飲用水除硝酸鹽技術

飲用水除硝酸鹽技術

項目名稱

北京某地下水除硝酸鹽項目，出水未檢出

工藝選擇

兩處水源，運行方式為一用一備

工藝原理

樹脂官能團耐受硫酸鹽、氯離子的干擾，實現選擇性吸附硝酸根

項目背景

近年來由于農業活動及排污物的影響，部分地表水源水中硝酸鹽含量呈現明顯的增加趨勢，硝酸鹽污染成為地下水和飲用水領域關注的熱點問題之一。
硝酸鹽是有氧環境中穩定的含氮化合物形式，也是含氮有機物通過無機化分解的產物，其本身并無害，但其在人體內可被微生物細菌還原為亞硝酸鹽，從而對人體產生危害。

為此許多國家和地區都對飲用水中硝酸鹽濃度做了一定的限制,其中,歐盟和世界衛生組織(WHO)規定飲用水中的硝酸鹽氮濃度不能超過11.3mg/L;我國《生活飲用水衛生標準》(GB5749-2022)規定飲用水中硝酸鹽氮含量不得超過10mg/L。

目前用于去除地下水中硝酸鹽的方法有生物反硝化法、反滲透(RO)法、電滲析和離子交換法等。

生物反硝化法是目前已投入使用的較為經濟有效的方法，投資與運行費用低，適合大規模生產?，F有的生物反硝化法工藝復雜、運行管理要求高、反硝化速度慢、所需反應器體積龐大，且地下水不可避免地會受到殘留反硝化碳源、反硝化菌及其代謝產物的污染。

反滲透RO工藝運用各種合成聚合物使水分子通過，而使污物截流，對硝酸鹽的去除效果好、設備成熟、自動化程度高,但RO裝置投資較高、運行成本高、廢水產率高、產水pH 低,另外用RO工藝處理地下水時會產生大量濃縮水，而且由于反滲透膜截留率高,容易產生膜污染問題。

電滲析除硝酸鹽具有自動化程度高,產品水質穩定,無需添加化學藥劑等優點,但去除效率相對較低,一般在50%左右,且廢水產率、設備投資、膜的替換及電耗成本均較高。

離子交換法同樣也適用于大規模水處理，將被污染的原水通過含有強堿陰離子交換樹脂的樹脂床，硝酸根離子與樹脂中的氯離子或者碳酸氫根離子發生交換而被樹脂吸附。具有簡單、高效、樹脂經再生后可重復使用、投資和運行費用相對較低等特點。

該地下水除硝酸鹽項目，采用離子交換法來去除地下水中的硝酸鹽。

項目概況

北京某地下水除硝酸鹽項目處理水量是70m3/h，入水硝酸鹽的含量為 22mg/l，要求硝酸鹽要小于 20mg/l。

科海思技術團隊根據項目實際情況，結合當時《生活飲用水衛生標準》(GB5749-2006)對硝酸鹽含量的標準，采用兩處水源，一用一備的運行方式，通過樹脂官能團耐受硫酸鹽、氯離子的干擾，實現選擇性吸附硝酸根。這種工藝的特點在于可以在去除硝酸鹽的同時實現變頻供水。

一般而言離子交換法去除硝酸鹽是使溶液中的NO3-通過與離子交換樹脂上的Cl-發生交換而去除，樹脂交換飽和后用NaCl溶液再生。而常規的陰離子交換樹脂對幾種陰離子的選擇性順序為：HCO3-＜Cl-＜NO3-＜SO42-，對硝酸鹽沒有選擇性，優先交換水中硫酸根，造成樹脂再生頻繁，產水中氯離子含量增高，出水水質穩定性差，樹脂交換容量低甚至在使用過程中會出現“雪崩”現象（樹脂產水硝酸鹽含量突然爆表或高于進水含量）。

換言之，樹脂幾乎交換了水中的所有的硫酸鹽后，才與水中的硝酸鹽交換，硫酸鹽的存在會降低樹脂對硝酸鹽的去除能力。因此，用常規的處理含硫酸鹽水中的硝酸鹽是困難的。

基于這一難題，科海思選用Tulsimer®A-62MP除硝酸鹽特種樹脂，其優勢就在于它可以優先交換硝酸鹽，對硝酸鹽的交換容量不受水中硫酸鹽的影響。在樹脂官能團NR3+中的氮原子周圍增加碳原子數目可以提樹脂對硝酸鹽的選擇性，

A-62MP“硝酸鹽的選擇性”是指樹脂保留比其他任何離子包括硫酸鹽離子更強的親和力。各種功能組合后放入對硝酸鹽有選擇性的陰離子交換樹脂。它對硝酸鹽的選擇性順序依次為：HCO3-＜Cl-＜SO42-＜NO3-

工藝流程圖

最后項目驗收，硝酸鹽含量從入水的22mg/l，做到了未檢出，遠低于要求的20mg/l，并且出水穩定達標。同時也是低于現行標準《生活飲用水衛生標準》(GB5749-2022)中對硝酸鹽含量要求的10mg/l。

Tulsimer ®A-62MP優勢

1、除硝酸鹽樹脂處理精度，各種廢水中總氮含量可做到1ppm，穩定達標地表三；

2、吸附量大，對于硝酸鹽（以N計）的飽和吸附容量能夠達到10g/l以上；

3、樹脂優先交換硝酸鹽，對硝酸鹽的交換容量不受水中硫酸鹽含量的影響；

4、是食品材料，可以用于飲用水、地下水、礦泉水等硝酸鹽氮的深度去除；

5、能對低濃度廢水進行深度處理，濃縮比，解決低濃度廢水處理難題；

6、模塊組件形式，自動化程度，操作簡單。

Tulsimer ®A-62MP參數