1. Zalety i wady odpędzania powietrzem
Zalety: Odpędzanie powietrzem jest skuteczne w oczyszczaniu ścieków z azotem amonowym-ze względu na prosty proces, stabilny efekt oczyszczania oraz niskie koszty infrastruktury i eksploatacji, co czyni go wysoce praktycznym.
Wady: Dopływ i odpływ wymagają regulacji pH; bez absorpcji kwasu odpędzony amoniak przedostaje się do atmosfery wraz z powietrzem, powodując wtórne zanieczyszczenie; a ścieki o wysokiej-twardości są narażone na poważne osadzanie się kamienia.
2. Czynniki wpływające na odpędzanie powietrza
1) pH
Azot amonowy w wodzie występuje głównie w równowadze pomiędzy jonami amoniaku (NH4+) i wolnym amoniakiem (NH3). Zależność równowagi wygląda następująco:
NH4+ + OH- → NH3 + H2O (1)
Na równanie (1) wpływa pH. Gdy pH jest wysokie, równowaga przesuwa się w prawo, co skutkuje większym udziałem wolnego amoniaku. Gdy pH wynosi około 11, wolny amoniak stanowi około 90%.
2) Temperatura
Procentowy rozkład amoniaku i jonów amoniaku można obliczyć za pomocą następującego wzoru:
Ka=Kw / Kb=(CNH3·CH+) / CNH4+ (2)
Jak widać ze wzoru (2), pH jest jednym z głównych czynników wpływających na zawartość procentową wolnego amoniaku w wodzie. Ponadto temperatura wpływa również na równowagę reakcji (1); wraz ze wzrostem temperatury równowaga przesuwa się w prawo. Odpowiednie dane pokazują, że gdy pH jest większe niż 10, szybkość dysocjacji przekracza 80%, a gdy pH osiąga 11, szybkość dysocjacji sięga aż 98%, przy minimalnym wpływie temperatury.
3) Stosunek gazu-cieczy:
Stosunek gaz-ciecz odnosi się do stosunku objętościowego powietrza (pary) do docelowego miejsca usuwania (ścieki zawierające amoniak-).
Na przenikanie amoniaku z wody do atmosfery wpływają dwa czynniki: jednym jest napięcie powierzchniowe na granicy faz woda-powietrze; drugim jest to, że napięcie powierzchniowe przy różnicy stężeń amoniaku na granicy faz jest najmniejsze, co powoduje największe uwolnienie gazowego amoniaku. Jeżeli utworzą się kropelki wody, wzrost ilości przenoszonego gazowego amoniaku będzie bardzo mały. Dlatego wielokrotne tworzenie kropelek wody pomaga w usuwaniu amoniaku. Różnica stężeń azotu amonowego w wodzie i atmosferze jest siłą napędową transportu gazowego amoniaku. Aby zminimalizować stężenie azotu amonowego wokół kropelek wody, należy szybko zapewnić cyrkulację powietrza. Mieszanie kropelek wody z powietrzem zawierającym gazowe amoniak o niskim stężeniu pomaga przyspieszyć uwalnianie amoniaku.
Dla danej objętości ścieków zwiększenie objętości gazu zwiększa siłę napędową przenoszenia masy, co jest korzystne w przypadku usuwania azotu amonowego. Jednakże zbyt duże objętości i prędkości gazów będą utrudniać normalny przepływ ścieków wzdłuż materiału wypełniającego, a nawet uniemożliwiać ich spływanie, co doprowadzi do zalania. Dlatego też dla danej objętości ścieków minimalny stosunek cieczy-do-gazu jest kontrolowany przez prędkość zalewającego gazu; jednakże gdy objętość dopływu jest mała, zużywa on dużą ilość energii, dlatego w procesach odpędzania azotu amoniakalnego na ogół kontroluje się stosunek gazu-do-cieczy na poziomie około 3000.