United States
Environmental Protection
Agency
Office of Water
Washington, D.C.
EPA832-F-00-019
Septiembre de 2000
oEPA Folleto informativo de tecnologia de
aguas residuales
Extraction de amoniaco por arrastre
con aire
DESCRIPCION
La extraction del amoniaco por arrastre con aire
es un proceso simple de desorcion que se utiliza
para reducir el contenido de amoniaco en una
corriente de agua residual. Algunas aguas
residuales contienen grandes cantidades de
amoniaco y/o de compuestos de nitrogeno que
generan facilmente nitrogeno amoniacal. A
menudo es mas facil y menos costoso el
remover el nitrogeno del agua residual en forma
de amoniaco que el convertirlo a nitratos antes
de su remocion (Gulp etal., 1978).
El amoniaco (una base debil) reacciona con el
agua (un acido debil) para formar hidroxido de
amonio. Para la extraction del amoniaco por
arrastre con aire se afiade cal viva o soda
caustica hasta cuando el agua residual llega a un
pH de 10.8 a 11.5 unidades estandar, lograndose
la conversion de los iones de amonio a
amoniaco gaseoso segun la siguiente
reaccion(es):
ML+ + OH -» H2O + NH3
La Figura 1 ilustra dos variantes de torres de
extraction de amoniaco, las de flujo transversal
y las de flujo a contracorriente. En las torres de
flujo transversal el gas de disolucion (el aire)
entra a traves de toda la capa de relleno y fluye
por el material de empaque a medida que el
agua alcalina cae al fondo de la torre. En las
torres de flujo a contracorriente el aire entra a
traves de orificios en el fondo de la misma,
mientras que el agua residual se bombea a la
parte superior de la torre para ser distribuida por
el material de empaque. A medida que las
pequefias gotas de agua van cayendo, el
amoniaco libre (NHs) es arrastrado de estas a
la corriente de aire y liberado a la atmosfera.
SALIDADEAIRE
n
RESERVORIO DE
RECOLECCION
TORRE DE FLUJO TRANSVERSAL
| SALIDADE
AGUA
ENTRADA DE
AGUA ~""
ELIMINADORES DE
DESPLAZAMIENTO
SISTEMA DE
DISTRIBUCION
ENTRADA DE ... ^-3-^===^ — ENTRADA DE
AIRE J^E==?=^/: AIRE
. RESERVORIO DE
RECOLECCION DE AGUA
TflRRF RF Fl 11.in A mMTRAmRRIFMTF
Fuente: Gulp, et. al, 1978.
FIGURA 1 DOS VARIANTES DE TORRES
DE EXTRACCION POR ARRASTRE CON
AIRE
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APLICABILIDAD
La extraction del amoniaco por arrastre con aire
es efectiva para aguas residuales con
concentraciones de amoniaco entre 10 y 100
mg/1. Para un mayor contenido de amoniaco
(mas de 100 mg/1) puede ser mas economico el
uso de tecnicas alternas de remocion tales como
la extraction con vapor o los metodos
biologicos. La extraction por arrastre con aire
puede ser utilizada tambien para la remocion de
muchas moleculas organicas hidrofobicas
(Nutrient Control, 1983).
VENTAJAS Y DESVENTAJAS
Las siguientes ventajas y desventajas deben ser
consideradas cuando se compara la extraction
por arrastre con aire con otros sistemas de
remocion de amoniaco.
Ventajas
• La operation es relativamente sencilla y no
se ve afectada por la fluctuation del agua
residual si el pH y la temperatura del aire se
mantienen estables.
• La extraction de amoniaco por arrastre con
aire es un procedimiento mecanico y no
produce retrolavados o materiales
regenerados.
• La extraction por arrastre con aire no se ve
afectada por compuestos toxicos que puedan
alterar el desempefio de un si sterna
biologico.
• La extraction por arrastre con aire es un
proceso controlado para la remocion
selectiva del amoniaco.
Desventajas
• El agua debe ser re-bombeada a la torre de
extraction. El bombeo requiere un mayor
mantenimiento y consumo de energia.
• La formation de incrustaciones puede ser
removida hidraulicamente en la mayoria de
los casos pero no en todos, lo cual requiere
que se hagan estudios piloto en la mayoria
de las localidades.
• La extraction de amoniaco por arrastre con
aire no puede hacerse en condiciones de
helada (a menos que se cuente con suficiente
aire caliente). La niebla y la deposition de
hielo tienen como resultado una reduction
significativa en la remocion del amoniaco.
• Mientras que el amoniaco normalmente se
libera a la atmosfera a bajas concentraciones
( 6 mg/m3), esto puede ser inaceptable en
ciertas localidades debido a normas
existentes o problemas potentiates de la
calidad del aire.
• La extraction de amoniaco por arrastre con
aire no remueve nitratos ni nitrogeno
organico.
• Problemas de contamination atmosferica
pueden resultar de la reaction entre el
amoniaco y el dioxido de azufre.
• La extraction por arrastre con aire a menudo
requiere la adicion de cal viva para control
del pH, lo cual puede causar problemas de
operation y mantenimiento.
• El ruido puede ser problematico.
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• El pH elevado del agua residual puede
degradar las empaquetaduras de madera de
la torre de extraction.
CRITERIOS DE DISENO
La introduction de aire en el sistema es una
diferencia principal entre las dos variantes de
torres de extraction. En la torre de flujo
transversal el aire entra lateralmente, lo cual es
mucho menos eficiente que la torre de flujo a
contracorriente en donde el aire entra por el
fondo.
Los siguientes criterios deben ser considerados
cuando se disefia un sistema de extraction de
amoniaco por arrastre con aire. Las condiciones
optimas se sefialan en parentesis.
Carga hidraulica de agua residual (0.1 a 0.2
1/min/m3 o 1 a 2 gal/min/pie2).
Tasa de flujo del aire de arrastre (32 a 54
1/min/m3 o 300 a 500 pie3/min/gal).
Profundidad del relleno (6.1 a 7.6 metres o
20 a 25 pies).
pH del agua residual (10.8 a 11.5).
Reduction de la presion de aire (0.015 a
0.019 pulgadas de agua por pie).
Tipo de soplador de aire.
Requerimientos del sitio y del terreno.
Material de empaque (plastico o madera).
Espacio del empaque (aproximadamente 5
cm o 2 pulgadas en direction horizontal y
vertical).
Temperatura del agua.
Capacidad de la planta.
Concentration de amoniaco en el agua
residual.
Uniformidad en la distribution del agua.
Remocion de incrustaciones y facilidad de
limpieza.
DESEMPENO
La extraction de amoniaco por arrastre con aire
depende altamente de la temperatura del aire y
de la razon aire/agua. La eficiencia se reduce
significativamente a medida que disminuye la
temperatura del aire. A 20°C (68°F) se tiene una
eficiencia de remocion del amoniaco del 90 al
95 por ciento, mientras que a 10°C (SOT) la
eficiencia disminuye al 75 por ciento.
Proyecto de investigation de la EPA en Lake
Tahoe
En el estudio de Lake Tahoe se determine que la
tasa de remocion de nitrogeno amoniacal a un
pH de 11.5 era del 95 por ciento para una tasa
de aplicacion de agua residual de 53,460 1/m3
(400 gal/pie3) durante los periodos mas calidos
(Gulp et al., 1978). Erigida en 1969, la torre de
7.3 metros (24 pies) usa un disefio de flujo
transversal para tratamiento de un caudal de
28,390 m3/d (7.5 MOD).
OPERACION Y MANTENIMIENTO (O/M)
Una programacion rutinaria de O/M debe ser
desarrollada y aplicada para cualquier sistema
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de extraction del amoniaco por arrastre con aire.
Actividades rutinarias de O/M incluyen:
• Seguimiento de todas las recomendaciones
del fabricante.
• Evaluation y calibration de equipos.
• Mantenimiento de bombas y sopladores.
• Inspection periodica de la torre para
determinar deposition de incrustaciones.
• Mantenimiento de tasas apropiadas de flujo
de aire y agua.
• El ajuste apropiado del pH con cal requiere
un manejo cuidadoso de esta.
• Clarification del afluente antes de la
extraction por arrastre con aire.
• Monitoreo y control de ruido de los equipos
de extraction.
La Tabla 1 enumera las fuentes y soluciones a
problemas de ruido.
TABLA 1 FUENTES DE RUIDO Y
SOLUCIONES A PROBLEMAS
POTENCIALES
Fuente de ruido
Motores
Ventiladores
Salpicado del
agua
Posible solucion
Instalacion apropiada,
mantenimiento y
aislamiento
Reduccion de la velocidad
de punta e instalacion de
silenciadores de escapes
Cobertorde agua para el
relleno de la torre y la
entrada de aire
Fuente: Gulp, et. al, 1978.
COSTOS
Los costos de la extraction de amoniaco por
arrastre con aire dependen del fabricante de los
equipos, la ubicacion de la planta y su
capacidad, la concentration de amoniaco en el
agua residual, el caudal deseado, los tipos de
sopladores, y la temperatura del agua (esta
ultima afecta el disefio, y por ello los costos).
Las comparaciones de costo son posibles para
un grupo especifico de criterios de disefio. Los
costos de O/M incluyen la energia electrica, los
materiales, los compuestos quimicos y los
costos laborales.
REFERENCIAS
Otros folletos informativos tecnicos
relacionados
Otros folletos informativos relacionados pueden
obtenerse en el sitio de Internet:
http ://www. epa. gov/owmitnet/mtb fact, htm
1. "Air Stripping"
[http ://www. scana. com/sce%26g/busines
s_solutions/technology/ewtwair.htm].
2. Cornwell, David A., 1990. Air Stripping
and Aeration. In Water Quality and
Treatment: A Handbook of Community
Water Supplies. Ed Pontius, Frederick
W., AWWA 4th Ed. McGraw-Hill, Inc.,
NY.
Gulp, Russell L.; Wesner, George Mack;
and Gulp, Gordon L., 1978. Handbook of
Advanced Wastewater Treatment. 2nd
Ed. Van Nostrand Reinhold Co., NY.
-------
Nutrient Control, Manual of Practice
FD-7 Facilities Design, 1983. Water
Pollution Control Federation.
5. U.S. EPA, Wickramanayake, G.B.;
Evers, D.; Kittel, J.A.; Gavaskar, A.,
1991. Bench-Scale Evaluation of
Ammonia Removal from Wastewater by
Steam Stripping. EPA 600/2-91-046,
Washington, D.C.
U.S. EPA, 1980. Innovative and
Alternative Technology Assessment
Manual. EPA 430/9-78-009,
Washington, D.C.
7. Water Engineering & Management
Ammonia Removal Suppliers
[http://www.waterem.com].
INFORMACION ADICIONAL
ResinTech, Inc.
Frank DeSilva
1980 Old CuthbertRd.
Cherry Hill, NJ 08034
Water Equipment Services
Mark Gorrell
6389 Tower Lane
Sarasota, FL 34240
Para mas information contacte a:
Municipal Technology Branch
U.S. EPA
Mail Code 4204
1200 Pennsylvania Avenue, N.W.
Washington, D.C. 20460
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