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(xiàn)選擇性吸附硝酸根

項目背景

近年來由于農(nóng)業(yè)活動及排污物的影響，部分地表水源水中硝酸鹽含量呈現(xiàn)明顯的增加趨勢，硝酸鹽污染成為地下水和飲用水領(lǐng)域關(guān)注的熱點問題之一。

硝酸鹽是有氧環(huán)境中穩(wěn)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(chǎn)物，其本身并無害，但其在人體內(nèi)可被微生物細菌還原為亞硝酸鹽，從而對人體產(chǎn)生危害。

為此許多國家和地區(qū)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(wèi)生組織(WHO)規(guī)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(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2022)規(guī)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(jīng)濟有效的方法，投資與運行費用低，適合大規(guī)模生產(chǎn)。現(xiàn)有的生物反硝化法工藝復(fù)雜、運行管理要求高、反硝化速度慢、所需反應(yīng)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(chǎn)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(shè)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(chǎn)率高、產(chǎn)水pH 低,另外用RO工藝處理地下水時會產(chǎn)生大量濃縮水，而且由于反滲透膜截留率高,容易產(chǎn)生膜污染問題。

電滲析除硝酸鹽具有自動化程度高,產(chǎn)品水質(zhì)穩(wěn)定,無需添加化學(xué)藥劑等優(yōu)點,但去除效率相對較低,一般在50%左右,且廢水產(chǎn)率、設(shè)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(guī)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(fā)生交換而被樹脂吸附。具有簡單、高效、樹脂經(jīng)再生后可重復(fù)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(shù)團隊根據(jù)項目實際情況，結(jié)合當(dāng)時《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)對硝酸鹽含量的標(biāo)準(zhǔn)，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(xiàn)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(xiàn)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(fā)生交換而去除，樹脂交換飽和后用NaCl溶液再生。而常規(guī)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(yōu)先交換水中硫酸根，造成樹脂再生頻繁，產(chǎn)水中氯離子含量增高，出水水質(zhì)穩(wěn)定性差，樹脂交換容量低甚至在使用過程中會出現(xiàn)“雪崩”現(xiàn)象（樹脂產(chǎn)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(guī)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(yōu)勢就在于它可以優(yōu)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(shù)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-

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(wěn)定達標(biāo)。同時也是低于現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2022)中對硝酸鹽含量要求的10mg/l。