生物法除去废水中硝酸盐的研究进展
摘要:废水中的硝酸盐给人类及动物带来了不利的影响而受到日益重视,生物反硝化脱氮法可以很好地将硝酸盐化合物还原为对人类无害的氮气。首先叙述水污染物硝酸盐以及由其引起的一系列问题,然后再讨论除去硝酸盐的各种方法和研究进展,最后,介绍一种有效的处理各种不同含氮废水的方法——生物电化学脱氮法。
关键词:水,废水,生物电化学,生物脱氮
水在人的日常生活中占有极其重要的地位[ 1 ],伴随着人类社会的快速发展,人们对水资源的需求量越来越大。人类社会的快速都市化,以及工业,农业的发展都给周围环境特别是水资源带来了很多的污染,这使得人们对水资源的占有量大打折扣。水资源中的污染物种类很多,典型例子是含氮化合物,这些污染物排放进环境时会引起一系列的问题,如河流的富营养化,水质恶化,对人类和动物的潜在威胁[ 2 ]。含氮化合物的其中之一是硝酸盐,虽然其本身不会对人类构成威胁,然而其在人胃肠道会转化成亚硝酸盐,或者通过还原而转化成亚硝酸化合物[ 3 ]。研究者正致力于从水资源、水产养殖、工业废水中除去硝酸盐。
1 含硝酸盐的水及废水
1. 1 水资源中的硝酸盐
饮用水中的硝酸盐是一种有害的污染物,在胃中其可以还原为亚硝胺而引起胃癌[ 4 ]。此外,硝酸盐给婴儿及孕妇带来了一定的危险性,孕妇食用一定的硝酸盐,然后硝酸盐在胎儿的胃里还原为亚硝酸盐。硝酸盐和血液中的血红素反应,使血红蛋白转化为高铁血红蛋白,后者不能运输氧气进入细胞组织。这导致婴儿的皮肤呈现蓝颜色,称为高铁血红蛋白症或蓝婴综合症。硝酸盐通过以下方式污染水资源 (包括地表和地下水 ):许多研究者报道称地下水的污染首先是由农业生产造成的,由于肥料的广泛使用,全世界的硝酸盐污染物不断增长,地表地下水中的其余硝酸盐来自于无控制的地面水排放、家庭和工业废弃物、垃圾以及来自农场的部分动物排泄物[ 5 ]。
地下水中的硝酸盐引起了很严重的问题,导致印度、日本、中国、美国、英国以及一部分欧洲国家不能直接使用地下水资源。为了保护消费者,避免摄入高剂量的硝酸盐,美国、加拿大、世界卫生组织已经制定标准,规定饮用水中硝酸盐质量浓度ρ(NO3- N )不得超过50 mg•L- 1。同时,美国环保署和世界卫生组织已经规定饮用水中的最大污染量ρ(NO3- N )为10 mg•L- 1,欧洲规定饮用水中最大污染物量ρ(NO3- N )为12 mg•L- 1。1. 2 海洋生物养殖,水产养殖中的硝酸盐水产养殖或海洋养殖都伴随有氨的产生,而氨会引起严重的问题,如口感不好及对动物有害
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