含硝酸鹽廢水處理技術
硝酸鹽是由金屬離子或銨根離子與硝酸根離子組成的鹽類。
硝酸鹽在水中溶解度高，穩定性好，難于形成共沉淀或吸附。因此，傳統的簡單的水處理技術，如石灰軟化、過濾等工藝難以除去水中的硝酸鹽。
水中的氨氮可以在一定條件下轉化成亞硝酸鹽，如果長期飲用，水中的亞硝酸鹽將和蛋白質結合形成亞硝胺，這是一種強致癌物質，對人體健康極為不利。
下面，我們就常用的含硝酸鹽廢水 處理技術做一個介紹：
含硝酸鹽廢水處理技術 一、反滲透
常用的反滲透膜有：醋酸纖維素膜、聚酰胺膜和復合膜。壓力范圍為2070～10350kPa。這些膜通常沒有選擇性。Guter利用醋酸纖維素膜反滲透體系除去硝酸鹽，當進水硝酸鹽濃度為18～25mg/L，連續運行1000h，硝酸鹽去除率達65%。Clifford等研究了反滲透系統除硝酸鹽，反滲透膜為聚酰胺膜和三醋酸纖維素膜。在進水中加入硫酸和六甲基磷酸鈉可以防止膜結垢。結果表明：聚酰胺膜比三醋酸纖維素膜更有效。與離子交換和電滲析相比，反滲透系統成本較高。Rautenbach等利用復合膜反滲透系統進行了中試研究，操作壓力為14Pa，處理能力為2m3/h。
含硝酸鹽廢水處理技術 二、催化脫氮
Horold等開發了一種從飲用水中去除亞硝酸鹽和硝酸鹽的方法。結果表明：在氫氣存在下，Pd-Al合金可有效地使亞硝酸鹽還原成氮氣(98%)和氨。Pb(5%)-Cu(1.25%)-Al2O3催化劑在50分鐘內可使初始濃度100mg/L的硝酸鹽完全去除。催化劑對硝酸鹽的去除能力達3.13mgNO3-/min?g催化劑。約為微生物脫氮活性的30倍。該方法可在溫度為10oC, pH值6～8條件下進行，過程易于自動控制，適用于小型水處理系統。該工藝目前尚處于研究階段，許多因素，如動力學參數，催化劑的長期穩定性等需要進一步研究。
含硝酸鹽廢水處理技術 三、化學脫氮
在堿性pH條件下，通過化學方法可以將水中的硝酸鹽還原成氨，反應方程式可表示為：
NO3- + 8Fe(OH)2+ 6H2O → NH3 +8 F(OH)3 + OH-
該反應在催化劑Cu的作用下進行，Fe/NO3-的比值為15:1, 該工藝會產生大量的鐵污泥，并且形成的氨需要用氣提法除去。Sorg研究過用亞鐵化合物去除硝酸鹽，結果表明，由于成本太高，此工藝難于實際應用。Murphy等人利用粉末鋁去除硝酸鹽，反應主要產物為氨，占60～95%，可以通過氣提法除去。反應的最佳pH為10.25，反應方程式為：
3NO3- + 2Al + 3H2O → 3NO2- + 2Al(OH)3
NO2- + 2Al + 5H2O → 3NH3 + 2Al(OH)3 + OH-
2NO2- + 2Al + 4H2O → N2 + 2Al(OH)3 + 2OH-
在利用石灰作軟化劑的水處理廠可有效地使用該工藝，因為利用石灰通常可使pH值升高到9.1或以上。因而，調節pH值所需的費用較低，鋁同水的反應可表示為：
Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2
當pH值為9.1～9.3時，由于上述反應導致的鋁的損失量小于2%。實驗結果表明，還原1g硝酸鹽需要1.16g 鋁。
含硝酸鹽廢水處理技術 四、電滲析
Miquel等開發了利用電滲析技術選擇性除去硝酸鹽的方法。該方法可使硝酸鹽濃度從50mg/L降低到25mg/L以下，它不需要添加任何化學試劑。Rautenbach等研究了電滲析法除去硝酸鹽，并與反滲透法進行了比較。他們認為將硝酸鹽從100mg/L降低到50mg/L，兩種方法的成本大致相當。
含硝酸鹽廢水處理技術 五、離子交換法
離子交換法去除硝酸鹽的原理是：溶液中的NO3-通過與離子交換樹脂上的Cl-或HCO3-發生交換而去除。樹脂交換飽和后用NaCl或NaHCO3溶液再生。一般地，陰離子交換樹脂對幾種陰離子的選擇性順序為：
HCO3- < Cl- < NO3-
因此，用常規的離子交換樹脂處理含硫酸鹽水中的硝酸鹽是困難的。因為樹脂幾乎交換了水中的所有的硫酸鹽后，才與水中的硝酸鹽交換。也就是說，硫酸鹽的存在會降低樹脂對硝酸鹽的去除能力。采用對硝酸鹽有優先選擇性的樹脂可以較好地解決這個問題。這種樹脂優先交換硝酸鹽，對硝酸鹽的交換容量不受水中硫酸鹽的影響。
在樹脂官能團NR3+中的N原子周圍增加碳源子數目可以提高樹脂對硝酸鹽的選擇性，這種類型的樹脂對硝酸鹽的選擇性順序依次為：
HCO3-
當樹脂上NR3+中的氮原子周圍的甲基變為乙基時，樹脂對硝酸鹽與硫酸鹽的選擇性系數KSN從100增加到1000。
含硝酸鹽廢水處理技術 六、生物脫氮
生物脫氮，又稱生物反硝化，是指在缺氧條件下，微生物利用NO3-作為電子受體，進行無氧呼吸，氧化有機物，將硝酸鹽還原為氮氣的過程。可表示為：
NO3- → NO2- → NO → N2O → N2
自然界中存在許多微生物，如假單胞菌屬、微球菌屬、反硝化菌屬、無色桿菌屬、氣桿菌屬、產堿桿菌屬、螺旋菌屬、變形桿菌屬、硫桿菌屬等，能夠在厭氧條件下生長，并還原NO3-成N2。在這個過程中NO3-或NO2-代替氧作為末端電子受體，并且產生ATP。當電子從供體轉移到受體時，微生物獲得能量，用于合成新的細胞物質和維持現有細胞的生命活動。
根據微生物生長的碳源不同，生物反硝化可分為異養反硝化和自養反硝化。
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