硝酸盐的去除工艺概述

一、硝酸盐废水来源

硝酸盐废水的来源多样，主要来自于工业生产和日常生活。在工业生产中，机械、化工、电镀、光伏等行业常常大量使用硝酸或硝酸盐作为原材料或辅助剂，直接导致废水中硝酸盐含量较高。而食品、皮革、造纸、化肥等行业则通过使用大量的含氮有机物，使得废水在分解过程中间接产生硝酸盐污染。

二、硝酸盐废水特点

硝酸盐废水的一个显著特点是其溶解度高，稳定性好，这使得传统的简单的水处理技术，如石灰软化、过滤等工艺难以将其除去。此外，硝酸盐在水中存在时，其浓度往往受到硫酸盐等因素的影响，这给硝酸盐的去除带来了额外的挑战。

三、硝酸盐的去除工艺

硝酸盐的去除工艺多种多样，各有适用场景和技术特点。本文主要介绍如下工艺，包括化学脱氮、反渗透、电渗析、离子交换、生物脱氮等。

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+8F(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。

2、反渗透

通过半透膜截留硝酸盐及其他溶解性离子，出水水质高，同步去除多种污染物（如Ca²⁺、Cl⁻）等。当进水硝酸盐浓度为18～25mg/L，连续运行1000h，硝酸盐去除率达65%。

3、电渗析

电场驱动硝酸根离子定向迁移无需化学试剂，水回收率高。维护复杂，对电导率敏感，成本较高。

4、离子交换

离子交换法去除硝酸盐的原理是：溶液中的NO3-通过与离子交换树脂上的Cl-或HCO3-发生交换而去除。树脂交换饱和后用NaCl或NaHCO3溶液再生。

一般地，阴离子交换树脂对几种阴离子的选择性顺序为：

HCO3-＜Cl-＜NO3-＜SO42-

因此，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。

5、生物脱氮

反硝化菌将硝酸盐通过生物代谢过程及呼吸作用还原为氮气。该方法无论是反应中还是反应后均不会产生有毒物质，且运行成本较低，不需要添加大量药剂，且有多种变形工艺，可根据不同水质要求更改反应顺序及流程，唯一缺点是效率太低，想要处理水中氮元素到较低水平往往需要很大的反应池及较长的停留时间。

综上所述，离子交换，生物脱氮和反渗透是去除水中NO3-N的常用方法，已获得实际应用。离子交换技术适用于处理溶解性有机物较低的地下水。有机物的存在会污染离子交换树脂和反渗透膜。当水中总溶解性固体TDS＜500mg/L，SO42-＜300mg/L时，可选用离子交换工艺。当水中TDS＞1000mg/L时，可选用反渗透或电渗析法。随着排放标准的趋严，硝酸盐的去除采用的组合工艺也经常用在实践中，相信在不久将会有更先进的技术来升级迭代。