Γιατί το αποτέλεσμα απομάκρυνσης του διοξειδίου του χλωρίου στο άζωτο αμμωνίας σε ακατέργαστο νερό σε φυτά νερού δεν είναι καλά;

Στα φυτά νερού, η επίδραση απομάκρυνσης του διοξειδίου του χλωρίου στο άζωτο αμμωνίας σε ακατέργαστο νερό είναι ελάχιστη. Ο κύριος λόγος είναι ότι ο μηχανισμός αντίδρασης και οι συνθήκες αντίδρασης του διοξειδίου του χλωρίου και του αζώτου αμμωνίας περιορίζουν την αποτελεσματικότητα απομάκρυνσης. Το παρακάτω είναι μια συγκεκριμένη ανάλυση:

1. Το διοξείδιο του χλωρίου (CLO₂) είναι ένα ισχυρό οξειδωτικό με ισχυρή οξειδωτική ικανότητα, αλλά κατά την απομάκρυνση του αζώτου αμμωνίας μετατρέπει κυρίως το άζωτο της αμμωνίας (NH₃-N) σε άζωτο (N₂) ή άλλες ενώσεις που περιέχουν άζωτο μέσω οξείδωσης. Ωστόσο, ο ρυθμός αντίδρασης του διοξειδίου του χλωρίου και του αζώτου αμμωνίας είναι αργός και η εκλεκτικότητα της αντίδρασης είναι φτωχή. Η ισχυρή οξειδωτική ιδιότητα του διοξειδίου του χλωρίου το καθιστά αντιδρά κατά προτίμηση με οργανική ύλη με ισχυρότερες αναγωγικές ιδιότητες στο νερό (όπως φαινόλες, σουλφίδια κλπ.) Αντί με άζωτο αμμωνίας. Ειδικά όταν ο γάδος στο ακατέργαστο νερό είναι υψηλός, η οξειδωτική ικανότητα του CLO₂ καταναλώνεται σε μεγάλες ποσότητες για την υποβάθμιση της οργανικής ύλης, με αποτέλεσμα τη μείωση της στοχευμένης ικανότητας απομάκρυνσης του αζώτου αμμωνίας. Αντίθετα, η μέθοδος χλωρίωσης σημείων διακοπής (χρησιμοποιώντας χλώριο) μπορεί να οξειδώσει αποτελεσματικότερα το άζωτο αμμωνίας σε άζωτο υπό κατάλληλες συνθήκες, επιτυγχάνοντας έτσι υψηλότερο ρυθμό απομάκρυνσης.

Επίδραση της τιμής ρΗ: Η ικανότητα οξείδωσης του διοξειδίου του χλωρίου ποικίλλει υπό διαφορετικές συνθήκες ρΗ. Κάτω από όξινες ή ουδέτερες συνθήκες, το διοξείδιο του χλωρίου έχει ισχυρή ικανότητα οξείδωσης, αλλά στην πραγματική διαδικασία επεξεργασίας νερού της βρύσης, η τιμή pH του ακατέργαστου νερού μπορεί να είναι υψηλή, η οποία θα μειώσει την αποτελεσματικότητα της οξείδωσης του διοξειδίου του χλωρίου.

1. Ανεπαρκής δοσολογία: Εάν η δοσολογία του διοξειδίου του χλωρίου είναι ανεπαρκής και δεν μπορεί να ικανοποιήσει την στοιχειομετρική αναλογία που απαιτείται για την οξείδωση του αζώτου αμμωνίας, η επίδραση απομάκρυνσης του αζώτου αμμωνίας θα μειωθεί σημαντικά.

2. Ανεπαρκής χρόνος αντίδρασης: Η αντίδραση του διοξειδίου του χλωρίου και του αζώτου αμμωνίας παίρνει ένα ορισμένο χρονικό διάστημα για να ολοκληρωθεί. Εάν ο χρόνος παραμονής του νερού είναι σύντομος και η αντίδραση είναι ελλιπής κατά τη διάρκεια της διαδικασίας επεξεργασίας του νερού, θα οδηγήσει επίσης σε κακή επίδραση απομάκρυνσης αζώτου αμμωνίας.

3. Η αντίδραση μεταξύ του CLO₂ και του αζώτου αμμωνίας πρέπει να πραγματοποιηθεί εντός ενός συγκεκριμένου εύρους pH (όπως 8-9), ενώ το ρΗ του ακατέργαστου νερού είναι συνήθως κοντά στο ουδέτερο (6. 5-7.

4. Ο ανεπαρκής υδραυλικός χρόνος κατακράτησης: Η αντίδραση μεταξύ του CLO₂ και του αζώτου αμμωνίας απαιτεί επαρκή χρόνο επαφής, αλλά η διαδικασία επεξεργασίας του εργοστασίου του νερού συνήθως στοχεύει στον ταχείο καθαρισμό και το HRT είναι σύντομη (όπως λίγες μόνο ώρες για συμβατικές διεργασίες), που είναι δύσκολο να ικανοποιηθεί οι πλήρεις απαιτήσεις αντίδρασης.

1 σύνθετο ακατέργαστο νερό ποιότητας: Το ακατέργαστο νερό μπορεί να περιέχει άλλες οργανικές ουσίες ή μειωμένες ουσίες, οι οποίες θα ανταγωνίζονται με το διοξείδιο του χλωρίου και θα καταναλώνουν μεγάλη ποσότητα διοξειδίου του χλωρίου, μειώνοντας έτσι την ποσότητα του διοξειδίου του χλωρίου που διατίθεται για την οξείδωση του αζώτου αμμωνίας.

2. Περιορισμός της βιολογικής δράσης: Σε ορισμένες περιπτώσεις, το άζωτο αμμωνίας σε ακατέργαστο νερό μπορεί να μετατραπεί σε νιτρικό άζωτο μέσω βιολογικής νιτροποίησης, αλλά το διοξείδιο του χλωρίου έχει περιορισμένη επίδραση προαγωγής στη διαδικασία βιολογικής νιτροποίησης και σε υψηλές συγκεντρώσεις αζώτου αμμωνίας, η ίδια η διαδικασία βιολογικής νιτροποίησης μπορεί επίσης να ανασταλεί.

3. Ανταγωνισμός της συνυπάρχουσας οργανικής ύλης: Εάν το ακατέργαστο νερό περιέχει χουμικό οξύ, έλαιο και άλλες ουσίες, θα τυλίγουν τα μόρια clo₂ ή θα αντιδράσουν μαζί τους, μειώνοντας την απόδοση οξείδωσης του αζώτου αμμωνίας.

4. Αναστολή ιόντων βαρέων μετάλλων: Μερικά βαρέα μέταλλα (όπως Cu2⁺, Zn2⁺) μπορεί να καταλύουν την αποσύνθεση του CLO₂ ή να σχηματίζουν σύμπλοκα με άζωτο αμμωνίας, παρεμποδίζοντας την αντίδραση.

Συνοπτικά, το διοξείδιο του χλωρίου δεν είναι αποτελεσματικό στην αφαίρεση του αζώτου αμμωνίας από το ακατέργαστο νερό, κυρίως λόγω του μηχανισμού αντίδρασης, των συνθηκών αντίδρασης και της σύνθετης ποιότητας του ακατέργαστου νερού. Η κακή επίδραση του διοξειδίου του χλωρίου στην απομάκρυνση του αζώτου αμμωνίας από το ακατέργαστο νερό είναι το αποτέλεσμα των συνδυασμένων επιδράσεων των χαρακτηριστικών της χημικής αντίδρασης, των συνθηκών διεργασίας και των χαρακτηριστικών της ποιότητας των υδάτων και η αποτελεσματική απονιτροποίηση πρέπει να επιτευχθεί μέσω της συντονισμένης βελτιστοποίησης πολλαπλών τεχνολογιών. Αντίθετα, η μέθοδος χλωρίωσης σημείων διακοπής ή άλλες διαδικασίες βαθιάς επεξεργασίας (όπως η διαδικασία άνθρακα που ενεργοποιείται από το όζον) μπορεί να είναι πιο αποτελεσματική στην αφαίρεση του αζώτου αμμωνίας.