krokoch:
Úprava pH: Aby sa časť amónnych iónov premenila na plynný amoniak, hodnota pH odpadovej vody sa zvýši na približne 10 až 11, zvyčajne pridaním lúhov (napr. hydroxidu sodného alebo hydroxidu vápenatého). V tomto silne alkalickom prostredí sa dusík nachádza prevažne vo forme amoniaku.
Zahrievanie: Často sa odpadová voda dodatočne zahrieva na teplotu 25–50 °C, aby sa znížila rozpustnosť amoniaku vo vode a zvýšila účinnosť stripovania.
Odstraňovanie plynu (stripping): Upravená odpadová voda preteká cez strippingovú vežu alebo plynový prač, kde je preplachovaná vzduchom. Pri tomto procese je vzduch (alebo niekedy para) fúkaný cez vodu, čím sa amoniak premení na plynnú fázu. Tieto plynové bubliny transportujú amoniak z vodnej fázy.
Prečistenie amoniaku: Vyhnaný amoniak sa zachytáva v prúde odpadových plynov a neutralizuje sa v následnom plynovom čističi. Na tento účel sa amoniak často absorbuje v kyselinovom roztoku (napr. kyselina sírová) a viaže sa vo forme síranu amónneho, ktorý sa môže ďalej používať ako hnojivo.
Výhody odstraňovania amoniaku
- Vysoká účinnosť: Odstraňovanie amoniaku môže odstrániť veľké množstvo amónia z odpadových vôd, najmä v prípade odpadových vôd s vysokou koncentráciou dusíka.
- Recyklácia amoniaku: Odstránený amoniak môže byť v ďalšom procese, ako je napríklad čistenie amoniaku, viazaný a ďalej využívaný ako síran amónny, napríklad ako hnojivo v poľnohospodárstve.
- Predchádzanie vstupu dusíka: Zníženie obsahu dusíka v odpadových vodách prispieva k zníženiu eutrofizácie vôd a pomáha dodržiavať zákonné limitné hodnoty.
Výzvy a nevýhody
Vysoká hodnota pH a spotreba chemikálií: Na premenu amónia na amoniak sú potrebné veľké množstvá lúhov, aby sa zvýšila hodnota pH odpadovej vody. To môže viesť k zvýšeným prevádzkovým nákladom a vyžaduje následnú neutralizáciu odpadovej vody.
Energetická náročnosť: Keďže odpadová voda sa často musí ohrievať, odstraňovanie amoniaku je relatívne energeticky náročné, najmä pri veľmi veľkých množstvách odpadovej vody.
Spracovanie odpadových plynov: Odvedený amoniak musí byť zachytený a spracovaný v plynnej fáze, čo si vyžaduje dodatočné technické zariadenia, aby sa zabránilo uvoľňovaniu amoniaku do atmosféry.
Záver
Odstraňovanie amoniaku je osvedčená metóda na efektívne odstraňovanie amónia a dusíka z priemyselných odpadových vôd, najmä z odpadových vôd s vysokým obsahom dusíka. Premenou amónia na plynný amoniak a následným odstraňovaním je možné efektívne znížiť zaťaženie dusíkom. Proces však vyžaduje starostlivé prispôsobenie pH, vysokú spotrebu energie a komplexné spracovanie odpadových plynov, aby sa mohli plne využiť výhody strippingu amoniaku.
