اهمیت حذف نیترات از آب و فاضلاب
نیتریت و نیترات بخش های اصلی چرخه نیتروژن هستند که به طور طبیعی در آب یافت می شوند. وجود این ترکیبات نیتروژن معدنی به عنوان شاخص آلودگی آب و فاضلاب محسوب می شود. آنها می توانند از طریق آب آشامیدنی، غذا، هوا و خاک بر سلامت انسان تأثیر بگذارند. افزایش ورود پسماندهای صنعتی، انسانی و حیوانی به آب‌های زیرزمینی، افزایش شهرنشینی و همچنین کودهای کشاورزی، اکسیداسیون آمونیاک در خاک و استفاده بیش از حد از منابع آب زیرزمینی باعث جاری شدن نیترات به آب، افزایش میانگین غلظت آن و به خطر افتادن ایمنی آب می شود.
غلظت بالای نیترات (بیش از 50 میلی گرم در لیتر) باعث جذب ید و پرکاری تیروئید و افزایش مرگ و میر نوزادان، دیابت دوران کودکی، فشار خون بالا، بیماری های قلبی عروقی، مشکلات عصبی، سقط جنین، بیماری به همین سبب حذف این ترکیب از منابع آب و فاضلاب از اهمیت وویژهای برخوردار است. در سال های اخیر روش های فیزیکی اسمز معکوس، الکترودیالیز، تبادل یونی و روش های زیستی برای حذف نیترات از آب و فاضلاب مورد استفاده گسترده ای قرار گرفته اند .
از جمله اثرات زیست محیطی نیترات می توان به ایجاد سمیت و پایین آوردن اکسیژن محلول در آب های پذیرنده اشاره نمود. یکی از پدیده هایی که مواد نیتروژنی در آب های پذیرنده به وجود می آورند رشد بیش ازحد جلبك ها است. اوتروفیکاسیون می تواند عمدتا به علت دنیتریفیکاسیون نیترات باشد. وقتی که نیترات احیاء شود، گازنیتروژن به صورت محصول نهایی تولید می شود. عامل مهم دیگری که روی زندگی آبزیان اثر می گذارد، وجود آمونیاک است. افزایش PH باعث تبدیل یون آمونیوم به آمونیاک می شود.
روش های حذف نیترات
با توجه به اثرات نیترات بر سلامتی انسان حذف آن از آب بسیار حائز اهمیت می باشد. مهمترين روش هاي کاهش نيترات آب، عبارت است از روش تبادل يوني، اسمز معکوس، جذب سطحي، الکتروشيميايي و روش زيستي که هرکدام از آن ها داراي مزيت ها و معایبی هستند.
روش تبادل یونی
روش تبادل يوني يک روش مؤثر، ساده و با هزينة نسبتاً کم است که بازدهي مناسبي به خصوص براي منابع آب با حجم کم دارد. اين روش شامل عبوردادن آب حاوي نيترات از بستر رزيني متشکل از رزين هاي مبادله کنندة آنيون است که طي آن، يون نيترات با کلريد مبادله مي شود و بازدهي حذف بيش از ۹۰ درصد دارد. رزين هاي تبادل کنندة آنيوني معمولاً حاوي گروه هاي عاملي تري متيل آمين و پلي آکريليک هستند. رزين هاي آنيوني استاندارد، سولفات هاي دوظرفيتي آبدوست را به نيترات تکظرفيتي آبگريز ترجيح مي دهند. ترجيح سولفات بر نيترات در رزين هاي تبادل آنيوني استاندارد به ظرفيت پايين جذب سطحي نيترات، خوردگي بيشتر و اثرات منفي بر سلامتي انسان با مقدار کلريد بيشتر در آب محصول منجر مي شود.
روش اسمز معکوس
در اين روش مولکول هاي آب از ميان غشا اسمز معکوس متراکم عبور داده مي شوند تا حلال و حل شونده از هم جدا شوند. اين فناوري علاوه بر نمک ها و يون ها، توانايي حذف مواد جامد معلق، مواد آلي، کلوئيدها، باکتري ها و ويروس ها را نيز دارد. براي توليد فشار اسمز معکوس به پمپ آب نياز است. وقتي فشار برابر با فشار اسمزي طبيعي محلول باشد، حلال جريان نم ييابد. اگر فشار کمتر از فشار اسمزي طبيعي محلول باشد، حلال از محلول رقيق به غليظ جريان مي يابد. درغيراين صورت حلال از غشا اسمز معکوس عبور مي کند؛ به طوري که در طرف مقابل محلول رقيق تشکيل شده و در سمت فشار، محلول غليظ تري تشکيل مي شود. واحدهاي اسمز معکوس در محدودة فشار ۳۰۰ تا psi ۱۵۰۰ مي توانند يون هاي نيترات آب را حذف کنند. غشاهاي مورد استفاده در اين فرايند معمولا از جنس استات سلولز، پلي آميدها و مواد کامپوزيتي ساخته مي شوند.
جذب سطحی
براي حذف مقادير کم آلاينده ها و يون هاي موجود در آب، از بستر جامد به عنوان جاذب، استفاده مي شود. سهولت کار و طراحي غيرپيچيده، جذب سطحي را به يک روش مقرون به صرفه براي حذف نيترات مبدل ساخته است. يک جاذب مناسب بايد قيمت پايين، ظرفيت جذب بالا و گزينش پذيري مناسب داشته باشد؛ ازاينرو مي توان زئوليت، کيتوسان، کربن فعال و پسماندهاي کشاورزي را جاذب هاي قابل اتکا در حذف نيترات از آب دانست.
انعقاد الکتریکی
روش انعقاد الکتريکي شامل اعمال جريان الکتريکي به سلول حاوي آند و کاتد کمکي است که در آن جريان، يک گونه انعقادي درجا در آند توليد مي کند. گونه هاي تشکيل شده با آلاينده ها يک مجموعه را تشکيل مي دهند و سپس رسوب مي کنند. معمولاً جنس الکترودهاي به کاررفته در اين فرايند از نوع آهن و آلومينيوم است. وقتي آهن و آلومينيوم به عنوان آند استفاده می شوند، آهن 3 بار مثبت و یا الومینیوم يا آلومینیوم 3 بار مثبت تشکیل شده با OH کاتدی واکنش مي دهد، هيدروکسيد فلز تشکيل شده منجر به جذب آلاينده مي شود. pH ، زمان، جنس الکترود، جريان الکتريکي، هدايت و ويژگي هاي هيدروديناميکي مهمترين عوامل مؤثر بر سيستم انعقاد الکتریکی هستند. ساده بودن، امکان تنظيم خودکار، کارايي بالا و داشتن صرفه اقتصادي از مهمترين مزيت هاي انعقاد الکتریکی است.
الکترولیز
دراين روش با استفاده از جريان مستقيم الکتريکي، يون ها از طريق غشا از محلول رقيقتر به محلول غليظ تر منتقل مي شوند. الکترودياليز با حذف گزينشي يون هاي غيرمطلوب از طريق يک غشا نيمه تراوا، آب را تصفيه مي کند. اين سيستم نيازمند آب تحت فشار psi ۷۵ –۵۰با پيش تصفيه است. معمولاً دستگاه الکترودياليز از واحد غشايي و سه محفظة الکترود رقيق، غليظ و الکترودها با حجم ۵۰۰ ميليليتر تشکيل مي شود. در قسمت غشايي، ۱۰ جفت غشاي تبادل کاتيون و آنيون با
سطح ۵۵ سانتيمترمربع براي هريک قرار دارد.
دیدگاه خود را ثبت کنید
تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟در گفتگو ها شرکت کنید.