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飲用水中的硝酸鹽

美國環(huán)保局（EPA）乃至公眾擔(dān)心飲用水中的營養(yǎng)物質(zhì)（例如含氮和磷的物質(zhì)）含量過高,，會危及公共健康，這就使得水處理廠必須改進(jìn)處理工藝,。對致力于滿足法規(guī)規(guī)定的氮含量限值的水處理廠來說,，如何降低來自徑流、肥料,、污水,、發(fā)電廠、化學(xué)品廠的含氮化合物的濃度始終是個難題,。當(dāng)飲用水中的含氮量過高時,，配水系統(tǒng)就會被富營養(yǎng)化，成為細(xì)菌的滋生地,。硝酸鹽危害嬰兒,、孕婦、酶缺乏癥患者的健康,，降低他們的血液送氧能力^1,2,。美國環(huán)保局規(guī)定的飲用水中的硝酸鹽濃度限值為10 ppm，亞硝酸鹽濃度限值為1 ppm²,。工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的廢物和人類的排泄物排放到環(huán)境中,，地表水和地下水中的硝酸鹽含量越來越高，例如在美國加州的地下水井中就檢測到高濃度的硝酸鹽,。因此,，脫硝（脫氮）就成為水處理工藝的一個重要環(huán)節(jié)。

生物脫硝

脫硝是通過添加碳源（也稱為電子供體，例如源流中的甲醇,、乙醇,、MicroC^®、乙酸,、糖漿,、碳等），將硝酸鹽還原成氮?dú)獾倪^程³,。生物脫硝是其中一種脫硝方法,，就是用厭氧細(xì)菌來消化碳源，從而降低硝酸鹽含量³,。與常規(guī)過濾和泥漿脫硝相比,，生物脫硝有諸多優(yōu)點(diǎn)，例如生物脫硝可以在連續(xù)過程中進(jìn)行,，且無需去除固體顆粒,。生物脫硝對能源的需求極低，占用的工作面積小,，還可以通過提高碳源的利用率來不斷優(yōu)化脫硝工藝,。當(dāng)細(xì)菌消耗掉硝酸鹽之后，氮?dú)獗銖乃幚沓刂信懦?，就可以對脫硝后的水進(jìn)行最終處理，然后將其送到配水系統(tǒng)中,。這種生物處理方法也可以用來去除其它污染物,，如鉻酸鹽、高氯酸鹽,、硒等,。

TOC分析法的優(yōu)勢

生物脫硝的關(guān)鍵在于優(yōu)化碳源的用量。世界衛(wèi)生組織在關(guān)于去除硝酸鹽的文獻(xiàn)中說,，“控制碳源用量對工藝操作至關(guān)重要,，可以使用在線型分析儀來監(jiān)測處理后的水中的殘留物濃度"⁴。在進(jìn)行脫硝時,，如果用碳量不夠,，就無法將硝酸鹽全部還原成氮?dú)猓€會在水中留下大量的亞硝酸鹽和氮氧化物,。相反,，如果用碳量過高，細(xì)菌就會進(jìn)而分解水中其它化學(xué)物質(zhì),，例如分解硫酸鹽,，產(chǎn)生硫化氫氣體，不但氣味難聞，還會造成有害后果,。如果出水中有大量的細(xì)菌或碳,，就會提高生物需氧量（BOD，Biological Oxygen Demand）,，增加有機(jī)消毒副產(chǎn)物（DBP,，Disinfection Byproduct）的前體。

TOC在線分析法能夠?qū)崟r顯示用碳量和除氮量之間的關(guān)系變化和偏差,。此分析法不僅可以保證水中的硝酸鹽和有機(jī)物含量降到Z低，還能節(jié)省操作設(shè)備所需的時間,、資源,、化學(xué)品、資金,。連續(xù)監(jiān)測法允許操作人員根據(jù)情況變化來及時調(diào)整工藝,，而無需將樣品送到第三方實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析，因而具有省時省力的優(yōu)點(diǎn),。

圖1：生物脫硝流程示意圖

采用TOC在線分析法后,，就不必再根據(jù)出水中的硝酸鹽/亞硝酸鹽的濃度來猜測碳源的使用效率。用此方法來監(jiān)測脫硝結(jié)果還有一大優(yōu)點(diǎn),，就是能夠同下游水處理廠的工藝相匹配,。對飲用水進(jìn)行TOC分析，有助于水廠達(dá)到美國環(huán)保局對TOC去除率,、DBP監(jiān)測,、工藝優(yōu)化的規(guī)定指標(biāo)。隨著社會對經(jīng)濟(jì)飲用水的需求不斷提高,、水資源相對減少,、人們的污染防范意識越來越強(qiáng)，水處理廠有必要優(yōu)化工藝,，以便高效去除水中的營養(yǎng)物質(zhì)和有機(jī)污染物,。