硝酸盐对地下水的污染.ppt

12/16/2019,有关硝酸盐对地下水的污染,高士艳2120131273,12/16/2019,主要内容,硝酸盐对地下水污染的危害地下水中硝酸盐的来源地下水中去除硝酸盐的方法,一、硝酸盐对地下水污染的危害,在人体内经亚硝酸盐还原菌变成亚硝酸盐还可以与仲胺作用生成亚硝胺。“蓝婴症”。与多种病症如食管癌、胃癌、甲状腺肿瘤等有关。含量过高会干扰机体对维生素A的利用，导致维生素A的缺乏症，而且可以导致血质下降抑制中心迷走神经，导致心动过速。,美国饮用水标准公共卫生部门规定，饮用水中硝酸盐氮的含量不得超过10mg/l，我国GB/T14848-93地下水水质三类饮用水标准中规定硝酸盐含量不得超过20mg/l。,主要内容,硝酸盐对地下水污染的危害地下水中硝酸盐的来源地下水中去除硝酸盐的方法,二、地下水硝酸盐的来源,过量化肥、农药的使用,生活污水任意排放及粪便的渗入,有机氮,微生物,氨化作用,氨,氨基酸,亚硝酸菌,亚硝酸盐,硝酸盐,硝酸菌,工业污水的排放,大气氮氧化物的干湿沉降,氮在地下水中存在的形态及其转化,存在形态：“三氮”转化：矿化-吸附、固化、硝化。,主要内容,硝酸盐对地下水污染的危害地下水中硝酸盐的来源地下水中去除硝酸盐的方法,三、地下水中去除硝酸盐的方法,一、物理化学方法：主要有蒸馏法、离子交换法、反渗透法（1）蒸馏法原理：将废水加热变成水蒸气，再将蒸汽冷凝，根据各物的沸点不同从而去除硝酸盐。缺点：费用高、去除不具有选择性，并且要将水先由液相变成气相，再由气相变成液相，所以非常耗时，基本上不采用。,（2）离子交换法原理：在离子交换柱内借助于阴离子交换机上的同性离子，通常是Cl-或者HCO3-和水中的硝酸根离子进行交换反应，从而达到脱氮的效果。优点：硝酸根去除率高、设备简单、操作易于控制。常用于小型或中型水处理厂中。缺点：树脂需要再生、且再生频繁，去除不具有选择性，产生含有高浓度的硝酸盐、硫酸盐等废水，后处理困难。,（3）反渗透方法（RO）,原理：在一定的压力下,利用只允许水分子通过的半透膜将水分子与水中的其他物质分离实现水的净化。缺点：运行费用高、产生的浓缩液需要处理，还会去除地下水中有益的物质，在实际应用中受到一定的限制。,二、化学方法,化学方法是一种比较经济的去除地下水中硝酸盐的方法。原理是利用还原剂水中的硝酸盐还原。迄今为止，人们采用还原剂主要有铁粉、铝粉、氢气以及甲酸和甲醇等。（1）由于铁粉来源广泛、价格低廉、反应速度快，因此采用的比较多。下面是反应原理。NO3+Fe+2H3O+=NO2-+3H2O+Fe2+2NO+5Fe+12H2O=N2+18H2O+5Fe2+NO3+6H2O+8e=NH3+9OH4Fe+NO3-+10H3O+=4Fe2+NH4+13H2O从反应得到的产物看，可能是NO2-、NH3、N2，而前两种副产物在饮用水中是不希望出现的，容易带来二次污染，反应过程中还要严格控制PH值。这也是这种方法得到限制的主要原因。,（2）铝作为还原剂,主要反应如下：2AL+NO3+3H2O=3NO2-+AL(OH)32AL+NO2-+5H2O=NH3+2AL(OH)3+OH-2AL+2NO2-+4H2O=N2+2AL(OH)3+2OH-有研究表明在AL粉投加量为300mg/l时，控制反应温度是25，PH为10.7，浓度为20mgN/L的硝酸盐最大去除率达到62，产物以N2为主。和铁还原一样，铝还原也存在需要精确控制反应ph和主要反应产物有氨氮和亚硝酸盐，且铝粉对人身体有害，可能导致脑损失。,（3）化学催化反硝化法,主要是采用氢气作为还原剂，以Pb-Cu复合金属为催化剂的催化还原方法。主要反应如下：NO3+H2=H2O+NO2-2NO2-+4H2=3H2O+2OH-+N22NO2-+6H2=4OH-+2NH4-化学催化反硝化的反应效率较高，反应器的结构比较简单，但是催化剂的活性和对氢气的选择性生成是该技术的难题。另外催化剂的分离回收也是一个需要解决的问题。,三、生物反硝化方法,生物反硝化法是指硝酸盐氮（NO3-N）或者亚硝酸盐（NO2-N）,缺氧或者厌氧条件下，被微生物还原转化成氮氧化物或者氮气（N2）的过程。有异位生物脱氮法、原位生物脱氮法两种。,（1）异位生物脱氮法,这种技术是指将地下水抽出来，在人工制作的生物反应器内利用微生物反硝化的作用脱氮。可分为异养菌脱氮法和自养菌脱氮法。异养菌脱氮法需要向水中投加乙醇、醋酸等有机碳源作为反硝化菌的食料。C6H12O6+12NO3-6H2O+6CO2+12NO2-+能量CH3COOH+8NO3-6H2O+10CO2+4N2+8OH-+能量这种方法由于是在反应中随细胞的合成进行的，还需要考虑繁殖的脱氮菌剩余污泥处理。,自养菌脱氮不需要向反应器中投加有机质，利用氮气、还原态硫和二氧化碳等无机物作为氢供体。硫自养反硝化方程式是：5S+6KNO3+2H2O3N2+K2SO4+4KHSO4,（2）原位生物脱氮法,原位生物脱氮技术是直接在原位会受到硝酸盐污染的地下水体进行生物修复，不作任何方式的运输和抽提。这种处理方法的费用，是随地下水位的加深而显著增加的，且所加介质很难均匀的分布在地下蓄水层中，控制地下水的水流方向困难。使用这种方法必须对地下水的水质情况、水动力系统和有关的水质资料有一定的掌握，所以该方法只限于某些地质条件较好、地下水污染面积并不大的地区。,渗透反应墙（PRB）是指在污染水原位上设置一个填充有活性反应介质的反应屏障区，当地下水通过该反应区屏障区时，污染物介质依靠自然水力运输通过预先设计好的介质，介质对溶解的有机物、金属及其他污染物进行降解、吸附、沉淀等。,最后，硝酸盐对地下水的研究方面中，主要还是停留在调查和保护方面，针对实际工程中可采用的可行性方法比较少，由于地下水特殊的地理环境、地质环境和特殊的水流。给治理造成了很大的难度。希望，对这方面感兴趣的同学能够更深入的去研究调查。,谢谢！,