1. Avantages et inconvénients du décapage à l'air
Avantages : Le stripping à l'air est efficace pour traiter les eaux usées à forte concentration d'azote ammoniacal en raison de son processus simple, de son effet de traitement stable et de ses faibles coûts d'infrastructure et d'exploitation, ce qui le rend très pratique.
Inconvénients : L'influent et l'effluent nécessitent un ajustement du pH ; sans absorption d'acide, l'ammoniac gazeux extrait pénètre dans l'atmosphère avec l'air, provoquant une pollution secondaire ; et les eaux usées-de dureté élevée souffrent d'un entartrage important.
2. Facteurs affectant le décapage à l’air
1)pH
L'azote ammoniacal dans l'eau existe principalement en équilibre entre les ions ammoniac (NH4+) et l'ammoniac libre (NH3). La relation d'équilibre est la suivante :
NH4+ + OH- → NH3 + H2O (1)
L'équation (1) est affectée par le pH. Lorsque le pH est élevé, l’équilibre se déplace vers la droite, ce qui entraîne une plus grande proportion d’ammoniac libre. Lorsque le pH se situe autour de 11, l’ammoniac libre représente environ 90 %.
2) Température
La répartition en pourcentage entre l'ammoniac et les ions ammoniac peut être calculée à l'aide de la formule suivante :
Ka=Kw / Kb=(CNH3·CH+) / CNH4+ (2)
Comme le montre la formule (2), le pH est l’un des principaux facteurs affectant le pourcentage d’ammoniac libre dans l’eau. De plus, la température affecte également l'équilibre de la réaction (1) ; à mesure que la température augmente, l’équilibre se déplace vers la droite. Les données pertinentes montrent que lorsque le pH est supérieur à 10, le taux de dissociation est supérieur à 80 % et que lorsque le pH atteint 11, le taux de dissociation atteint 98 %, avec un effet minimal de la température.
3) Rapport gaz-liquide :
Le rapport gaz-liquide fait référence au rapport volumique de l'air (vapeur) à la cible de stripping (eau usée contenant de l'ammoniac-).
Deux facteurs affectent le transfert de l'ammoniac de l'eau vers l'atmosphère : l'un est la tension superficielle à l'interface eau-air ; l'autre est que la tension superficielle à la différence de concentration d'ammoniac à l'interface est la plus petite, ce qui entraîne le plus grand dégagement d'ammoniac gazeux. Si des gouttelettes d’eau se forment, l’augmentation de la quantité d’ammoniac gazeux transférée sera très faible. Par conséquent, la formation répétée de gouttelettes d’eau contribue à éliminer l’ammoniac. La différence de concentration d’azote ammoniacal dans l’eau et dans l’atmosphère est la force motrice du transfert d’ammoniac gazeux. Pour minimiser la concentration d’azote ammoniacal autour des gouttelettes d’eau, l’air doit circuler rapidement. L'agitation des gouttelettes d'eau avec de l'air contenant une faible concentration d'ammoniac gazeux contribue à accélérer la libération d'ammoniac.
Pour un volume d’eaux usées donné, l’augmentation du volume de gaz augmente la force motrice du transfert de masse, ce qui est bénéfique pour le traitement de l’azote ammoniacal. Cependant, des volumes et des vitesses de gaz trop importants entraveront l'écoulement normal des eaux usées le long du matériau de remplissage, voire empêcheront leur écoulement, conduisant à des inondations. Par conséquent, pour un volume d'eaux usées donné, le rapport minimum liquide-à-gaz est contrôlé par la vitesse du gaz d'inondation ; cependant, lorsque le volume d'influent est petit, il consomme une grande quantité d'énergie, de sorte que les processus de stripping à l'azote ammoniacal contrôlent généralement le rapport gaz-/-liquide à environ 3 000.