Ammónium

1. Ammónium

2. Előfordulás és átalakulás • Reduktív és oxidatív környezetben egyaránt, csaknem minden felszíni és felszínalatti vízben • Ha a víztartóban oxidatív körülmények uralkodnak, idővel oxidálódik • Az oxidáció mikrobiológiai • Nitrosomonas – nitrit • Nitrobacter – nitrát • A két mikroorganizmus család optimális életfeltételei különbözőek – a Nirobacter érzékenyebb  az oxidáció megállhat nitritnél

3. NH3 + H+ NH4+ • Ammónia (vízben oldott gáz) vagy ammónium (ion)? • Egyensúly a kétféle anyag között • Az egyensúly a pH függvényében változik • Ha a pH nő – nő a vízben oldott ammónia részaránya • Semlegeshez közeli pH értékeken a vízben oldott ammónia részaránya elhanyagolható • Amivel tehát mi találkozunk: az az ammónium ion

4. Miért nem szeretjük az ammónium jelenlétét az ivóvízben? • Reagál a klórral, csökkenti annak fertőtlenítő hatását • Kedvezőtlen körülmények között oxidálódhat a vízelosztó hálózatban • Az oxidáció megállhat nitritnél • Friss szerves szennyezések indikátora lehet • Megengedett maximális koncentrációja: 0,5 mg/L

5. Ammónium eltávolításra szolgáló technológiák Vízben jól oldódó vegyületek, szilárd-folyadék fázisszétválasztás nem jöhet szóba Lehetséges megoldások: • Stripping • Adszorpció • Ioncsere • Fordított ozmózis • Mikrobiológiai oxidáció • Törésponti klórozás

6. Stripping • Vízben oldott gáz kiűzése levegőztetéssel • Az ammónium ion – vízben oldott ammónia gáz közötti egyensúlyi állapot megváltoztatása pH emeléssel • A kiűzött ammónia gáz levegő-szennyezést okozhat, el kell távolítani a kiűző levegőből • A víz pH értékét - az ammónia kiűzést követően – szabályozni kell (vissza kell állítani a semlegeshez közeli értékre) • Bonyolult és költséges megoldás

7. Törésponti klórozás • A klór(hypoklórossav, vagy hypoklorit ion) reagál az ammónium ionnal és klór-aminok (mono-, di- és triklór-amin) képződik • A mono- és diklór-amin stabil vegyület, a triklór-amin gyorsan elbomlik és nitrogén képződik • A törésponton minden ammónium ion triklór-aminná alakul – ez az alapja a törésponti klórozással történő ammónium ion eltávolításnak • A triklór-amin bomlásakor keletkező klór (hypoklórossav, hypoklorit ion) redukálását („hatástalanítását”) granulált aktív szenet tartalmazó adszorberrel oldják meg

8. NH4+ + HOCl  NH2Cl + HOH + H+ Ha a hipoklórossav feleslegben van, reakcióba lép a korábban képződött monoklór-aminnal, és diklór-amin képződik, mely a hipoklóros-sav további feleslege esetén triklór-aminná alakul. NH2Cl + HOCl  NHCl2 + HOH NHCl2 + HOCl  NCl3 + HOH

9. Törésponti klórozás Szabad aktív klór koncentráció Összes adagolt klór Töréspont Szabad klór Kötött klór 0 7,6 Klór / NH4-N tömegarány 5

10. Előnyök • A törésponti klórozás folyamata megbízhatóan kézben tartható, vezérelhető, szabályozható • A triklór-amin bomlását a granulált aktívszén katalizálja • Az ammónium ionok gyakorlatilag csaknem teljesen kivonhatók a vízből, és ez azonnali nitrogén eltávolítást jelent

11. Hátrányok • A hatékony törésponti klórozás nagy mennyiségű klór (hypoklórossav, hypoklorit ion) adagolását igényli • A töréspont közelében a legintenzívebb az emberi egészségre veszélyes THM (trihalo-metán) és AOX (adszorbeálható szerves halogének) vegyületek képződése • A THM vegyületek határértéke 50 μg/L, és az AOX anyagok ajánlott határértéke is 50 μg/L • Az eljárás költségeit nagy mértékben növeli a képződő szerves mikroszennyező anyagok eltávolítása céljából létesítendő granulált aktívszenet tartalmazó adszorber kialakítása

12. A megfelelő minőségű aktívszén kiválasztása folyamatos helyszíni kísérleteket igényel • A képződő THM és AOX vegyületek mennyisége elsősorban a víz szerves anyag tartalmának, minőségének, a klórdózisnak és a kontakt-időnek függvénye • A törésponti klórozás helyének és időtartamának meghatározása helyszíni vizsgálatokat igényel • Megfelelően kialakított technológia esetén a THM és AOX vegyületek képződése minimalizálható, eltávolításuk pedig a kívánt szintre emelhető

13. Mikrobiológiai oxidáció • Biztosítani kell a nitrifikáló mikroorganizmusok megfelelő életfeltételeit Nitrosomonas Nitrobacter • Megfelelő pH • Megfelelő hőmérséklet • Megfelelő oldott oxigén koncentráció • Fix ágyas vagy fluid ágyas rendszer

14. Fluid ágyas rendszer forrás: wikipédia

15. Előnyök • Nincs melléktermék (???) • Nem kell vegyszereket adagolni • Biológiai rendszert alkalmazunk • Költségkímélő eljárás Hátrányok • A folyamat nemszabályozható • Nem megoldott az on- line monitoring • Semmi sem garantálja, hogy a nitrifikációs folyamat nem reked meg a nitrit képződésnél • Nincs a kezünkben megfelelő ellenőrzési és vezérlési módszer

16. Adszorpció • Bizonyos zeolitok (montmorillonit, mordenit) előnyben részesítik az ammónium ionokat az ioncsere adszorpció során • Adszorpciós kapacitásuk korlátozott • Kimerülésüket követően regenerálhatók (NaCl, NaOCl) • Az ammónium ion mellett jelentős a Ca és Mg megkötő képesség • A regenerálások számának növekedésével csökken az ammónium ion megkötő kapacitás Üzemszerű használatra nem alkalmasak

17. Ioncsere Kationcserélő műgyanták • Nem szelektívek az ammónium ionra, mint a zeolitok, ezért lényegesen gyengébb a megkötődésük, mint zeolitokon • A kétértékű ionok megkötődése lényegesen hatékonyabb • A gyanta felületén mikroorganizmusok is megjelenhetnek • A módszer nem alkalmas az ammónium ionok hatékony kivonására a vízből

18. Membrántechnológia Fordított ozmózis • A termék csaknem ionmentes víz, mely további kezelés nélkül nem tekinthető ivóvíznek • Költséges eljárás, Magyarországon ma még nem fizethető meg • Közüzemi ivóvízellátás céljaira ma még nem alkalmazható