استاندارد نیترات در آب آشامیدنی

استاندارد نیترات در آب آشامیدنی :

با توجه به مطا لعات به عمل آمده توسط سازمان حداکثر مجاز 50 میلیگرم درلیتر (برحسب نیترات)را اعلام نموده است.استاندارد ملی ایران نیز برای نیترات همین مقدار می باشد سازمان حفا ظت محیط زیست ایا لات متحده حداکثر مجاز نیترات را10 میلی گرم در لیتر (برحسب نیتروژن ) قرار داده که معادل با 82/44میلی گرم در لیتر برحسب نیترات است.

راه اندازی تصفیه خانه فاضلاب یکی از  روش های حذف نیترات می باشد.

روش های حذف نیترات:

نیترات دارای حلالیت زیاد درآب وبدون بو ومزه است که به سختی ازآب قابل حذف می باشد بنا براین کاهش نیترات اغلب با مشکلات و هزینه زیاد روبروست .روش های متفاوتی برای حذف نیترات از آب آشامیدنی وجود دارد که برخی از آن ها در مقایس بزرگ عملیاتی نیستند.متداول ترین روش ها ی موجود برای کا هش نیترات در مقایس بزرگ عبارتنداز:

رقیق سازی Diolution))

تبادل یون Ionexchage))

اسمزمعکوس Reverse Osmosis))

رقیق سازی

زمانی که برای تامین آب جهت توزیع در یک سامانه آبرسانی امکان استفاده از چند منبع آب خام با کیفیت های متفاوت وجود داشته باشد بحث رقیق سازی قا بل طرح خواهد بود.به طورمعمول غلظت های با لاتر ازحد مجاز نیترات در منا بع آب زیرزمینی مشاهد می شود ودر مقا بل آب های سطحی اغلب دارای غلظت نیترات کمتری هستند.از این رو در یک سامانه آبرسانی می توان ازاختلاط آب های سطحی با آب های زیرزمینی که دارای غلظت های متفاوتی از نیترات می باشند.برای تعدیل این آلاینده استفاده نمود.

گاهی به دلیل کستردگی سا مانه آبرسانی امکان فراهم نمودن شرایط اختلاط بهنیه ممکن نیست.وجود مخازن متعدد وپراکنده در سطح شهر که از منابع چند گانه تغذیه می شوند مدل طراحی شبکه آبرسانی و سرعت مصرف آب در سامانه توزیع همه از عواملی هستند که دستیا بی به اختلات نیترات 100میلی گرم درلیتر (دریک حجم آب)به غلظت نیترات 25میلی گرم درلیتر،نیاز به 3 حجم آب بدون نیترات می باشد.حال در صورت که غلظت به 200میلی گرم در لیتر برسد نیاز به 7حجم آب بدون نیترات 25 میلی گرم درلیتراست. در شرایط واقعی وبه طور معمول،آب های سطحی نیز خود دارای مقرار نیترات می باشند که در نتیجه نیاز به حجم بیشتری از آب برای رقیق سازی است وبه خصوص زمانی که منابع تولید وانتشارات ترکیبات نیتروژن و فرآیند نیترات سازی همچنا ن فعال باشند،عملیات رقیق سازی به مرور قا بلیت خود را برای کاهش نیترات از دست می دهد ودیگر راه حل قابل اطمینانی نخواهد بود.

تبادل یون:

تبادل یون یک واکنش برگشت پذیر نیاز به احیاءدارد.

دراین عمل با استفاده از یک محلول که دارای یون های ازدست رفته رزین به مقدار کافی می باشد، رزین دوباره به فرم فعال اولیه تبدیل می شود اما مقداری از ظرفیت تبادل خود رااز دست می دهد. به طور کلی هرچه ظرفیت یون بیشتر باشد با تمایل بیشتری جذب رزین می گردد.بنا براین یون سه ظرفیتی ویون دوظرفیتی بیش از یون یک ظرفیتی توسط رزین جذب می شود حتی برای یون های با ظرفیت یکسان نیز ضریب گزینش متفاوت است داغلب هر چقدر وزن مولکولی بیشتر باشدویا اندازه یون کوچک تر گردد،تمایل به جذب افزایش می یابد.وجودضریب گزینش باعث       می شود که یون ها به طور یکسان جذب رزین نشوند.ترتیب گزینش یون ها در هنگام استفاده از رزین های آنیونی رایج به ترتیب روبروی می باشد:

بهنیه رادشوارمی سازند.ازسوی دیگر با افزایش غلظت نیترات درمنابع آب زیرزمینی،به همان نسبت به حجم بیشتری از آب خام دارای نیترات کم برای رقیق سازی نیاز خواهد بود.درشرایط ایده آل (دردسترس بودن آب بدون نیترات)برای کاهش غلظت است که درآن یون های یک محلول با یون های دارای بار الکتریکی مشابه موجود روی رزین تعویض می گردند.نیترات درآب ازبا منفی برخورداراست بنابراینمی توان آن راخذف نمود.وقتی که رزین یون های قابل تبادل خودرااز دست داد،SO>NO>CI>HCO

در نتیجه وقتی که نیترات یون مورد نظر برای حذف باشد،قبل از آن به طور اجتناب نا پذیر،فسفات وسولفات مبادله شده وزمانی نیترات مبادله می گردد که دیگر یون های مذ کور به صورت آزاد وجود داشته باشند.

پس از کاهش ظرفیت رزین مشکل دیگری به وجود می آیدکه آن مبادله دوباره یون های نیترات جذب شده روی رزین با یون های سولفات تازه وارداست که منجر به افزایش نیترات درآب خروجی می شود که به پدیدهNitrateDumpingمعروف است .دراین زمان مقدار نیترات درآب خام ورودی می گردد.

درسا ل های اخیر رزین هایی ساخته شدهاندکه نسبت به آن ها قا بلیت جذب بیشتری دارند وبه آن ها رزین های انتخابی می گویند.برای افزایش ضریب گزینش نیترات دراین نوع رزین ها،طول زنجیره های استری (به دلیل وجود گروه فعال تری اتیل وتری بوتیل آمین)افزایش یافته تا ظرفیت نیترات برای احیای زنجیره ها بیشترشود.اما با افزایش طول این زنجیره،ظرفیت حجمی رزین کاهش می یابد،بنابراین رزین های انتخابی درفواصل زمانی کوتاه تری نسبت به رزین های معمولی نیاز به احیاءدارند.

مزایای روش تبادل یونی به اختصار شامل بهره برداری آسان،عدم به تخصص بالا وتجهیزات پیچیده،عدم نیاز به فضای زیاد جهت احداث وسرمایه گذاری اولیه کمتر نسبت به اسمز معکوس می باشد.معایب آن نیز عبا رتند ازاین که یک روش تصفیه شیمیایی است ونیاز به مواد شیمیائی برای راهبری دارد،مشکل دفع ویا تصفیه پساب خروجی وجود دارد،حدود2تا 15درصدآب ورودی صرف شستشوی معکوس واحیای رزین می شود،قادربه حذف ذرات،میکروازگانسیم ها وسایرآلاینده ها ی نمی باشدوهزینه بهر برداری آندردرازمدت زیاداست.

اسمزمعکوسR.O))

درفرآیند اسمز معکوس آب با فشار زیاد ازیک سری غشاء نیمه تراوا( Semi-PermeableMembrane) عبور داده می شود.این فشار خارجی از فشار اسمزی طبیعی بیشتر است در نتیجه مو لکول های کوچک تر از منا فذ غشاء عبور می کنند در حالی که مولکول ها ی بزرگ تر،قادر به عبور از غشاءنیستند و سپس در جریانی جانبی از کنار غشاءعبور داده شده ودفع می گردند .دراین فرآیند میکروارگانیسم ها نیز از آب حذف می شوند. به طور کلی این فرآیند برای شیرین کردن آب های شور به کار می رود ولی درسال های اخیر برای حذف آلاینده های خاص نظیر نیترات مورد توجه قرار گرفته است. اسمز معکوس یک روش تصفیه فیزکی ونوعی فیلتر اسیون است که نیاز به مواد شیمیائی ندارد.در اغلب منابع از روش اسمز معکوس به عنوان روشی موفق واقتصادی در دراز مدت برای کنترل آلاینده های آب از جمله ننیترات یاد شده است.دراین روش علاوه برنیترات کل جامدات محلول TDS))آب نیزکاهش می یابد.اگرچه فرآیند ROمی تواند میکروارگانیسم ها رانیز حذف کند،اما توصیه شده که آب پاک از نظر شاخص باکتریائی (بدون کلیفرم)به فرآیند RO وارد گردد. به طور کلی فرآیندهای فیلتر اسیون برای جداسازی آلاینده های به چهارگروه کلی قابل طبقه بندی هستند.میکروفیلتراسیونMF))،اولترافیلتراسیون (  UF)،نانوفیلتراسیون NF)) واسمزمعکوس که به هاپیرفیلتر اسیون HF))شهرت یافته است.

در برخی منابع قطرمنافذغشاءهای صنعتی ROحدود0005/0(500 پیکومتر)واندازه تقریبی منافذغشاءهای دستگاه های تصفیه ی خانگی  نیزتا 0001/0 میکرون(100پیکومتر)ذکر شده است (شکل4).ضمن این که قطر مولکول نیترات بدون آب 250پیکومتر 00025/0میکرون)ونیترات هیداراته 0006/0میکرون اندازه گیری شده است. به دلیل قا بلیت های چشمگیری غشاءهای RO،امروز در سیستم های تصفیه درنقطه مصرف Pointof)Use)یا همان دستگاه های تصفیه ی خانگی بسیار متداول شده است.دراین موارد نیز عملکردفیلترهای ROبستگی مستقیم به کیفیت وفشار آب ورودی داردوبه دلیل قرار گرفتن فیلتر کربن فعال درکنار فیلتر ROدراین دستگاه ها،قابلیت کاهش ترکیبات آلی فرارVOCs)نظیر کلروفرم وترکیبات نفتی وهمچنین ترکیبات آلی محلول SOCs)نظیر دی اکسین ها وآفت کش ها نیز فراهم آمده است.

برای اطلاعات بیستر درباره این مقاله می توانید مقاله تئوری های حذف درفرآینداسمزمعکوس را مطالعه نمائید.