انواع روش های حذف نیترات از آب آشامیدنی

حذف نیترات از آب و فاضلاب ، یکی از مهم ترین اقداماتی است که باید در هنگام تصفیه آب آشامیدنی صورت پذیرد. علت وجود نیترات در آب ، کودهای شیمیایی ، مواد شوینده ، پسماندهای آلی و … می باشد. این مقادیر خصوصاً در آب چاه بیشتر یافت می شوند.

حذف تیترات از آب چاه

مصرف عمده و گسترده کودهای شیمیایی در زمین های کشاورزی ، موجب می گردد تا نیترات موجود در این محصولات از طریق آب های سطحی وارد آب های زیرزمینی نظیر چاه ها گردند و دردسر درست نمایند.

به علاوه نیترات از راه های دیگری نیز وارد منایع آبی می گردد که در تصویر زیر این راه ها را مشاهده می نمایید:

آیا نیترات ، ترکیبی مضر است؟

نیترات از یک اتم نیتروژن و سه اتم اکسیژن تشکیل شده و با نام شیمیایی NO3 نمایش داده می شود. نیترات به عنوان یک ترکیب آلی به طور طبیعی و هم به صورت سنتتیک یافت می شود. نیترات در واکنش های شیمیایی متفاوت به نیتریت احیا می شود. نیترات تنها در صورتی برای بدن مضر است که به نیتریت تبدیل شود.

وجود نیترات بالا در آب آشامیدنی چه مضراتی برای بدن دارد؟

حذف نیترات از آب آشامیدنی از این رو حائز اهمیت است : مادامی که نیترات به نیتریت (در صورت از دست دادن اکسیژن) تبدیل می شود و از طریق آشامیدن آب وارد خون می گردد ، با هموگلوبین (Hb) ترکیب شده و به متاهموگلوبامین (metHb) تبدیل می گردد و سبب اختلال در فرآیند اکسیژن رسانی به بافت های بدن می شود. این موضوع خصوصاً برای کودکان زیر 3 سال بسیار خطرناک تر است و در برخی موارد می تواند منجر به بیماری Blue baby در کودکان گردد. بنا به توصیه پزشکان و تحقیقات صورت گرفته در این زمینه ، ویتامین C موجود در مواد غذایی و یا مکمل های آن می تواند اثرات مضر نیترات برای بدن را تا حدودی کاهش دهد.

میزان استاندارد نیترات موجود در آب چقدر است؟

در اکثر استانداردهای آب آشامیدنی در جهان ، مصرف بلند مدت آب آشامیدنی به همراه نیترات با غلظت بالاتر از 10 میلی گرم به هیچ وجه توصیه نمی شود. غلظت نیترات در آب های آشامیدنی به دو شکل اندازه گیری می گردد. در این دو شکل میزان غلظت نیتروژن و غلظت نیترات مورد محاسبه قرار می گیرد. البته لازم به ذکر است در برخی از کشورها غلظت کمتر از 50 میلی گرم برای نیترات به عنوان حد مجاز در آب های آشامیدنی لحاظ می گردد.

روش های حذف نیترات از آب آشامیدنی

لازم به ذکر است در پکیج تصفیه آب و فاضلاب ، منظور از حذف نیترات ، کاهش این ترکیب بوده و هدف اصلی رساندن غلظت موجود نیترات در آب به اندازه استاندارد جهانی (پایین تر از 45 میلی گرم بر لیتر) می باشد.

چندین روش برای حذف نیترات از آب وجود دارد که عبارتند از :

آب شیرین کن اسمز معکوس (RO)
تبادل یونی (IX)
الکترودیالیز (ED)
تکنولوژی های بیولوژیکی

هر کدام از این تکنولوژی ها مزایا و معایب مختص به خود را دارند. انتخاب فناوری بهینه وابسته به کیفیت آب مورد نیاز ، ظرفیت واحد تصفیه ، اتوماسیون فرآیند یا دسترسی به مهارت های انسانی می باشد.

روش اسمز معکوس

روش اسمز معکوس یکی از روش‌های اصلی کاهش مقدار نیترات در آب آشامیدنی شناخته می‌شود. این روش می‌تواند برای حذف انواع آلاینده‌ها به صورت همزمان، استفاده شود. اساس کار اسمز معکوس عبور انتخابی مواد است ، به گونه‌ای که در این روش منافذ غشاء اسمز معکوس به گونه‌ای انتخاب می‌شود که فقط اجازه عبور آب را می‌دهد.

مقدار بازده بهینه در حذف نیترات در این روش حدود 90 درصد است. علاوه بر مقدار نیترات اولیه، نوع غشاء مورد استفاده نیز می‌تواند در بازده حذف نیترات موثر باشد.

تبادل یونی

فرآیند حذف نیترات به روش تبادل یونی شبیه به روش کاهش سختی آب است و تفاوت اصلی آن در نوع رزین پلیمری مورد استفاده است.

در این روش کلرید ، جایگزین نیترات آب می‌شود. برای احیاء مجدد رزین کافی است آن را چندین بار با آب نمک (حاوی NaCl) شست و شو دهند تا کلرید دوباره احیاء شود.

پارامترهای مختلفی همچون غلظت نیترات اولیه، میزان TDS، نوع رزین و غلظت سایر یون‌ها مثل سولفات بر روی بازده این روش موثر هستند.

فرآیند بر پایه‌ی IX بازده کمتری نسبت به روش بیولوژیکی دارند اما بسیار مناسب برای ظرفیت های متوسط و کوچک هستند. مزیت این روش، کاهش غلظت کلیه ترکیبات نیترات موجود در آب با قابلیت اطمینان بالا است. ولی کاهش غلظت ترکیبات معدنی مفید نظیر کلسیم نیز از معایب این پروسه به شمار می رود.

رزین آنیونی مخصوص حذف نیترات از آب هستند و از رزین های آنیونی قوی در این صنعت استفاده بسیار می شود.

روش الکترودیالیز

اساس حذف نیترات و سایر آلاینده‌های آب در روش الکترودیالیز استفاده از جریان الکتریکی است. در این سیستم از دو غشاء نیمه تراوا کاتدی و آنیونی به همراه دو الکترود استفاده می‌شود. از این روش می‌توان برای کاهش یا حذف آلاینده‌های غیرآلی آب آشامیدنی مثل آهن ، رادیوم ، پرکلرات ، فلوراید ، بورومید ، منگنز و نیترات استفاده کرد.

روش های بیولوژیکی

اساس روش‌های بیولوژیکی تبدیل نیترات به نیتروژن در شرایط عدم حضور اکسیژن است. در عدم حضور اکسیژن، نیترات به عنوان ترمینال دریافت الکترون توسط باکتری عمل کرده و باعث تشکیل نیتروژن می‌شود. سرعت کاهش نیترات بسته به نوع و غلظت کربن موجود در سیستم (نسبت C/N) است.