Ammónium

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

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

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 mélységi vizekben Karszt, talaj és partiszűrésű vízbázisok esetében 0,2 mg/L

Nitrit határértéke 0,5 mg/L Karszt, talaj és partiszűrésű vízbázisok esetében 0,1 mg/L A hálózatba táplált vízben (vízbázistól függetlenül) a nitrit koncentrációja nem haladhatja meg a 0,1 mg/L-t A 0,5 mg/L-es nitritkoncentráció biztosításához (legrosszabb eset feltételezésével, miszerint a hálózatba táplált ammónium teljes mértékben nitritté alakul), 0,2 mg/L alatti ammónium ion koncentrációkat kell biztosítani a hálózatba táplált vízben

Nitrát határértéke 50 mg/L Nitrát (mg/L) / 50 + Nitrit (mg/L) / 3 ≤ 1 (ha a víz ennek az előírásnak nem felel meg, akkor csecsemők ételének, tápszerének készítéséhez nem szabad felhasználni)

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

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

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. Az aktív szén egyben katalizálja a triklór-amin bomlását is. Az aktív szénen történik a káros melléktermékek eltávolítása is.

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

Törésponti klórozás NH4+ + HOCl  NH2Cl + HOH + H+ NH2Cl + HOCl  NHCl2 + HOH NHCl2 + HOCl  NCl3 + HOH Forrás: Szekeres A., László B.

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

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

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 (25 μ g/L) Az eljárás költségeit nagy mértékben növeli a képződő szerves mikroszennyező anyagok eltávolítása céljából létesítendő granulált aktívszenet tartalmazó adszorber kialakítása

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

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

Fluid ágyas rendszer forrás: wikipédia

Előnyök Hátrányok Nincs melléktermék (???) Nem kell vegyszereket adagolni Biológiai rendszert alkalmazunk Költségkímélő eljárás Hátrányok A folyamat nem szabályozható A nitrit on-line monitoringja költséges Semmi sem garantálja, hogy a nitrifikációs folyamat nem reked meg a nitrit képződésnél Nincs a kezünkben megfelelő ellenőrzési és vezérlési módszer

Üzemszerű használatra nem alkalmasak 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 (NH4, illetve Ca és Mg mennyisége között nagyságrendi különbségek vannak) A regenerálások számának növekedésével csökken az ammónium ion megkötő kapacitás Üzemszerű használatra nem alkalmasak

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

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