硝酸鹽超標(biāo)治理方法

1、硝酸鹽超標(biāo)治理方法The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 20204水中亞硝酸鹽國(guó)內(nèi)外處理方法概況國(guó)外對(duì)亞硝酸鹽污染 問題重視較早，并開發(fā)出了一系列處理工藝歐洲在80年代初 期就建立了一些實(shí)用的飲用水脫硝廠,美國(guó)則關(guān)閉了一些污 染嚴(yán)重的地下水源井隨著水資源的日益緊張,目前國(guó)外對(duì)飲 用水亞硝酸鹽污染問題的研究再次趨熱.在我國(guó)的不少地區(qū)， 亞硝酸鹽的污染問題已相當(dāng)嚴(yán)重，但有關(guān)研究才剛剛開始綜 合國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，用于水中亞硝酸鹽的處理工藝有化學(xué) 法、生物法及物理法等幾大類.化學(xué)法包括氧化法和還原

2、法 兩種，物理法則包括膜分離法和離子交換法等.411氧化法氧 化法處理水中亞硝酸鹽的技術(shù)具有設(shè)備簡(jiǎn)單、處理費(fèi)用低 的優(yōu)點(diǎn)，是目前國(guó)際上普遍采用的方法其原理為:亞硝酸離子 中的氮為中間價(jià)態(tài)，具有被氧化的特性當(dāng)介質(zhì)中的NO2遇 氧化劑時(shí)則會(huì)改變氮的價(jià)態(tài)，發(fā)生得失電子的變化而被氧化， 最終NO2離子會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)槎拘暂^小甚至無毒的物質(zhì).常采用的 氧化劑有臭氧、雙氧水、次氯酸鈉3 01第4期 楊家潮 等水中亞硝酸鹽凈化處理研究進(jìn)展 1994-2006China Academic Journal Electronic Publishing House. All rightsreserved.等一些強(qiáng)氧化劑，用

3、強(qiáng)氧化劑來氧化NO2離子使 其成為NO3離子的優(yōu)越之處在于反應(yīng)速度快、氧化效率高. 宋成盈12等人采用臭氧氧化法對(duì)地下水中亞硝酸鹽進(jìn)行了 處理研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對(duì)于含量較低、處理量較少的地下深井 水中亞硝酸的處理，該工藝具有設(shè)備簡(jiǎn)單、處理費(fèi)用低、無 二次污染等明顯優(yōu)點(diǎn)，能夠適應(yīng)實(shí)際的需求.這主要是因?yàn)槌?氧具有殺菌力強(qiáng)，反應(yīng)速度快的特點(diǎn)13 .曰本古川電氣有限 公司進(jìn)行的研究是用H2O2來氧化NO2.試驗(yàn)采用HC1,HNO3或H2SO4來調(diào)節(jié)pH值為25,反應(yīng)系統(tǒng)中安裝 氧化還原電位差計(jì)來自動(dòng)控制H2O2加入量，稱為H2O2自 動(dòng)滴注法14.何杰15及WangXingtao16現(xiàn)采用紫外光 輻射

4、能促進(jìn)NO2分解，使H2O2能有效地氧化NO2，使NO2氧轉(zhuǎn)化速率加快，產(chǎn)生更好的處理效果.412還原法近 幾年來，有些專家在進(jìn)行研究時(shí)，利用NO2在酸性條件下具 有氧化性而被還原的特點(diǎn)，考慮使用某種還原劑將NO2還原 降解為易揮發(fā)氣體而自動(dòng)脫離反應(yīng)體系但是依據(jù)還原劑及 反應(yīng)條件的不同,NO2可以被還原成NO,N2O,NH2OH,N2或NH3,故選用何種還原劑、反應(yīng)時(shí)間、溫度是否合適、pH值 的高低等這些技術(shù)問題對(duì)NO2徹底降解為無毒氣體起關(guān)鍵 作用例如最初的研究14是在加熱條件T(T70C)使用FeSO4來還原NO2,按照反應(yīng):NO2+Fe2+2H+=NO f +Fe3+H2O,其還原產(chǎn)物是

5、NO氣體，從而達(dá)到脫除亞硝酸鹽 的目的.張秀云發(fā)現(xiàn)鑄鐵屑對(duì)NO2有一定的脫除效果，且 隨鑄鐵屑量的增加,脫除效果增加根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位可 知， 在弱酸性條件下,Fe能將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為N2或氨態(tài)氮.薛 麗等18采用錢鹽法在100C。下對(duì)含亞硝酸鈉的廢水處理lh后,廢水中NO2含量達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn).該方法的基本原理是用錢鹽NH4+,使其與水中的NO2反應(yīng)，反應(yīng)方程式為:NH4+NO2.NH4NO2N2 f +H2O,反應(yīng)生成的亞硝胺 不穩(wěn)定，在33C。左右即可發(fā)生分解，放出氮?dú)?1993年Hoorold等人開發(fā)了一種催化脫除亞硝酸鹽的方法氫 氣在耙鋁催化劑和鉛(5%)銅(1125%)A12O3催化劑

6、的作用下 將亞硝酸鹽氮還原成氮?dú)?98%)和氨.該方法可將初始濃度 為100mg/L的硝酸根完全脫除.該工藝可在通常地下水的條 件下進(jìn)行(lOCFH值為68),并且易于自動(dòng)化和操作，適于 小型水處理.413膜分離法20膜分離法包括反滲透和電滲析 兩種反滲透膜對(duì)硝酸根無選擇性，但各種離子的脫除率與其 價(jià)數(shù)成正比常用的反滲透膜主要是醋酸酯膜，也可使用聚胺 酯膜和其它復(fù)合膜反滲透在除去亞硝酸鹽的同時(shí)也將除去 其它的無機(jī)鹽，因此反滲透法將降低出水的礦化度電滲析和 反滲透的脫硝效率差不多，但電滲析脫硝法只適用于軟水膜 分離法適用于小型供水設(shè)施，其缺點(diǎn)是費(fèi)用高(尤其是電滲析 法)， 產(chǎn)生濃縮廢鹽水， 存在

7、二次污染問題.414離子交換法21離子交換法是一種借助于離子交換劑上的離子和水中的離 子進(jìn)行交換而除去水中有害離子的方法在工業(yè)用水的處理 中,它占有極重要的位置，用以制取軟水或純水,在工業(yè)廢水處 理中，主要用以回收貴金屬離子，也用以放射性廢水和有機(jī)廢 水的處理采用離子交換法，具有去除率高、可濃縮回收有用 物質(zhì)、操作控制容易等優(yōu)點(diǎn).但目前應(yīng)用范圍還受到離子交換劑品種、性能、成本的限制;對(duì)預(yù)處理要求較高，離子交換 劑的再生和再生液的處理有時(shí)也是一個(gè)難題.415生化處理 法22傳統(tǒng)的生化處理方法主要分為好氧生物處理方法和厭 氧生物處理方法兩種，并早已在國(guó)內(nèi)外得到廣泛的應(yīng)用，也是 目前最有效的處理方法

8、之一，特別是在廢水處理方面正起著 越來越重要的作用厭氧生物處理法，是在無氧的條件下由兼 性厭氧菌和專性厭氧菌來降解污染物的方法,主要用來處理 有機(jī)污染物， 已有一百年的歷史，但由于與好氧法相比,存在著 處理時(shí)間長(zhǎng)、出水水質(zhì)差等缺點(diǎn)，從而使其應(yīng)用受到限制，發(fā) 展緩慢好氧生物處理法主要有活性污泥法和生物膜法兩大 類活性污泥法是水體自凈的人工強(qiáng)化方法，是一種依靠在曝 氣池內(nèi)呈懸浮、流動(dòng)狀態(tài)的微生物群體的凝聚、吸附、氧 化分解等作用來去除污水中有機(jī)物的方法生物膜法則是土壤自凈的人工強(qiáng)化方法,是一種使微生物群體附著于某些載 體的表面上呈膜狀，通過與污水接觸，生物膜上的4 01鄭州大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版)200

9、2年1994-2006 ChinaAcademic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.微生物攝取污水中的有機(jī)物作為營(yíng)養(yǎng)并加以代謝, 從而使污水得到凈化的方法由于常規(guī)的活性污泥工藝過程 硝化作用不完全，反硝化作用幾乎不發(fā)生， 總氮(TKN)的去除 率約在10%30%之間23 .因此，對(duì)于含氮工業(yè)廢水或不合 格飲用水，若采用常規(guī)的活性污泥法處理，出水中的有害物質(zhì) 含量很難達(dá)標(biāo)這就促使人們對(duì)傳統(tǒng)的活性污泥工藝流程進(jìn) 行改造，以提高其效率最近的一些研究表明:生物脫氮過程中 出現(xiàn)了一些超出人們傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)的新現(xiàn)象，如硝化過程不僅

10、由 自養(yǎng)菌完成,異養(yǎng)菌也可以參與硝化作用24;某些微生物在 好氧條件下也可以進(jìn)行反硝化作用25,這些現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)為水 處理工作者設(shè)計(jì)處理工藝提供了新的理論和思路.并開發(fā)出了如下一些實(shí)用可行的生物脫氮新工藝.由荷蘭Delft技術(shù) 大學(xué)開發(fā)的SHARON脫氮新工藝26 (SingleReactorforHighActivityAmmoniaRemovalOverNitrit e),其基本原理為簡(jiǎn)捷硝化反硝化，即將氨氮氧化控制在亞硝 化階段，第一步是由亞硝化菌將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽,亞硝化 菌包括亞硝酸鹽單胞菌屬和亞硝酸鹽球菌屬第二步是由硝 化菌將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽,硝化菌包括硝酸鹽桿菌屬、 螺旋菌屬

11、和球菌屬這類菌利用無機(jī)碳化物如CO3 2- ,HCO3-和CO2作碳源，從NH3,NH4+或NO2的氧化反應(yīng)中獲得能 量，兩步反應(yīng)均需在有氧條件下進(jìn)行生成的NO3由反硝化 菌在缺氧條件下還原成N2或氮氧化合物.1990年，荷蘭Delft技術(shù)大學(xué)Kluyver生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)出ANAMMOX工藝27 (AnaerobicAmmoniumOxidation),即在厭氧條件下，以NO3-或NO2為電子受體，將氨轉(zhuǎn)化為N2.最近的研究表 明,NO2是一個(gè)關(guān)鍵的電子受體，由于該菌是自養(yǎng)菌，因此不 需要添加有機(jī)物來維持反硝化,發(fā)生的反應(yīng)可能為：5NH4+3NO34N2+9H2O+2H+,NH4+NO2f

12、N2+2H2OHippen等人報(bào)道了一個(gè)適用于處理高濃度含氮廢水的新工 藝（De2ammonification工藝）.該工藝中涉及到的微生物目前 尚不太清楚，工藝的關(guān)鍵是控制供氧-Muller等人也報(bào)道過自 氧硝化污泥在非常低的氧壓力下（lkPn或氣相中約有210%的02）可以產(chǎn)生氮?dú)?當(dāng)溶解氧壓力在013kPa時(shí)，氨的最大轉(zhuǎn) 化率達(dá)58%,該過程還未實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定和可行的工藝設(shè)計(jì).另外， 近年來科學(xué)家也開發(fā)出了一些多種處理方法共用的新型水 處理工藝，例如生物活性碳法，該方法已被世界上許多國(guó)家采 用，尤其在西歐，應(yīng)用更為廣泛應(yīng)用實(shí)踐證明,該工藝具有微 生物和活性炭的疊加和協(xié)同作用，對(duì)于亞硝酸鹽亦有較

13、好的 處理效果除此之外的生物接觸氧化法、投料活性污泥法，均 兼有活性污泥法和生物膜法特點(diǎn)，由于它們具有許多優(yōu)點(diǎn)，因 此也受到人們的重視.5結(jié)束語由于水中亞硝酸鹽對(duì)環(huán)境及 人類的危害已得到人們的共識(shí),其處理技術(shù)的研究也必將愈來愈受到人們的重視綜觀國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，筆者認(rèn)為這些去 除飲用水中NO2的方法都或多或少地存在不足之處（1）化 學(xué)氧化法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、 處理費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn),但無法將水中 的氮徹底去除，對(duì)于含量較低、處理量較少的地下深水中亞 硝酸鹽的處理，該法不失為理想之選，特別是采用高效臭氧氧 化法,更具有其不可比擬的優(yōu)越性.（2）化學(xué)還原法盡管可將亞 硝酸根還原為無害的氮?dú)?，但其反?yīng)需在較高溫

14、度下進(jìn)行，運(yùn)行費(fèi)用較高，效率較低，現(xiàn)有的技術(shù)根本無法將亞硝酸鹽徹底 脫除（3）膜分離、離子交換及其它的物理方法是將亞硝酸鹽 集中于介質(zhì)或廢液中，而去除的亞硝酸鹽又毫無變化地返回 環(huán)境中，易造成二次污染另外這些方法對(duì)亞硝酸鹽不是選擇 性去除，其它可能需要的物質(zhì)也被去除，且投資較大（4）雖然 生物法具有高效低耗的特點(diǎn)，但其龐大的投資使得該工藝目 前僅應(yīng)用大型的污水處理工程中，對(duì)于小型的飲用水處理工 程，還沒見有文獻(xiàn)報(bào)道另外該方法還存在一些其它問題，如生 物處理通常較慢且需回流，細(xì)菌的存活與生長(zhǎng)易受溫度和其 它因素影響，并且處理過程中還產(chǎn)生大量生物污泥（5）從研究 的角度看，許多基本問題尚不夠清楚，例如:在動(dòng)力學(xué)研究方面