硝酸盐超标治理方法
降低硝酸盐浓度的措施有哪些
降低硝酸盐浓度的措施有哪些硝酸盐是一种常见的化学物质，它可以存在于土壤、水体和空气中。
然而，高浓度的硝酸盐对人类健康和环境都会造成严重的危害。
因此，降低硝酸盐浓度成为了当今环境保护的重要课题之一。
本文将探讨一些降低硝酸盐浓度的措施。
1. 合理施肥。
农业是硝酸盐污染的主要来源之一。
过量的化肥施用会导致土壤中硝酸盐浓度升高。
因此，合理施肥是降低硝酸盐浓度的关键。
农民可以根据土壤的养分含量和作物的需求量来合理施用化肥，避免过量施肥，尤其是氮肥的使用。
2. 种植防护植物。
一些植物对硝酸盐具有较强的吸收能力，可以起到净化土壤的作用。
例如，大豆、甜菜、玉米等作物对硝酸盐的吸收能力较强，可以通过种植这些作物来减少土壤中的硝酸盐含量。
3. 加强水资源管理。
水体中的硝酸盐主要来自于农业和城市排放。
加强水资源管理，减少农业和城市排放的硝酸盐含量是降低水体中硝酸盐浓度的有效措施。
农田排水系统的改进、城市污水处理设施的升级等都可以减少水体中的硝酸盐含量。
4. 控制工业排放。
工业生产也是硝酸盐的重要来源之一。
控制工业生产过程中的氮氧化物排放，减少大气中的硝酸盐含量，是降低硝酸盐浓度的重要措施之一。
工业企业可以采用先进的污染治理设施，减少氮氧化物的排放。
5. 推广生态农业。
生态农业是一种可持续发展的农业模式，它注重生态系统的平衡和循环利用。
生态农业通过合理利用农业资源、减少化肥和农药的使用，可以有效降低土壤中的硝酸盐含量，保护生态环境。
6. 加强环境监测。
加强环境监测是降低硝酸盐浓度的重要手段。
通过对土壤、水体和大气中硝酸盐含量的监测，及时了解硝酸盐的分布和变化规律，为制定针对性的防治措施提供科学依据。
综上所述，降低硝酸盐浓度是一项复杂的系统工程，需要政府、企业和个人共同努力。
只有通过合理施肥、种植防护植物、加强水资源管理、控制工业排放、推广生态农业和加强环境监测等综合措施，才能有效降低硝酸盐的浓度，保护人类健康和生态环境。
地下水硝酸盐污染的成因分析及治理方法
科技视界Science&Technology VisionScience&Technology Vision科技视界0引言在进行作为饮用水水源的地下水中硝酸盐的去除时,还可以直接在被污染的地下水水体中进行处理,称为原位反硝化或地下反硝化,其运行费用低、操作简便。
无论是在工业发达国家还是发展中国家,由于农村地区大量氮化肥的施用,生活污水和含氮工业废水的未达标排放及其渗漏,固体废物的淋滤下渗,污水的不合理回灌,以及地下水的超量开采等原因,导致地下水中的硝酸盐浓度上升,成为一个十分重要的环境问题[1]。
1地下水硝酸盐污染的成因分析1.1氮素化肥的施用氮素化肥的施用,虽然大大地提高了土地的生产力,在农业生产中发挥了重要的作用,但由于施用的不当,也带来了一系列的环境问题。
据报道,由于农田氮肥施用量的增加,世界范围内的地表水和地下水中氮化合物含量都在不同程度上呈现出上升趋势。
大量的化肥进入农田后不能被农作物完全吸收,除一小部分可通过挥发或脱氮返回大气圈外,绝大部分残留在土壤或经降水溶解进入地下,使地下水受到氮素的污染,导致地下水中硝酸盐氮的提高。
据研究表明,施用于土壤的肥料有30%~50%经土壤淋滤于地下水环境中,地下水NOF-N污染与氮肥施用量成线性关系。
李文庆等对大棚土壤硝酸盐状况进行了研究,结果表明,棚区地下水中较非棚区含有更多的硝酸盐,而且在大棚种植时间较长的地区硝酸盐的增加更加明显,这说明农业活动氮素化肥的施用对地下水中硝酸盐含量的增加起到了较大的作用。
1.2污水灌溉由于水资源的日益紧张短缺,出现了污水灌溉。
近年来,不但污灌面积大幅度增加,而且污水水质发生明显变化,水中污染物浓度增高,有毒有害成分增加。
利用污水灌溉虽然在一定程度上可以缓解农业用水和水资源短缺的矛盾,在利用污水中大量有机物作为肥料的同时,污水也得到了一定的净化。
但是,如果灌溉不合理,不仅污染了农田环境,对土壤和农作物形成直接危害,甚至污染地下水,导致地下水中硝酸盐的增加。
除硝酸盐的方法
硝酸盐污染的主要来源包括农业活动、工业废水排放、城市生活污水以及天然地质背景。
为了解决这一问题，我们需要采取多种除硝酸盐的方法。
这些方法包括物理、化学和生物处理技术。
1. 物理方法：通过沉淀、过滤、离子交换和反渗透等技术去除水中的硝酸盐。
这些方法操作简单，但成本较高，且可能产生二次污染。
2. 化学方法：利用化学反应将硝酸盐转化为其他无害物质。
例如，通过添加亚硫酸盐、硫代硫酸盐、铁粉等还原剂，将硝酸盐还原为氮气。
此外，还可以利用电化学方法，通过电解将硝酸盐转化为氮气。
3. 生物方法：利用微生物的生物降解作用去除硝酸盐。
这种方法具有成本低、无二次污染等优点。
常见的生物处理技术包括生物膜法、活性污泥法、生物接触氧化法等。
此外，植物修复也是一种生物方法，通过种植具有硝酸盐吸收和转化能力的植物，去除土壤和水体中的硝酸盐。
在实际应用中，应根据具体情况选择合适的除硝酸盐方法。
同时，还需要加强污染源头的管理和控制，减少硝酸盐的排
放，以实现环境的可持续发展。
饮用水中的硝酸盐超标的解决方案
饮用水中的硝酸盐超标的解决方案家庭饮用水，大多都是自来水，是过滤消毒过的水，是可以安全饮用的。
水是人体中不可缺少的一种物质，它参与了人体的各个器官功能运作，因此，就会特别的重要。
水与健康之间的关系也是极为的密切，如果缺水较为严重，会给身体带来很多问题。
随着健康知识的普及，多数人在饮用水的安全方面，也是有了更多的关注，也有不少人质疑过自来水的安全性，也不止一次的解释过，自来水烧开后饮用相对还是比较安全的，并不会存在很多人认为的不健康问题。
可是，现在有研究表明，饮用水当中会含有超标的硝酸盐，且已经达到了致癌的量，这是真的吗？这项研究来自于新西兰，具体内容如下：研究数据也是采集于新西兰人，水源自然也是来自于新西兰，根据全国的数据分析，发现新西兰全国内大概有80多万人存在饮用水硝酸盐超标的情况，从而导致这些人群患癌的风险增加。
尤其是患肠癌的风险增加了很多，研究发现饮用硝酸盐超标的水，患上直肠癌的风险可增加16%，患结肠癌风险则是可以增加27%，大肠癌的患病风险是最高的，可达到39%，从这些数据来看，饮用水中硝酸盐含量超标，与肠癌之间关系还真是有点深。
为了保证研究的准确性，研究人员还考虑到了易诱发肠癌的其它因素，比如饮酒、吸烟、运动、肥胖等问题，也是将这些因素与硝酸盐含量超标与肠癌关系做了比对，最终发现此种影响因素，会比加工肉和吸烟的影响因素要高一点，也就是说饮用此种水的隐患，可能要比吸烟和过多食用加工肉还要危险。
从这项研究中，确实能够发现硝酸盐超标的饮用水，在过多摄入之下，患肠癌的风险会比较大，研究数据来源于新西兰，数据并不是针对全球，会存在区域性差别，可能全球内还有国家的饮用水也会存在水环境污染的问题，但是否真的严重还是未知的，对于此项研究，应该理性看之。
我们每天使用的饮用水，是否安全？中国人日常的饮用水，大多都是喝烧开的自来水，当然，也有一些人是喝纯净水，或者家里安装净水器，还有的人则是喝矿泉水，但大部分家庭都是喝烧开的自来水。
对比几种去除水中硝酸盐的方法
Korngold等[9]的研究结果表明可以用海水作为树脂的再生剂。
Eliassen等[10]的研究表明：利用强碱性阴离子(SBA)交换树脂可以使活性污泥处理厂出水中的NO3-浓度从18mg/L降低到6.8mg/L，处理水量达200BV(床体积，bedvolume)。进水中存在有机物时易造成树脂堵塞，在反冲洗水中添加膨润粘土有助于树脂恢复。树脂用1NNaOH和1NHCl再生。
←——
R-(HCO3-)2
R-(NO3-)2
再生
交换饱和的树脂通过与CO2溶液接触而得到再生。离子交换树脂从溶液中去除中性盐并释放出等当量的二氧化碳。与传统的离子交换工艺相比，该工艺不会增加再生剂出水中的含盐量。因此，只需排放在交换过程中去除的盐。
在利用石灰作软化剂的水处理厂可有效地使用该工艺，因为利用石灰通常可使pH值升高到9.1或以上。因而，调节pH值所需的费用较低，铝同水的反应可表示为：
Al+6H2O→2Al(OH)3+3H2
当pH值为9.1～9.3时，由于上述反应导致的铝的损失量小于2%。实验结果表明，还原1g硝酸盐需要1.16g铝。
Viraraghavan等[11]的研究表明：水中存在硅石和铁的沉积物会降低树脂对硝酸盐的去除能力。
Gaunlett[12]研究了在一个离子交换闭合回路中连续除去硝酸盐。
Guter[3]研究了利用离子交换工艺除去地下水中的NO3--N，其浓度范围为16～23mg/l。
Lauch等[13]考察了离子交换树脂工艺去除NO3-的实际运行情况。选用的树脂为非硝酸盐选择性树脂，处理能力为155m3/h，树脂用饱和盐水再生。废盐水进入城市污水处理厂的曝气塘。总的处理成本(包括投资、运行和维护成本)折合成人民币约为0.53元/吨。投资成本包括设备和基建费用，运行成本包括人力、电耗、树脂及再生剂等费用。处理厂的耗能为0.064kW·h/吨。每处理1吨进水产生的废水量为：1.4升盐水，6.6升树脂水，10.3升反冲洗水。
降低硝酸盐浓度的措施是什么
降低硝酸盐浓度的措施是什么以降低硝酸盐浓度的措施。
硝酸盐是一种常见的水质污染物，它通常来自于化肥、污水和工业废水的排放。
高浓度的硝酸盐不仅对水质造成污染，还可能对人类健康和生态环境产生负面影响。
因此，降低硝酸盐浓度成为了保护水质和生态环境的重要任务。
本文将探讨一些降低硝酸盐浓度的措施。
1. 控制化肥使用量。
化肥是硝酸盐的主要来源之一。
农业生产中大量使用化肥，会导致大量的硝酸盐排放到土壤和水体中。
因此，控制化肥使用量是降低硝酸盐浓度的关键措施之一。
农民可以通过科学施肥、选择合适的肥料种类和使用有机肥料等方式来减少化肥的使用量，从而降低硝酸盐的排放。
2. 科学施肥。
科学施肥是降低硝酸盐浓度的重要手段。
合理的施肥方法可以减少化肥的浪费和硝酸盐的排放。
农民可以根据土壤肥力、作物需求和气候条件等因素，科学确定施肥量和施肥时间，避免过量施肥和错时施肥，从而减少硝酸盐的排放。
3. 加强农田管理。
加强农田管理也是降低硝酸盐浓度的有效措施。
例如，合理的农田排水和灌溉管理可以减少土壤中硝酸盐的淋洗和流失；采取轮作、间作和种植绿肥等措施可以改善土壤结构和提高土壤肥力，减少硝酸盐的积累；种植防风固沙植物和建立植被带等措施可以减少土壤侵蚀和硝酸盐的流失。
这些措施可以有效降低硝酸盐的排放，保护水质和生态环境。
4. 加强污水处理。
污水中含有大量的硝酸盐，加强污水处理是降低硝酸盐浓度的重要途径。
通过加强城市污水处理厂的处理能力、改善农村污水处理设施、推广生态湿地和人工湿地等生态修复措施，可以有效去除污水中的硝酸盐，减少硝酸盐对水质的污染。
5. 推广生态农业。
生态农业是一种可持续发展的农业模式，可以有效降低硝酸盐的排放。
生态农业注重生态系统的平衡，通过合理的农田布局、种植多样化、循环利用农业废弃物和推广生物有机肥料等措施，可以减少化肥的使用量和土壤中硝酸盐的积累，从而降低硝酸盐的排放。
6. 加强监管和宣传教育。
加强监管和宣传教育也是降低硝酸盐浓度的重要途径。
地下水中硝酸盐的各种去除方法概述
地下水中硝酸盐得各种去除方法概述1前言水资源得组成部分中地下水占据着重要地位,地下水得重要性从种种数据就可以显示出来,比如地下水占了整个地球淡水资源得95%以上。
而我国地下水有三分之一得补给来源于天然补给,高达8837亿立方米/年,虽然地下水补给不少,但就是在我国农村地区,基本上生活饮用、灌溉都来自于地下水,用地下水来灌溉农田得面积占整个耕地总面积得五分之二。
随着河流污染日益严重,不少城市中供给水也都来自于地下水,我国600多个城市中有400多个城市就是利用地下水来供给,供水量更就是高达城市总供水量得三分之一。
随着氮素化肥在农业中得广泛使用,生活污染任意排放,含氮得工业废水处理净化未达标排放与泄漏,污水随意排放到农田,地下水过量开采导致自然界得氮元素失去平衡,等等,这些不利条件得集合促使硝酸盐在水中得日积月累。
从种种数据中可以发现,如果人体饮用得水中硝酸盐含量超过一定标准,那么就会对人体健康带来影响,甚至可能会引发一些疾病,比如高铁血红蛋白症得出现就会令人体血液失去携带氧气得功能。
另外食用得亚硝酸盐与仲胺类合成会变成亚硝胺类,这种物质存在于人体内,并且达到一定得数量时就会形成致癌物质,导致人体患癌,畸形,疾病突变等情况出现,对人体生命产生严重影响。
我国与世界卫生组织对饮用水中硝酸盐氮含量得规定标准不同,世界卫生组织得规定标准就是?10mg/L,我国则就是?20mg/L,但就是有些地方得地下水硝酸盐得含量更就是高达400500mg/L,这个数值就是远远高过世界卫生组织规定得标准。
因此,硝酸盐污染必须给予足够得重视,同时寻找一种经济有效得硝酸盐去除方法,来保证人民饮水安全与建设社会主义与谐社会都有重要得意义。
2地下水中硝酸盐得去除方法及其特点[4,5]想要除去地下水中得硝酸盐有不少方法,目前比较常用、也比较有效得主要方法就是生物反硝化以及离子交换剂反渗透工艺两种方法。
虽然我们可以将硝酸盐利用一些物化方式来与饮用水中分离,但就是这不就是解决问题得最好方法,也不能够很好得解决水中硝酸盐带来得污染,最好得方法还就是要令饮用水恢复自然界氮素循环得平衡:①限制人工固氮并且提倡农业清洁生产;②人工动力来将氮素以氮气形式进入到大气中。
关于硝酸盐超标问题的处理意见
关于硝酸盐超标问题的处理意见背景我司最近发现硝酸盐含量在某些产品中存在超标问题，这可能对产品质量和客户健康造成潜在风险。
因此，制定合适的处理意见以解决这一问题是至关重要的。
分析首先，我们需要了解硝酸盐超标的原因。
可能的原因包括生产设备不合格、原材料质量问题或操作失误等。
我们需要详细调查并找出导致硝酸盐超标的具体原因，以便针对性地采取相应的措施。
处理意见以下是解决硝酸盐超标问题的处理意见：1. 暂停生产：首要任务是立即暂停生产所有可能受影响的产品，以确保不会继续出现超标问题。
同时，我们应与质检部门合作，制定相应的生产暂停计划。
2. 深入调查：成立专门小组，负责深入调查导致硝酸盐超标的具体原因。
该小组应包括生产、质检、采购和供应链等相关部门的代表，以确保全面的调查和准确的结论。
调查结果将成为后续处理的基础。
3. 采取纠正措施：根据调查结果，针对造成硝酸盐超标的具体原因，制定相应的纠正措施。
例如，如果是生产设备问题，则应修复或更换设备；如果是原材料质量问题，则应与供应商进行沟通和改进；如果是操作失误，则应进行员工培训和操作规程的修订。
4. 引入风险管理控制措施：为了预防类似问题再次发生，我们需引入风险管理控制措施。
这可能包括定期检查设备和环境、建立更严格的原材料采购标准、加强质量监控和培训等。
5. 客户沟通和信任重建：对于已经购买受影响产品的客户，我们需要立即与他们沟通并解释所采取的纠正措施。
同时，积极采取措施展示我们对产品质量和客户健康的关注，以重建客户的信任。
6. 监控和改进：在纠正措施实施后，我们应建立监控机制，定期检查硝酸盐含量以确保问题得到彻底解决。
同时，要持续改进生产流程和质量管理体系，以提高运营效率和质量水平。
总结硝酸盐超标问题可能对产品质量和客户健康造成潜在风险，但通过立即采取合适的处理意见，我们能够迅速解决这一问题并防止类似问题再次发生。
关键是进行深入调查并针对性地采取纠正措施，同时加强风险管理控制和客户沟通。
地下水硝酸盐污染抽出处理优化方法
地下水硝酸盐污染抽出处理优化方法地下水是重要的饮用水源. 由于人类发展忽略了环境保护，导致地下水污染严重，其中硝酸盐污染问题突出[1]. 过量的硝酸盐会对人类健康造成严重危害，例如蓝婴病[2]. 因此，治理地下水硝酸盐刻不容缓[3].目前，国际上地下水硝酸盐污染治理技术分为原位处理技术和抽出处理技术. 抽出处理技术仍然是最常用的一种. 抽出处理技术的核心在于如何有效地把污染的地下水从含水层中抽出来，通常考虑的因素包括抽水井的位置、抽水井数、抽水速率、安装井和抽水处理成本，需要找到一个合适的方法得到最优解，从而使治理成本最小化[4]. 因此，其关键是多目标优化问题. 目前，国外已有许多模拟优化技术运用到抽出处理技术设计[5]. 传统的优化方法包括线性规划、非线性规划、动态规划、二次规划和整数规划[6]. 较新的优化方法包括遗传算法(GA)[7, 8, 9, 10, 11]和模拟退火法(SA)[12, 13, 14, 15, 16]. 这些优化方法可以耦合到地下水模拟模型中.抽出处理在优化过程中容易陷入局部优化. GA和SA采用了多种全局优化方法，能够实现全局优化. Dougherty等[17]首次将模拟退火法(SA)运用到地下水修复最优设计，在其设计中包含井的安装费用和抽水费用. McKinney等[18]运用遗传算法解决了最大抽水量和最低抽水成本等地下水优化问题. Yoon等[19]运用实数编码遗传算法来确定最优抽水速率和最佳井的位置，最大限度减小了地下水修复系统成本. Erickson等[20]利用小生境技术遗传算法解决了抽出处理地下水修复问题，实现了修复成本和剩余污染物浓度最小化. 吴剑锋等[21]开发改进了一种小生境Pareto遗传算法(INPGA)，以美国麻省军事保护区为实例，通过建立研究区复杂地下水污染治理的多目标优化管理模型，并添加消息传递接口(MPI)的并行计算和个体适应度，提高了运行库计算速度.本文以北京某场地生活垃圾填埋场硝酸盐污染地下水为研究对象，采用Visual MODFLOW 4.6中Modular Groundwater Optimizer (MGO)[22]，将水流模拟软件 MODFLOW、溶质运移MT3DMS与遗传算法和模拟退火法相结合，尝试解决地下水硝酸盐污染抽出处理优化模拟，优化井的位置、井的抽水速率及最小化治理成本. 其执行程序通过FORTRAN自动编码器来汇编，属于内置模块，在优化过程中采用DOS界面运行.1 地下水硝酸盐抽出处理优化系统设计1.1 遗传算法遗传算法(Genetic Algorithm)是模拟达尔文生物进化论的自然选择和遗传学机理的生物进化过程的计算模型，是一种通过模拟自然进化过程搜索最优解的方法，它最初由美国Michigan大学Holland教授于1975年首先提出. 采用概率化的寻优方法，能自动获取和指导优化的搜索空间，自适应地调整搜索方向，不需要确定的规则. 遗传算法的核心是选择、交叉、变异. 更多遗传算法的描述参见文献[23, 24]. 从任一初始种群出发，通过选择、交叉、变异操作，产生一群更适应环境的个体，检查其结果是否符合优化的要求，如果不符合，重复其上述过程，直到优化出满意的结果.1.2 模拟退火法模拟退火法，源于统计热力物理学，它模拟熔融状态下物体逐渐冷却达到结晶状态的物理过程. 材料中的原子原来会停留在使内能有局部最小值的位置，加热使能量变大，原子会离开原来位置，而随机在其他位置中移动. 退火冷却时速度较慢，使得原子有较多可能可以找到内能比原先更低的位置. 不依赖初始模型的选择，能寻找全局最小点而不陷入局部极小[19]. 模拟退火算法的操作步骤如下.步骤1：给定初始温度T0解X0算f0=f(x0); 步骤2：随机产生扰动Δx,计算f1=f(x0+Δx)和Δf=f1-f0; 步骤3：若Δf≤0则转步骤5，否则产生随机数R∈[0,1]; 步骤4：若p=exp(-Δf/T)≥R，则用x′=x0+Δx代替x0， f1代替f0; 步骤5：检查M过程是否结束，若未结束则转步骤2; 步骤6：降低温度参数T; 步骤7：判断终止准则是否满足，若满足，则算法终止，否则，转步骤2.1.3 地下水多目标优化模型地下水优化模型通常包含两组变量：决策变量和状态变量. 在优化过程中的目的是识别这些决策变量的最佳组合. 状态变量依赖地下水流方程的水头和地下水溶质运移方程的浓度. MODFLOW水流方程如下：式中，Kx、 Ky、 Kz分别为渗透系数在x、 x、 y方向的分量; h表示水头(m); qs表示单位时间从单位体积含水层流入或流出的水量(d-1); Ss表示贮水率(m-1); t表示时间(d). MT3DMS地下水溶质运移方程：式中,θ表示含水层的孔隙度(无量纲); cK表示溶质组分K的浓度(mg ·L-1); D ij是水动力弥散系数张量(m2 ·d-1); vi是孔隙中实际水流速度(m ·d-1); qs表示单位时间从单位体积含水层流入或流出的水量(d-1); cKs是源汇项溶质组分K的浓度(mg ·L-1); Rn 表示化学反应项总和[mg ·(L ·d)-1].优化设计过程中，目标函数包含井的安装费用、抽水费用、抽水地下水硝酸盐治理费用等. 其数学表达式如下.最小化：约束条件：式中,J表示目标函数，a1表示安装一口井的总费用，W表示研究区备选井的数量，N 是总的优选井数量，即从备选井中优化出来井的数量，a2是抽出和处理单位体积的水的费用[4]，Qi单位时间抽水的体积(m3 ·d-1)，Qmin和Qmax分别是最小抽水和最大抽水量，Δti是井i持续抽水时间(d)，hi是井i的水头(m)，hmin和hmax分别是最小水头和最大水头(m); ci是井i的溶质的浓度(mg ·L-1)，c*表示目标治理浓度(mg ·L-1). 上述定义多目标优化方案也可以通过试错法解决. 虽然试错法简单、易用，但测试和检验烦琐，且不能保证组合的最优方案，容易产生局部优化，往往很难找到最优的抽出处理方案. 所以在满足所有约束条件下，应用遗传算法和模拟退火法比试错法更有效解决井的位置及组合问题[22].图 2 研究区三维地质剖面2 材料与方法2.1 研究区水文地质条件研究区位于北京某场地，所处区域地势平坦. 场地东侧为养殖场，西南侧为当地农民耕作农田，农村垃圾和畜禽养殖废水均排放到池塘(图 1).图 1 研究区初始流场示意依据场地调查资料，利用CTECH对研究区构建三维地质剖面图，第一层主要含水层为非承压含水层，地下水标高16~23 m，厚度约6.92 m，以粉细砂为主，局部夹有砂质粉土、黏质粉土和粉质黏土(图 2). 研究区第一含水层下面主要为砂质粉土、黏质粉土，渗透性很差，能够起到较好的隔水作用.在研究区进行单孔抽水试验. 通过Aquifer Test软件分析，结果见表 1. 研究区含水层的平均渗透系数为3.37 m ·d-1.表 1 不同求参方法中渗透系数和导水系数结果表2.2 研究区地下水污染状况利用Geoprobe钻机对生活垃圾填埋场地下水及池塘污水进行取样调查. 现场测试数据：池塘地表水的NH+4-N高达46.8 mg ·L-1，同时地表 50 cm渗坑NO-3-N高达65 mg ·L-1. 研究区地下水硝酸盐仍处于不断变化的情况，同时场地调查尚不够充分，不足以刻画出实际地下水硝酸盐的污染羽状况. 因此，本研究以农村垃圾和畜禽养殖废水为污染源，硝酸盐入渗浓度为65 mg ·L-1，模拟在天然地下水流动情况下释放5 a形成的硝酸盐污染羽作为抽出处理的初始污染羽. 研究区硝酸盐初始污染羽总量为36.99 kg，见图 3.2.3 抽出处理备选井方案为了设计合理的抽出处理治理优化方案，根据模拟生成硝酸盐污染羽形成的范围及通过试错法确定的较为有效的抽水井位置，在研究区布置了18口备选井方案(图 3). 目的是在满足治理成本最小情况下，抽出处理后达到目标治理浓度，同时确定最佳井数及其井的位置和抽水速率.研究区周围地下水硝酸盐背景浓度约为1 mg ·L-1. 将研究区红色框作为浓度约束区，在100 d抽出处理修复时间内，其硝酸盐目标修复浓度低于10 mg ·L-1.2.4 模型概化及参数确定研究区场地范围较小，可以将研究区假设为均质各向异性含水层. 地下水硝酸盐污染浓度主要分布在第一含水层，该层下部主要为砂质粉土、黏质粉土，渗透系数较差，能够起到较好的隔水作用，故而将含水层概化成一层. 研究场地为225 m×200m，将其剖分成2.25 m×2 m. 地下水从北东方向向南西方向流(图 1). 研究区的初始水力坡度约为0.01. 西北方向和东南方向为隔水边界. 地下水硝酸盐的阻滞因子设为1. 地下水流模拟设置为稳定流模拟(两种优化方法只适合稳定流[4])，模型输入参数见表 2.图 3 地下水硝酸盐初始污染羽分布示意和备选井位置表 2 模型输入参数表 3列出了安装一口井的总费用、抽出和处理单位体积水的费用[4]. 最小与最大水头值、最小与最大抽水量及硝酸盐目标治理浓度等约束条件.表 3 费用系数和约束变量3 优化结果分析与讨论3.1 抽出处理优化本研究中GA设定的相关参数如下：种群数目为100，最大遗传代数为100，每口井的抽水速率离散化区间数为32，交叉概率为0.90，变异概率为0.05. SA设定的相关参数如下：初始温度为1，抽样次数10000，降温率为0.9，最大迭代次数为100.两种优化方法都要求浓度约束区治理100 d后的地下水硝酸盐(以氮计)达到10 mg ·L-1. GA优化结果：8号井优化抽水速率为155 m3 ·d-1，14号井优化抽水速率为10 m3 ·d-1; SA优化结果：8号井优化抽水速率为82 m3 ·d-1，14号井优化抽水速率为39 m3 ·d-1. 其他井都为零(表 4). GA在8号井优化的抽水速率比SA在8号井的要大，在14号井优化的抽水速率比SA在14号优化的速率要小. 但SA总抽水速率(121 m3 ·d-1)比GA(165 m3 ·d-1)小.表 4 优化井位置与抽水速率基于GA和SA优化的抽水速率，100 d后硝酸盐总去除量分别为28.45 kg和31.42 kg，其总量去除率分别76.89%和84.92%，见图 4. 优化过程中发现，总抽水速率和硝酸盐总去除量存在近似线性增加的趋势.GA、 SA同时优化了井的位置和抽水量. 图 4可以看出研究区中18口备选井方案，两种优化方法最优的两口井都是8号井和14号井. 说明在该场地抽出处理中，只需要2口井就可以满足约束条件，到达治理目标，比初始方案减少16口井，节省了井的安装成本. 同时说明最优井的位置在污染羽的中轴线上中游和中下游抽水布置最为合理.图 4 GA和SA抽水治理100 d后地下水硝酸盐分布示意3.2 GA与SA对比分析GA、 SA不仅可以优化井的位置、抽水速率及井数，而且还可以优化系统治理成本(井安装成本与抽出处理成本之和)，见表 5. GA和SA优化井数一样，其安装成本也就一样，但SA优化总的抽水量比GA要低，所以SA优化的系统成本要比GA要低，说明SA在多目标地下水硝酸盐修复优化管理要比GA体现出一定的优越性，体现在节省系统治理成本.图 5为GA与SA遗传代数与目标函数优化收敛对比. GA在40代后优化目标函数趋于收敛，而SA在20代后趋于稳定. GA在前20代目标函数优化波动性比SA要大. 两者最终都趋于稳定. 两种优化方法识别决策变量的最佳组合. 在最小化治理成本下，全局优化井数、井的抽水量、安装成本、抽水处理成本，使得优化结果可信. SA的系统治理成本要比GA 少3338.45元，节省成本约6.8%，见表 5具体参见污水宝商城资料或更多相关技术文档。
地下水硝酸盐污染及修复技术讲解
地下水硝酸盐污染及修复技术摘要：地下水硝酸盐污染是全球所面临的一个日益严重的问题，对于地下水硝酸盐污染的治理及修复方法也成为近些年学者研究的对象。
本文就地下水硝酸盐污染的现状、来源、危害等提出几种修复方法，并针对生物修复技术做了详细的介绍，最后对于地下水硝酸盐污染做了小结及展望。
关键词：地下水污染硝酸盐生物修复技术引言水是人类生命的源泉，随着经济的发展和人类活动的加剧，使得水环境的污染越来越严重，地下水作为水资源的一部分也受到了很大的污染。
地下水由于工业、农业、生活、医疗等废水的大量排放，已导致不同地区出现了不同程度的地下水污染。
影响地下水水质的污染物有很多种，最普遍的无机污染物就是硝酸盐。
硝酸盐最为地下水比较常见的污染物，使其的研究有着重要的意义。
1. 地下水污染现状及分布就全国范围而言，我国地下水质量总体较好。
根据国家地下水质量标准，我国63%地区的地下水可直接饮用，17%经适当处理后可供饮用，12%不宜饮用，剩余8%为天然的咸水和盐水。
在全国第二轮水资源调查评价的197万平方公里的平原区中，选取了pH 值、矿化度、总硬度、氨氮、挥发酚、高锰酸盐指数、硫酸盐、氯化物、氟化物、硝酸盐、亚硝酸盐、铁、锰、砷、铬、镉、大肠杆菌等17 项指标。
评价结果表明，浅层地下水I类和U类水质分布面积仅为 4.98%,川类面积为35.53%,W、V类面积高达59.49%。
太湖、辽河、海河、淮河等流域地下水污染最为严重, 其面积的91.49%、84.55%、76.40%和67.78%地区的地下水超标。
据《中国地质环境公报》（2007）,全国地下水水质呈下降态势的地区主要分布在华北、东北和西北地区, 水质呈好转态势的地区零星分布。
[1]东北地区重工业和油田开发区地下水污染严重。
不同地区有着不同的特点：松嫩平原污染物以亚硝酸盐氮、氨氮、石油类为主；辽河平原污染物则以硝酸盐氮、氨氮、挥发酚类、石油类为主。
华北地区因人类经济活动频繁，从城市到乡村的地下水污染比较严重。
废水中硝酸盐的去除汇总
和废水中硝酸盐的去除工业生产过程中排放的含氮废水，农业上施用的氮肥随雨水冲刷入江河、湖泊，生活污水排入受纳水体等对环境造成的污染越来越严重，已引起人们的普遍关注。
这是因为NO3-危害人类健康。
NO3-进入人体后被还原为NO2-, NO2-有致癌作用。
此外，婴幼儿体内吸入的NO3- 进入血液后与血红蛋白作用，将Fe(Ⅱ)氧化成Fe(Ⅲ)而导致形成高铁血红蛋白，高铁血红蛋白与氧发生不可逆结合，引起高铁血红蛋白症。
世界卫生组织(WHO)颁布的饮用水质标准规定NO3--N的最大允许浓度为10mg/L，而我国部分省市的地下水中NO3--N含量高达20～50mg/L。
硝酸盐在水中溶解度高，稳定性好，难于形成共沉淀或吸附。
因此，传统的简单的水处理技术，如石灰软化、过滤等工艺难以除去水中的硝酸盐。
目前，从水中去除硝酸盐的方法有：化学脱氮、催化脱氮、反渗透、电渗析、离子交换、生物脱氮等。
本文将在简要介绍这些方法的基础上，着重评述离子交换技术除去水中硝酸盐的原理、方法和应用现状，并与其他方法进行比较。
1 去除硝酸盐的方法1.1 化学脱氮在碱性pH条件下，通过化学方法可以将水中的硝酸盐还原成氨，反应方程式可表示为：NO3- + 8Fe(OH)2+ 6H2O → NH3 +8 F(OH)3 + OH-该反应在催化剂Cu的作用下进行，Fe/NO3-的比值为15:1, 该工艺会产生大量的铁污泥，并且形成的氨需要用气提法除去。
Sorg[1]研究过用亚铁化合物去除硝酸盐，结果表明，由于成本太高，此工艺难于实际应用。
Murphy[2]等人利用粉末铝去除硝酸盐，反应主要产物为氨，占60～95%，可以通过气提法除去。
反应的最佳pH为10.25，反应方程式为：3NO3- + 2Al + 3H2O → 3NO2- + 2Al(OH)3NO2- + 2Al + 5H2O → 3NH3 + 2Al(OH)3 + OH-2NO2- + 2Al + 4H2O → N2 + 2Al(OH)3 + 2OH-在利用石灰作软化剂的水处理厂可有效地使用该工艺，因为利用石灰通常可使pH值升高到9.1或以上。
硝酸盐和亚硝酸盐过高 -回复
硝酸盐和亚硝酸盐过高-回复
如果硝酸盐和亚硝酸盐过高，特别是在饮用水中，可能会引发健康问题和环境污染。
硝酸盐是一种常见的水污染物，通常来自农业、工业和废水处理等来源。
它们主要存在于肥料、农药和动物粪便中，并且可以通过渗漏进入地下水和水体。
高浓度的硝酸盐和亚硝酸盐在人体内转化为亚硝酸盐，进而与胃中的胺类物质反应生成亚硝基化合物。
这些亚硝基化合物与胃酸进一步反应，形成亚硝酸胺类物质，进而可能转变成有致癌风险的亚硝酸胺。
长期暴露于高浓度的亚硝酸盐可增加患胃癌和其他相关癌症的风险。
因此，控制和监测水中硝酸盐和亚硝酸盐的浓度对于确保饮用水的安全至关重要。
以下是一些可能的解决方案：
1. 农业管理：
采取农业管理措施，如合理使用肥料和农药、改进农业排水系统等，以减少农业源的硝酸盐和亚硝酸盐排放。
2. 废水处理：
加强废水处理，特别是来自工业和农业的废水处理，以减少硝酸盐和亚硝酸盐的释放。
3. 监测和测试：
进行定期的水质监测和测试，以确保水中硝酸盐和亚硝酸盐的浓度控制在安全水平。
这可以通过实验室测试或使用可靠的水质监测设备进行。
4. 水处理：
如果水中硝酸盐和亚硝酸盐浓度过高，可以考虑采用水处理方法，如反渗透、活性炭吸附、离子交换等，以去除或减少这些物质的含量。
需要注意的是，在解决硝酸盐和亚硝酸盐问题时，应与相关的环境保护和卫生监管机构合作，并遵循当地的法规和标准。
自来水中的硝酸盐污染及防治
自来水中的硝酸盐污染及防治自来水是我们日常生活中重要的水源之一，然而，近年来，关于自来水中的污染物质引起了广泛的关注。
其中，硝酸盐是自来水中常见的一种污染物，对人体健康带来诸多潜在风险。
本文将探讨自来水中硝酸盐污染的问题，并提出相应的防治措施。
第一部分：硝酸盐污染的来源与危害硝酸盐污染主要源于农业活动、工业废水和生活废水的排放。
在农业领域，过度的化肥使用和畜禽养殖活动是主要原因。
化肥中的氮元素在土壤中转化为硝酸盐，并被雨水冲刷至河流和地下水中。
工业生产和生活废水中的氮排放也会导致自来水中硝酸盐的浓度升高。
硝酸盐对人体健康有潜在的危害。
首先，高浓度的硝酸盐会与人体内的亚铁血红蛋白结合，形成亚硝基血红蛋白，影响血液中携氧的能力，导致缺氧症状。
其次，硝酸盐转化为亚硝酸盐后，会与胃酸中的胺类产生反应，生成有致癌潜能的亚硝胺。
长期摄入高浓度的亚硝胺会增加患上消化系统癌症的风险。
第二部分：自来水中硝酸盐的检测方法保证自来水中硝酸盐浓度的安全水平对于保护公众健康至关重要。
以下是常用的自来水中硝酸盐检测方法：1. 高性能液相色谱法：该方法通过样品制备和色谱分离，使用紫外检测器检测硝酸盐含量。
这种方法准确、灵敏，被广泛应用于水质检测领域。
2. 试纸法：试纸法是一种简便快速的硝酸盐检测方法。
试纸与水样接触后，根据颜色的变化来判断硝酸盐的浓度。
虽然这种方法操作简单，但准确性相对较低。
3. 分光光度法：该方法利用硝酸盐与特定试剂反应生成颜色物质，利用分光光度计检测吸光度来确定硝酸盐的浓度。
这种方法快速、准确，并且在实验室中得到广泛应用。
通过以上方法的检测，我们可以及时了解自来水中硝酸盐的浓度，采取相应的防治措施，以保障公众饮水的安全。
第三部分：自来水中硝酸盐污染的防治措施为了减少自来水中硝酸盐污染，以下措施可以被采取：1. 加强农业管理：合理使用化肥，避免过度施肥。
科学制定农业生产标准，控制畜禽养殖的规模和密度，减少养殖废弃物的产生。
地下水中硝酸盐的各种去除方法概述
地下水中硝酸盐的各种去除方法概述1前言水资源的组成部分中地下水占据着重要地位，地下水的重要性从种种数据就可以显示出来，比如地下水占了整个地球淡水资源的95%以上。
而我国地下水有三分之一的补给来源于天然补给，高达8837亿立方米/年，虽然地下水补给不少，但是在我国农村地区，基本上生活饮用、灌溉都来自于地下水，用地下水来灌溉农田的面积占整个耕地总面积的五分之二。
随着河流污染日益严重，不少城市中供给水也都来自于地下水，我国600多个城市中有400多个城市是利用地下水来供给，供水量更是高达城市总供水量的三分之一。
随着氮素化肥在农业中的广泛使用，生活污染任意排放，含氮的工业废水处理净化未达标排放和泄漏，污水随意排放到农田，地下水过量开采导致自然界的氮元素失去平衡，等等，这些不利条件的集合促使硝酸盐在水中的日积月累。
从种种数据中可以发现，如果人体饮用的水中硝酸盐含量超过一定标准，那么就会对人体健康带来影响，甚至可能会引发一些疾病，比如高铁血红蛋白症的出现就会令人体血液失去携带氧气的功能。
另外食用的亚硝酸盐与仲胺类合成会变成亚硝胺类，这种物质存在于人体内，并且达到一定的数量时就会形成致癌物质，导致人体患癌，畸形，疾病突变等情况出现，对人体生命产生严重影响。
我国和世界卫生组织对饮用水中硝酸盐氮含量的规定标准不同，世界卫生组织的规定标准是?10mg/L，我国则是?20mg/L，但是有些地方的地下水硝酸盐的含量更是高达400-500mg/L，这个数值是远远高过世界卫生组织规定的标准。
因此，硝酸盐污染必须给予足够的重视，同时寻找一种经济有效的硝酸盐去除方法，来保证人民饮水安全和建设社会主义和谐社会都有重要的意义。
2地下水中硝酸盐的去除方法及其特点[4，5]想要除去地下水中的硝酸盐有不少方法，目前比较常用、也比较有效的主要方法是生物反硝化以及离子交换剂反渗透工艺两种方法。
虽然我们可以将硝酸盐利用一些物化方式来和饮用水中分离，但是这不是解决问题的最好方法，也不能够很好的解决水中硝酸盐带来的污染，最好的方法还是要令饮用水恢复自然界氮素循环的平衡：①限制人工固氮并且提倡农业清洁生产；②人工动力来将氮素以氮气形式进入到大气中。
农村地下水中硝酸盐污染状况及原因分析
农村地下水中硝酸盐污染状况及原因分析引言:地下水是农村居民饮水的主要来源，而近年来，农村地下水中硝酸盐污染问题越来越突出，对人体健康和环境造成了严重的威胁。
本文将对农村地下水中硝酸盐污染的状况进行详细的分析，并探讨其原因。
一、农村地下水中硝酸盐污染的状况农村地下水中硝酸盐是一种常见的污染物，其主要状况表现为以下几个方面：1. 浓度超标：硝酸盐是一种常见的无机盐，其在农村地下水中的浓度通常应在20mg/L以下。
现实情况是，很多农村地下水中的硝酸盐浓度超过了这个标准，甚至达到了几十甚至上百毫克每升。
2. 分布广泛：农村地下水中的硝酸盐污染问题不仅仅是个别地区的问题，而是广泛分布在各地农村地下水中，无论是北方还是南方的农村地下水中均存在硝酸盐污染。
3. 影响范围广泛：硝酸盐对人体健康有害，对饮用农村地下水的居民健康产生了严重的危害。
硝酸盐还会对土壤和植物产生负面影响，导致农作物的产量和品质下降。
1. 化肥使用不当：农村地区的农民普遍使用化肥来提高农作物的产量。
过量使用化肥或者不当施肥会导致土壤中的硝酸盐大量积累，并通过土壤渗透到地下水中，从而导致地下水中硝酸盐浓度超标。
2. 农田面源污染：农田里的化肥和农药等农业投入品在雨水的冲刷下会随着农田表土流入农村地下水中，从而导致地下水中硝酸盐污染。
3. 黄河冲淤影响：黄河是中国北方地区的重要水资源，然而由于黄河水位的升降不定以及河水的冲刷作用，导致黄河下游地区的地下水中硝酸盐含量较高。
4. 土壤特性：部分地区的土壤本身就富含硝酸盐，这就导致了农村地下水中硝酸盐污染问题的存在。
三、硝酸盐污染的影响及解决办法农村地下水中的硝酸盐污染会对人体健康和环境产生严重的危害。
硝酸盐污染的解决需要从源头控制和治理两方面入手：1. 源头控制：合理使用化肥，不过量施肥，选择适合农作物需求的施肥量，并进行合理的时间和方法，减少化肥对地下水的污染。
2. 农田管理：加强农田管理，采取措施减少农药和化肥的流失，例如覆盖农田、植物护坡等，减少农田对地下水的污染。
废水硝酸盐超标如何解决
废水硝酸盐超标如何解决工业生产过程中排放的含氮废水，农业上施用的氨肥随雨水冲刷入江河、湖泊，生活污水排入受纳水体等对坏境造成的污染越来越严重，已引起人们的普遍关注。
这是因为NO3m危害人类健康。
NO3.进入人体后被还原为NO2.,NO2.有致癌作用。
此外，婴幼儿体内吸入的NO3进入血液后与血红蛋白作用，将Fe(ll)氧化成Fe(III)而导致形成高铁血红蛋白，高铁血红蛋白与氧发生不可逆结合，引起高铁血红蛋白症。
世界卫生组织（WHO)颁布的饮用水质标准规定NO3-N的最大允许浓度为10mg/L,而我国部分省市的地下水中NO3-N含量高达20~50mg/Lo。
硝酸盐在水中溶解度高，稳定性好，难于形成共沉淀或吸附。
因此，传统的简单的水处理技术，如石灰软化、过滤等工艺难以除去水中的硝酸盐。
目前，从水中去除硝酸盐的方法有：化学脱氮、催化脱氮、反渗透、电渗析、离子交换、生物脱氮等。
本文将在简要介绍这些方法的基础上，着重评述离子交换技术除去水中硝酸盐的原理、方法。
使用常规的离子交换树脂处理含硫酸盐水中的硝酸盐是困难的。
因为树脂几乎交换了水中的所有的硫酸盐后，才与水中的硝酸盐交换。
也就是说，硫酸盐的存在会降低树脂对硝酸盐的去除能力。
采用除硝酸盐树脂优先交换硝酸盐，对硝酸盐的交换容量不受水中硫酸盐的影响。
在树脂官能团NR3+中的N原子周围增加碳源子数目可以提树脂对硝酸盐的选择性，除硝酸盐树脂对硝酸盐的选择性顺序依次为：HCO3-＜Cl-＜SO42-＜NO3-当树脂上NR3+中的氮原子周围的甲基变为乙基时，树脂对硝酸盐与硫酸盐的选择性系数KSN从100增加到1000。
树脂去除硝酸盐的原理采用对硝酸盐有优先选择性的树脂可以较好地解决这个问题。
这种树脂优先交换硝酸盐，对硝酸盐的交换容量不受水中硫酸盐的影响。
这种官能团经过修饰处理的树脂优先选择性吸附硝酸盐，且对硝酸盐的交换容量不受水中硫酸根含量的影响，处理精度高，交换容量大。
去除硝酸盐的方法
去除硝酸盐工业生产过程中排放的含氮废水，农业上施用的氮肥随雨水冲刷入江河、湖泊，生活污水排入受纳水体等对环境造成的污染越来越严重，已引起人们的普遍关注。
这是因为N O3-危害人类健康。
NO3-进入人体后被还原为NO2-, NO2-有致癌作用。
此外，婴幼儿体内吸入的NO3- 进入血液后与血红蛋白作用，将Fe(Ⅱ)氧化成Fe(Ⅲ)而导致形成高铁血红蛋白，高铁血红蛋白与氧发生不可逆结合，引起高铁血红蛋白症。
世界卫生组织(WHO)颁布的饮用水质标准规定NO3--N的最大允许浓度为10mg/L，而我国部分省市的地下水中NO3--N含量高达20～50mg/L。
硝酸盐在水中溶解度高，稳定性好，难于形成共沉淀或吸附。
因此，传统的简单的水处理技术，如石灰软化、过滤等工艺难以除去水中的硝酸盐。
目前，从水中去除硝酸盐的方法有：化学脱氮、催化脱氮、反渗透、电渗析、离子交换、生物脱氮等。
本文将在简要介绍这些方法的基础上，着重评述离子交换技术除去水中硝酸盐的原理、方法和应用现状，并与其他方法进行比较。
1 去除硝酸盐的方法1.1 化学脱氮在碱性pH条件下，通过化学方法可以将水中的硝酸盐还原成氨，反应方程式可表示为：NO3- + 8Fe(OH)2+ 6H2O → NH3 +8 Fe(OH)3↓+ OH-该反应在催化剂Cu的作用下进行，Fe/NO3-的比值为15:1, 该工艺会产生大量的铁污泥，并且形成的氨需要用气提法除去。
Sorg[1]研究过用亚铁化合物去除硝酸盐，结果表明，由于成本太高，此工艺难于实际应用。
Murphy[2]等人利用粉末铝去除硝酸盐，反应主要产物为氨，占60～95%，可以通过气提法除去。
反应的最佳pH为10.25，反应方程式为：3NO3- + 2Al + 3H2O → 3NO2- + 2Al(OH)3↓NO2- + 2Al + 5H2O → 3NH3 + 2Al(OH)3↓+ OH-2NO2- + 2Al + 4H2O → N2 + 2Al(OH)3↓+ 2OH-在利用石灰作软化剂的水处理厂可有效地使用该工艺，因为利用石灰通常可使pH值升高到9.1或以上。
硝酸盐超标治理方法
4 水中亚硝酸盐国内外处理方法概况国外对亚硝酸盐污染问题重视较早,并开发出了一系列处理工艺.欧洲在80年代初期就建立了一些实用的饮用水脱硝厂,美国则关闭了一些污染严重的地下水源井.随着水资源的日益紧张,目前国外对饮用水亚硝酸盐污染问题的研究再次趋热.在我国的不少地区,亚硝酸盐的污染问题已相当严重,但有关研究才刚刚开始. 综合国内外的研究现状,用于水中亚硝酸盐的处理工艺有化学法、生物法及物理法等几大类.化学法包括氧化法和还原法两种,物理法则包括膜分离法和离子交换法等.411 氧化法氧化法处理水中亚硝酸盐的技术具有设备简单、处理费用低的优点,是目前国际上普遍采用的方法.其原理为:亚硝酸离子中的氮为中间价态,具有被氧化的特性.当介质中的NO2-遇氧化剂时则会改变氮的价态,发生得失电子的变化而被氧化,最终NO2-离子会转变为毒性较小甚至无毒的物质.常采用的氧化剂有臭氧、双氧水、次氯酸钠 3 01第4期杨家澍等水中亚硝酸盐净化处理研究进展© 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 等一些强氧化剂,用强氧化剂来氧化NO2-离子使其成为NO3-离子的优越之处在于反应速度快、氧化效率高.宋成盈[12]等人采用臭氧氧化法对地下水中亚硝酸盐进行了处理研究,结果发现,对于含量较低、处理量较少的地下深井水中亚硝酸的处理,该工艺具有设备简单、处理费用低、无二次污染等明显优点,能够适应实际的需求.这主要是因为臭氧具有杀菌力强,反应速度快的特点[13]. 日本古川电气有限公司进行的研究是用H2O2来氧化NO2-.试验采用HCl,HNO3或H2SO4来调节pH值为2～5,反应系统中安装氧化还原电位差计来自动控制H2O2加入量,称为H2O2自动滴注法[14]. 何杰[15]及WangXingtao[16]发现采用紫外光辐射能促进NO2-分解,使H2O2能有效地氧化NO2-,使NO2-氧转化速率加快,产生更好的处理效果. 412 还原法近几年来,有些专家在进行研究时,利用NO2-在酸性条件下具有氧化性而被还原的特点,考虑使用某种还原剂将NO2-还原降解为易挥发气体而自动脱离反应体系.但是依据还原剂及反应条件的不同,NO2-可以被还原成NO,N2O,NH2OH,N2或NH3,故选用何种还原剂、反应时间、温度是否合适、pH值的高低等这些技术问题对NO2-彻底降解为无毒气体起关键作用.例如最初的研究[14]是在加热条件下(T>70℃ )使用FeSO4来还原NO2-,按照反应:NO2-+Fe2++2H+=NO↑+Fe3++H2O,其还原产物是NO气体,从而达到脱除亚硝酸盐的目的. 张秀云[17]发现铸铁屑对NO2-有一定的脱除效果,且随铸铁屑量的增加,脱除效果增加.根据标准氧化还原电位可知,在弱酸性条件下,Fe能将亚硝酸盐转化为N2或氨态氮. 薛丽等[18] 采用铵盐法在100℃下对含亚硝酸钠的废水处理1h后,废水中NO2-含量达到排放标准.该方法的基本原理是用铵盐NH4+,使其与水中的NO2-反应,反应方程式为:NH4++NO2-→NH4NO2→N2↑+H2O,反应生成的亚硝胺不稳定,在33℃左右即可发生分解,放出氮气. 1993年,Hoorold等人开发了一种催化脱除亚硝酸盐的方法[19].氢气在钯铝催化剂和铅(5%)铜(1125%)Al2O3催化剂的作用下将亚硝酸盐氮还原成氮气(98%)和氨.该方法可将初始浓度为100mg/L的硝酸根完全脱除.该工艺可在通常地下水的条件下进行(10℃,pH值为6～8),并且易于自动化和操作,适于小型水处理.413 膜分离法[20]膜分离法包括反渗透和电渗析两种.反渗透膜对硝酸根无选择性,但各种离子的脱除率与其价数成正比.常用的反渗透膜主要是醋酸酯膜,也可使用聚胺酯膜和其它复合膜.反渗透在除去亚硝酸盐的同时也将除去其它的无机盐,因此反渗透法将降低出水的矿化度.电渗析和反渗透的脱硝效率差不多,但电渗析脱硝法只适用于软水. 膜分离法适用于小型供水设施,其缺点是费用高(尤其是电渗析法),产生浓缩废盐水,存在二次污染问题.414 离子交换法[21] 离子交换法是一种借助于离子交换剂上的离子和水中的离子进行交换而除去水中有害离子的方法.在工业用水的处理中,它占有极重要的位置,用以制取软水或纯水,在工业废水处理中,主要用以回收贵金属离子,也用以放射性废水和有机废水的处理. 采用离子交换法,具有去除率高、可浓缩回收有用物质、操作控制容易等优点.但目前应用范围还受到离子交换剂品种、性能、成本的限制;对预处理要求较高,离子交换剂的再生和再生液的处理有时也是一个难题.415 生化处理法[22] 传统的生化处理方法主要分为好氧生物处理方法和厌氧生物处理方法两种,并早已在国内外得到广泛的应用,也是目前最有效的处理方法之一,特别是在废水处理方面正起着越来越重要的作用. 厌氧生物处理法,是在无氧的条件下由兼性厌氧菌和专性厌氧菌来降解污染物的方法,主要用来处理有机污染物,已有一百年的历史,但由于与好氧法相比,存在着处理时间长、出水水质差等缺点,从而使其应用受到限制,发展缓慢. 好氧生物处理法主要有活性污泥法和生物膜法两大类.活性污泥法是水体自净的人工强化方法,是一种依靠在曝气池内呈悬浮、流动状态的微生物群体的凝聚、吸附、氧化分解等作用来去除污水中有机物的方法.生物膜法则是土壤自净的人工强化方法,是一种使微生物群体附着于某些载体的表面上呈膜状,通过与污水接触,生物膜上的 4 01 郑州大学学报(工学版) 2002年© 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 微生物摄取污水中的有机物作为营养并加以代谢,从而使污水得到净化的方法. 由于常规的活性污泥工艺过程硝化作用不完全,反硝化作用几乎不发生,总氮(TKN)的去除率约在10%～30%之间[23].因此,对于含氮工业废水或不合格饮用水,若采用常规的活性污泥法处理,出水中的有害物质含量很难达标.这就促使人们对传统的活性污泥工艺流程进行改造,以提高其效率.最近的一些研究表明:生物脱氮过程中出现了一些超出人们传统认识的新现象,如硝化过程不仅由自养菌完成,异养菌也可以参与硝化作用[24];某些微生物在好氧条件下也可以进行反硝化作用[25],这些现象的发现为水处理工作者设计处理工艺提供了新的理论和思路.并开发出了如下一些实用可行的生物脱氮新工艺. 由荷兰Delft技术大学开发的SHARON脱氮新工艺[26] (SingleReactorforHighActivityAmmoniaRemovalOverNitrite),其基本原理为简捷硝化-反硝化,即将氨氮氧化控制在亚硝化阶段,第一步是由亚硝化菌将氨氮转化为亚硝酸盐,亚硝化菌包括亚硝酸盐单胞菌属和亚硝酸盐球菌属.第二步是由硝化菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐,硝化菌包括硝酸盐杆菌属、螺旋菌属和球菌属.这类菌利用无机碳化物如CO3 2- ,HCO3- 和CO2作碳源,从 NH3,NH4+ 或NO2-的氧化反应中获得能量,两步反应均需在有氧条件下进行.生成的NO3- 由反硝化菌在缺氧条件下还原成N2或氮氧化合物. 1990年,荷兰Delft技术大学Kluyver生物技术实验室开发出ANAMMOX工艺[27] (AnaerobicAmmoniumOxidation),即在厌氧条件下,以NO3-或NO2-为电子受体,将氨转化为N2.最近的研究表明,NO2-是一个关键的电子受体,由于该菌是自养菌,因此不需要添加有机物来维持反硝化,发生的反应可能为: 5NH4++3NO3-→4N2+9H2O+2H+,NH4++NO2-→N2+2H2O. Hippen等人报道了一个适用于处理高浓度含氮废水的新工艺(De2ammonification工艺).该工艺中涉及到的微生物目前尚不太清楚,工艺的关键是控制供氧.Muller等人也报道过自氧硝化污泥在非常低的氧压力下(1kPa或气相中约有210%的O2)可以产生氮气.当溶解氧压力在013kPa时,氨的最大转化率达58%,该过程还未实现稳定和可行的工艺设计. 另外,近年来科学家也开发出了一些多种处理方法共用的新型水处理工艺,例如生物活性碳法,该方法已被世界上许多国家采用,尤其在西欧,应用更为广泛.应用实践证明,该工艺具有微生物和活性炭的叠加和协同作用,对于亚硝酸盐亦有较好的处理效果.除此之外的生物接触氧化法、投料活性污泥法,均兼有活性污泥法和生物膜法特点,由于它们具有许多优点,因此也受到人们的重视. 5 结束语由于水中亚硝酸盐对环境及人类的危害已得到人们的共识,其处理技术的研究也必将愈来愈受到人们的重视.综观国内外研究现状,笔者认为这些去除饮用水中NO2-的方法都或多或少地存在不足之处. (1)化学氧化法具有设备简单、处理费用低的优点,但无法将水中的氮彻底去除,对于含量较低、处理量较少的地下深水中亚硝酸盐的处理,该法不失为理想之选,特别是采用高效臭氧氧化法,更具有其不可比拟的优越性. (2)化学还原法尽管可将亚硝酸根还原为无害的氮气,但其反应需在较高温度下进行,运行费用较高,效率较低,现有的技术根本无法将亚硝酸盐彻底脱除. (3)膜分离、离子交换及其它的物理方法是将亚硝酸盐集中于介质或废液中,而去除的亚硝酸盐又毫无变化地返回环境中,易造成二次污染.另外这些方法对亚硝酸盐不是选择性去除,其它可能需要的物质也被去除,且投资较大. (4)虽然生物法具有高效低耗的特点,但其庞大的投资使得该工艺目前仅应用大型的污水处理工程中,对于小型的饮用水处理工程,还没见有文献报道.另外该方法还存在一些其它问题,如生物处理通常较慢且需回流,细菌的存活与生长易受温度和其它因素影响,并且处理过程中还产生大量生物污泥. (5)从研究的角度看,许多基本问题尚不够清楚,例如:在动力学研究方面,基本上还停留在半经验的基础上,所建立的动力学模型往往仅针对某个具体的反应,缺乏普遍的指导意义.因此需要加强基础学科的研究,并需要进一步优化现有的工艺和开发的新工艺,特别是电化学及化学催化氢化还原亚硝酸盐的工艺应引起关注. 5 01第4期杨家澍等水中亚硝酸盐净化处理研究进展 © 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 。
污水处理中的去除硝酸盐和亚硝酸盐的技术
污水处理中的去除硝酸盐和亚硝酸盐的技术在污水处理过程中，硝酸盐（NO3-）和亚硝酸盐（NO2-）是两种常见的污染物。
它们通常来自于农业、工业及家庭废水，若不经处理排入环境中，将对水体造成严重的污染。
因此，寻找去除硝酸盐和亚硝酸盐的技术成为了污水处理的重要课题。
本文将就目前常用的两种技术进行探讨。
一、生物法处理技术生物法处理技术是目前广泛应用于污水处理中的一种方法，其中包括硝化和反硝化过程。
硝化是将氨氮转化为硝酸盐的过程，反硝化则是将硝酸盐还原为氮气的过程。
1. 硝化过程硝化过程通过利用自然界存在的硝化细菌，在含氧环境下，将废水中的氨氮氧化为硝酸盐。
这一过程通常分为两步进行。
首先，氨氮通过氨氧化细菌（如亚硝杆菌）转化为亚硝酸盐，再由亚硝酸盐氧化细菌氧化为硝酸盐。
硝化过程能够有效地去除废水中的硝酸盐。
2. 反硝化过程反硝化过程是将硝酸盐还原为氮气的过程，需要在缺氧条件下进行。
在这一过程中，反硝化细菌通过利用有机物质作为电子供体，将硝酸盐还原为亚硝酸盐、氮氧化物或氮气。
这种方法在一定程度上可以降低亚硝酸盐的浓度，从而达到去除硝酸盐和亚硝酸盐的目的。
二、化学法处理技术化学法处理技术是通过添加化学试剂来去除废水中的硝酸盐和亚硝酸盐。
目前常用的方法包括还原法和吸附法。
1. 还原法还原法通过添加还原剂将硝酸盐还原为氮气或氨氮，从而实现硝酸盐的去除。
常用的还原剂有亚硫酸盐、硫酸亚铁等。
这种方法具有操作简单、效果明显的特点，但其还原产物中的硫化物或氨气等物质可能对环境造成影响，需要进行进一步的处理。
2. 吸附法吸附法利用吸附剂吸附废水中的硝酸盐和亚硝酸盐，将其固定在吸附剂表面，从而实现去除的目的。
常用的吸附剂包括活性炭、离子交换树脂等。
这种方法具有高效、灵活的特点，但吸附剂的再生和废物处理也是需要考虑的问题。
三、综合应用技术在实际应用中，常常需要综合应用多种技术来去除污水中的硝酸盐和亚硝酸盐。
例如，可以结合生物法和化学法，先利用生物法进行硝化处理，然后再运用化学法进行反硝化处理，以达到更好的去除效果。
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4 水中亚硝酸盐国内外处理方法概况国外对亚硝酸盐污染问题重视较早,并开发出了一系列处理工艺.欧洲在80年代初期就建立了一些实用的饮用水脱硝厂,美国则关闭了一些污染严重的地下水源井.随着水资源的日益紧张,目前国外对饮用水亚硝酸盐污染问题的研究再次趋热.在我国的不少地区,亚硝酸盐的污染问题已相当严重,但有关研究才刚刚开始. 综合国内外的研究现状,用于水中亚硝酸盐的处理工艺有化学法、生物法及物理法等几大类.化学法包括氧化法和还原法两种,物理法则包括膜分离法和离子交换法等.411 氧化法氧化法处理水中亚硝酸盐的技术具有设备简单、处理费用低的优点,是目前国际上普遍采用的方法.其原理为:亚硝酸离子中的氮为中间价态,具有被氧化的特性.当介质中的NO2-遇氧化剂时则会改变氮的价态,发生得失电子的变化而被氧化,最终NO2-离子会转变为毒性较小甚至无毒的物质.常采用的氧化剂有臭氧、双氧水、次氯酸钠 3 01第4期杨家澍等水中亚硝酸盐净化处理研究进展© 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 等一些强氧化剂,用强氧化剂来氧化NO2-离子使其成为NO3-离子的优越之处在于反应速度快、氧化效率高.宋成盈[12]等人采用臭氧氧化法对地下水中亚硝酸盐进行了处理研究,结果发现,对于含量较低、处理量较少的地下深井水中亚硝酸的处理,该工艺具有设备简单、处理费用低、无二次污染等明显优点,能够适应实际的需求.这主要是因为臭氧具有杀菌力强,反应速度快的特点[13]. 日本古川电气有限公司进行的研究是用H2O2来氧化NO2-.试验采用HCl,HNO3或H2SO4来调节pH值为2～5,反应系统中安装氧化还原电位差计来自动控制H2O2加入量,称为H2O2自动滴注法[14]. 何杰[15]及WangXingtao[16]发现采用紫外光辐射能促进NO2-分解,使H2O2能有效地氧化NO2-,使NO2-氧转化速率加快,产生更好的处理效果. 412 还原法近几年来,有些专家在进行研究时,利用NO2-在酸性条件下具有氧化性而被还原的特点,考虑使用某种还原剂将NO2-还原降解为易挥发气体而自动脱离反应体系.但是依据还原剂及反应条件的不同,NO2-可以被还原成NO,N2O,NH2OH,N2或NH3,故选用何种还原剂、反应时间、温度是否合适、pH值的高低等这些技术问题对NO2-彻底降解为无毒气体起关键作用.例如最初的研究[14]是在加热条件下(T>70℃ )使用FeSO4来还原NO2-,按照反应:NO2-+Fe2++2H+=NO↑+Fe3++H2O,其还原产物是NO气体,从而达到脱除亚硝酸盐的目的. 张秀云[17]发现铸铁屑对NO2-有一定的脱除效果,且随铸铁屑量的增加,脱除效果增加.根据标准氧化还原电位可知,在弱酸性条件下,Fe能将亚硝酸盐转化为N2或氨态氮. 薛丽等[18] 采用铵盐法在100℃下对含亚硝酸钠的废水处理1h后,废水中NO2-含量达到排放标准.该方法的基本原理是用铵盐NH4+,使其与水中的NO2-反应,反应方程式为:NH4++NO2-→NH4NO2→N2↑+H2O,反应生成的亚硝胺不稳定,在33℃左右即可发生分解,放出氮气. 1993年,Hoorold等人开发了一种催化脱除亚硝酸盐的方法[19].氢气在钯铝催化剂和铅(5%)铜(1125%)Al2O3催化剂的作用下将亚硝酸盐氮还原成氮气(98%)和氨.该方法可将初始浓度为100mg/L的硝酸根完全脱除.该工艺可在通常地下水的条件下进行(10℃,pH值为6～8),并且易于自动化和操作,适于小型水处理.413 膜分离法[20]膜分离法包括反渗透和电渗析两种.反渗透膜对硝酸根无选择性,但各种离子的脱除率与其价数成正比.常用的反渗透膜主要是醋酸酯膜,也可使用聚胺酯膜和其它复合膜.反渗透在除去亚硝酸盐的同时也将除去其它的无机盐,因此反渗透法将降低出水的矿化度.电渗析和反渗透的脱硝效率差不多,但电渗析脱硝法只适用于软水. 膜分离法适用于小型供水设施,其缺点是费用高(尤其是电渗析法),产生浓缩废盐水,存在二次污染问题.414 离子交换法[21] 离子交换法是一种借助于离子交换剂上的离子和水中的离子进行交换而除去水中有害离子的方法.在工业用水的处理中,它占有极重要的位置,用以制取软水或纯水,在工业废水处理中,主要用以回收贵金属离子,也用以放射性废水和有机废水的处理. 采用离子交换法,具有去除率高、可浓缩回收有用物质、操作控制容易等优点.但目前应用范围还受到离子交换剂品种、性能、成本的限制;对预处理要求较高,离子交换剂的再生和再生液的处理有时也是一个难题.415 生化处理法[22] 传统的生化处理方法主要分为好氧生物处理方法和厌氧生物处理方法两种,并早已在国内外得到广泛的应用,也是目前最有效的处理方法之一,特别是在废水处理方面正起着越来越重要的作用. 厌氧生物处理法,是在无氧的条件下由兼性厌氧菌和专性厌氧菌来降解污染物的方法,主要用来处理有机污染物,已有一百年的历史,但由于与好氧法相比,存在着处理时间长、出水水质差等缺点,从而使其应用受到限制,发展缓慢. 好氧生物处理法主要有活性污泥法和生物膜法两大类.活性污泥法是水体自净的人工强化方法,是一种依靠在曝气池内呈悬浮、流动状态的微生物群体的凝聚、吸附、氧化分解等作用来去除污水中有机物的方法.生物膜法则是土壤自净的人工强化方法,是一种使微生物群体附着于某些载体的表面上呈膜状,通过与污水接触,生物膜上的 4 01 郑州大学学报(工学版) 2002年© 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 微生物摄取污水中的有机物作为营养并加以代谢,从而使污水得到净化的方法. 由于常规的活性污泥工艺过程硝化作用不完全,反硝化作用几乎不发生,总氮(TKN)的去除率约在10%～30%之间[23].因此,对于含氮工业废水或不合格饮用水,若采用常规的活性污泥法处理,出水中的有害物质含量很难达标.这就促使人们对传统的活性污泥工艺流程进行改造,以提高其效率.最近的一些研究表明:生物脱氮过程中出现了一些超出人们传统认识的新现象,如硝化过程不仅由自养菌完成,异养菌也可以参与硝化作用[24];某些微生物在好氧条件下也可以进行反硝化作用[25],这些现象的发现为水处理工作者设计处理工艺提供了新的理论和思路.并开发出了如下一些实用可行的生物脱氮新工艺. 由荷兰Delft技术大学开发的SHARON脱氮新工艺[26] (SingleReactorforHighActivityAmmoniaRemovalOverNitrite),其基本原理为简捷硝化-反硝化,即将氨氮氧化控制在亚硝化阶段,第一步是由亚硝化菌将氨氮转化为亚硝酸盐,亚硝化菌包括亚硝酸盐单胞菌属和亚硝酸盐球菌属.第二步是由硝化菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐,硝化菌包括硝酸盐杆菌属、螺旋菌属和球菌属.这类菌利用无机碳化物如CO3 2- ,HCO3- 和CO2作碳源,从 NH3,NH4+ 或NO2-的氧化反应中获得能量,两步反应均需在有氧条件下进行.生成的NO3- 由反硝化菌在缺氧条件下还原成N2或氮氧化合物. 1990年,荷兰Delft技术大学Kluyver生物技术实验室开发出ANAMMOX工艺[27] (AnaerobicAmmoniumOxidation),即在厌氧条件下,以NO3-或NO2-为电子受体,将氨转化为N2.最近的研究表明,NO2-是一个关键的电子受体,由于该菌是自养菌,因此不需要添加有机物来维持反硝化,发生的反应可能为: 5NH4++3NO3-→4N2+9H2O+2H+,NH4++NO2-→N2+2H2O. Hippen等人报道了一个适用于处理高浓度含氮废水的新工艺(De2ammonification工艺).该工艺中涉及到的微生物目前尚不太清楚,工艺的关键是控制供氧.Muller等人也报道过自氧硝化污泥在非常低的氧压力下(1kPa或气相中约有210%的O2)可以产生氮气.当溶解氧压力在013kPa时,氨的最大转化率达58%,该过程还未实现稳定和可行的工艺设计. 另外,近年来科学家也开发出了一些多种处理方法共用的新型水处理工艺,例如生物活性碳法,该方法已被世界上许多国家采用,尤其在西欧,应用更为广泛.应用实践证明,该工艺具有微生物和活性炭的叠加和协同作用,对于亚硝酸盐亦有较好的处理效果.除此之外的生物接触氧化法、投料活性污泥法,均兼有活性污泥法和生物膜法特点,由于它们具有许多优点,因此也受到人们的重视. 5 结束语由于水中亚硝酸盐对环境及人类的危害已得到人们的共识,其处理技术的研究也必将愈来愈受到人们的重视.综观国内外研究现状,笔者认为这些去除饮用水中NO2-的方法都或多或少地存在不足之处. (1)化学氧化法具有设备简单、处理费用低的优点,但无法将水中的氮彻底去除,对于含量较低、处理量较少的地下深水中亚硝酸盐的处理,该法不失为理想之选,特别是采用高效臭氧氧化法,更具有其不可比拟的优越性. (2)化学还原法尽管可将亚硝酸根还原为无害的氮气,但其反应需在较高温度下进行,运行费用较高,效率较低,现有的技术根本无法将亚硝酸盐彻底脱除. (3)膜分离、离子交换及其它的物理方法是将亚硝酸盐集中于介质或废液中,而去除的亚硝酸盐又毫无变化地返回环境中,易造成二次污染.另外这些方法对亚硝酸盐不是选择性去除,其它可能需要的物质也被去除,且投资较大. (4)虽然生物法具有高效低耗的特点,但其庞大的投资使得该工艺目前仅应用大型的污水处理工程中,对于小型的饮用水处理工程,还没见有文献报道.另外该方法还存在一些其它问题,如生物处理通常较慢且需回流,细菌的存活与生长易受温度和其它因素影响,并且处理过程中还产生大量生物污泥. (5)从研究的角度看,许多基本问题尚不够清楚,例如:在动力学研究方面,基本上还停留在半经验的基础上,所建立的动力学模型往往仅针对某个具体的反应,缺乏普遍的指导意义.因此需要加强基础学科的研究,并需要进一步优化现有的工艺和开发的新工艺,特别是电化学及化学催化氢化还原亚硝酸盐的工艺应引起关注. 5 01第4期杨家澍等水中亚硝酸盐净化处理研究进展 © 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 。