מהם היתרונות בשימוש בפשטת אוויר להסרת חנקן אמוניה?

1. יתרונות וחסרונות של הפשטת אוויר

יתרונות: הפשטת אוויר יעילה לטיפול בשפכי חנקן אמוניה בריכוז גבוה- בשל התהליך הפשוט שלה, השפעת הטיפול היציבה ועלויות התשתית והתפעול הנמוכות, מה שהופך אותה למעשית ביותר.

חסרונות: השפכים והקולחים דורשים התאמת pH; ללא ספיגת חומצה, גז האמוניה המופשט נכנס לאטמוספירה עם האוויר, וגורם לזיהום משני; ושפכי-קשיות גבוהה סובלים מאבנית חמורה.

2. גורמים המשפיעים על הפשטת אוויר

1) pH

חנקן אמוניה במים קיים בעיקר בשיווי משקל בין יוני אמוניה (NH4+) ואמוניה חופשית (NH3). קשר שיווי המשקל הוא כדלקמן:

NH4+ + OH- → NH3 + H2O (1)

משוואה (1) מושפעת מ-pH. כאשר ה-pH גבוה, שיווי המשקל עובר ימינה, וכתוצאה מכך שיעור גדול יותר של אמוניה חופשית. כאשר ה-pH הוא סביב 11, אמוניה חופשית מהווה כ-90%.

2) טמפרטורה

ניתן לחשב את התפלגות האחוזים בין אמוניה ליוני אמוניה באמצעות הנוסחה הבאה:

Ka=Kw / Kb=(CNH3·CH+) / CNH4+ (2)

כפי שניתן לראות מנוסחה (2), pH הוא אחד הגורמים העיקריים המשפיעים על אחוז האמוניה החופשית במים. בנוסף, הטמפרטורה משפיעה גם על שיווי המשקל של התגובה (1); ככל שהטמפרטורה עולה, שיווי המשקל עובר ימינה. נתונים רלוונטיים מראים שכאשר ה-pH גדול מ-10, קצב הניתוק הוא מעל 80%, וכאשר ה-pH מגיע ל-11, קצב הניתוק הוא עד 98%, עם השפעה מינימלית מהטמפרטורה.

3) יחס נוזלי גז-:

יחס הגז-נוזל מתייחס ליחס הנפח של האוויר (קיטור) ליעד ההפשטה (אמוניה{1}}המכילים שפכים).

שני גורמים משפיעים על העברת אמוניה מהמים לאטמוספירה: האחד הוא מתח הפנים בממשק המים-האוויר; השני הוא שמתח הפנים בהפרש ריכוזי האמוניה בממשק הוא הקטן ביותר, וכתוצאה מכך השחרור הגדול ביותר של אמוניה גזית. אם נוצרות טיפות מים, הגידול בכמות האמוניה הגזי המועברת תהיה קטנה מאוד. לכן, יצירה חוזרת ונשנית של טיפות מים מסייעת בהסרת האמוניה. הפרש הריכוזים של חנקן אמוניה במים ובאטמוספירה הוא הכוח המניע להעברת אמוניה גזית. כדי למזער את ריכוז חנקן האמוניה סביב טיפות מים, יש להזרים אוויר במהירות. ערבוב טיפות המים באוויר המכיל ריכוז נמוך של אמוניה גזית מסייע להאיץ את שחרור האמוניה.

עבור נפח שפכים נתון, הגדלת נפח הגז מגדילה את הכוח המניע להעברת המסה, דבר המועיל להסרת חנקן אמוניה. עם זאת, נפחי גז ומהירויות גדולות מדי יעכבו את הזרימה הרגילה של מי שפכים לאורך חומר האריזה, או אפילו ימנעו מהם לזרום למטה, מה שיוביל להצפה. לכן, עבור נפח מי שפכים נתון, יחס הנוזל המינימלי-ל-גז נשלט על ידי מהירות הגז המציף; עם זאת, כאשר נפח ההשפעה קטן, הוא צורך כמות גדולה של אנרגיה, כך שתהליכי הפשטת חנקן אמוניה שולטים בדרך כלל על יחס הגז-ל-נוזל בסביבות 3000.