生物法除去廢水中硝酸鹽的研究進展
摘要:廢水中的硝酸鹽給人類及動物帶來了不利的影響而受到日益重視,生物反硝化脫氮法可以很好地將硝酸鹽化合物還原為對人類無害的氮氣。首先敘述水污染物硝酸鹽以及由其引起的一系列問題,然后再討論除去硝酸鹽的各種方法和研究進展,最后,介紹一種有效的處理各種不同含氮廢水的方法——生物電化學脫氮法。
關(guān)鍵詞:水,廢水,生物電化學,生物脫氮
水在人的日常生活中占有極其重要的地位[ 1 ],伴隨著人類社會的快速發(fā)展,人們對水資源的需求量越來越大。人類社會的快速都市化,以及工業(yè),農(nóng)業(yè)的發(fā)展都給周圍環(huán)境特別是水資源帶來了很多的污染,這使得人們對水資源的占有量大打折扣。水資源中的污染物種類很多,典型例子是含氮化合物,這些污染物排放進環(huán)境時會引起一系列的問題,如河流的富營養(yǎng)化,水質(zhì)惡化,對人類和動物的潛在威脅[ 2 ]。含氮化合物的其中之一是硝酸鹽,雖然其本身不會對人類構(gòu)成威脅,然而其在人胃腸道會轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽,或者通過還原而轉(zhuǎn)化成亞硝酸化合物[ 3 ]。研究者正致力于從水資源、水產(chǎn)養(yǎng)殖、工業(yè)廢水中除去硝酸鹽。
1 含硝酸鹽的水及廢水
1. 1 水資源中的硝酸鹽
飲用水中的硝酸鹽是一種有害的污染物,在胃中其可以還原為亞硝胺而引起胃癌[ 4 ]。此外,硝酸鹽給嬰兒及孕婦帶來了一定的危險性,孕婦食用一定的硝酸鹽,然后硝酸鹽在胎兒的胃里還原為亞硝酸鹽。硝酸鹽和血液中的血紅素反應(yīng),使血紅蛋白轉(zhuǎn)化為高鐵血紅蛋白,后者不能運輸氧氣進入細胞組織。這導(dǎo)致嬰兒的皮膚呈現(xiàn)藍顏色,稱為高鐵血紅蛋白癥或藍嬰綜合癥。硝酸鹽通過以下方式污染水資源 (包括地表和地下水 ):許多研究者報道稱地下水的污染首先是由農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的,由于肥料的廣泛使用,全世界的硝酸鹽污染物不斷增長,地表地下水中的其余硝酸鹽來自于無控制的地面水排放、家庭和工業(yè)廢棄物、垃圾以及來自農(nóng)場的部分動物排泄物[ 5 ]。
地下水中的硝酸鹽引起了很嚴重的問題,導(dǎo)致印度、日本、中國、美國、英國以及一部分歐洲國家不能直接使用地下水資源。為了保護消費者,避免攝入高劑量的硝酸鹽,美國、加拿大、世界衛(wèi)生組織已經(jīng)制定標準,規(guī)定飲用水中硝酸鹽質(zhì)量濃度ρ(NO3- N )不得超過50 mg•L- 1。同時,美國環(huán)保署和世界衛(wèi)生組織已經(jīng)規(guī)定飲用水中的最大污染量ρ(NO3- N )為10 mg•L- 1,歐洲規(guī)定飲用水中最大污染物量ρ(NO3- N )為12 mg•L- 1。1. 2 海洋生物養(yǎng)殖,水產(chǎn)養(yǎng)殖中的硝酸鹽水產(chǎn)養(yǎng)殖或海洋養(yǎng)殖都伴隨有氨的產(chǎn)生,而氨會引起嚴重的問題,如口感不好及對動物有害
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