硝酸鹽超標(biāo)治理方法

硝酸鹽超標(biāo)治理方法4水中亞硝酸鹽國內(nèi)外處理方法概況國外對(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,目前國外對(duì)飲用水亞硝酸鹽污染問題的研究再次趨熱.在我國的不少地區(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)備簡單、處理費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn),是目前國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).常采用的進(jìn)展?1994-2006reserved.等一些強(qiáng)氧化劑,用強(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酸的處理,該工藝具有設(shè)備簡單、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)槌粞蹙哂袣⒕?qiáng),反應(yīng)速度快的特點(diǎn)[13].日本古川電氣有限究是用H2O2來氧化NO2-.試驗(yàn)采用HO為H2O2自動(dòng)滴注法[14].何杰[15]及WangXingtao[16]發(fā)現(xiàn)采用紫外光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]是在加熱條件下(T>70℃)使用的目的.張秀云[17]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]采用銨鹽法在100℃下對(duì)含亞硝酸鈉的廢水處理1h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銨鹽NH4+,使其與水中的NO2-反應(yīng),反應(yīng)方程式不穩(wěn)定,在33℃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[19].氫(5%)銅(1125%)Al2O3催化劑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)廢有用換劑品種、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,并早已在國內(nèi)外得到廣泛的應(yīng)用,也是目前最有效的處理方法之一,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、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401reserved.微生物攝取污水中的有機(jī)物作為營養(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e),其基本原理為簡捷硝化-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、螺旋菌屬和球菌屬.這類菌利用無機(jī)碳化物如CO32-,HCO3-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N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NO3-或NO2-為電子受體,將氨轉(zhuǎn)化為N2.最近的研究表需要添加有機(jī)物來維持反硝化,發(fā)生的反應(yīng)可能為:Hippen等人報(bào)道了一個(gè)適用于處理高濃度含氮廢水的新工尚不太清楚,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.綜觀國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,筆者認(rèn)為這些去NO2-的方法都或多或少地存在不足之處.(1)化硝酸鹽的處理,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)?但其反應(yīng)需在較高溫度下進(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)菌的存活與生長易受溫度