نیترات‌زدایی فاضلاب چیست و چرا حذف نیترات اهمیت حیاتی دارد؟

آلودگی نیترات در منابع آب امروز به یکی از مهم‌ترین چالش‌های زیست‌محیطی و بهداشتی تبدیل شده است. زمانی که فرایندهای تصفیه به‌درستی انجام نشوند، نیترات موجود در فاضلاب وارد چرخه آب و موجب تخریب کیفیت آب‌های سطحی و زیرزمینی می‌شود. این ترکیب نه‌تنها خود خطرناک است، بلکه در شرایط خاص می‌تواند به نیتریت تبدیل شود؛ ماده‌ای بسیار سمی که با مشکلاتی مانند اختلالات کبدی، کاهش توان حمل اکسیژن در خون، بروز بیماری متهموگلوبینمیا در کودکان و حتی افزایش ریسک برخی سرطان‌ها ارتباط مستقیم دارد.

علاوه بر تهدیدهای انسانی، ورود نیترات به محیط‌زیست می‌تواند پدیده یوتریفیکاسیون را تشدید می کند و به مرگ‌آوری آبزیان منجر شود. به‌دلیل رشد فزاینده این بحران، فناوری‌های نوین و کارآمد برای کاهش و حذف نیترات از فاضلاب بیش از هر زمان دیگری مورد توجه قرار گرفته‌اند. در این مقاله، به بررسی مهم‌ترین روش‌های نیترات‌زدایی می پردازیم و همچنین محصول اگوسیب را به‌عنوان راهکاری مؤثر برای تولید آب فاقد نیترات معرفی می‌کنیم.

همچنین بخوانید:

♣ حذف فلزات سنگین از آب و فاضلاب

♣ حذف سولفید هیدروژن از آب ترش

منابع آلودگی نیترات در آب چیست؟

نیترات در فاضلاب عمدتا از فعالیت های کشاورزی، فاضلاب خانگی و صنعتی به دست می آید. ترکیبات نیتروژن در آب می تواند از کشاورزی فشرده، به ویژه با استفاده از کودهای مبتنی بر نیتروژن، و همچنین تخلیه فاضلاب های تصفیه شده یا تصفیه نشده و عدم وجود سیستم متمرکز برای جمع آوری و تصفیه فاضلاب خانگی در مناطقی که توزیع متمرکز آب آشامیدنی وجود دارد، به دست آید. سیستم های کشاورزی فشرده به عنوان عامل اصلی آلودگی نیتروژن در آب های زیرزمینی در نظر گرفته می شود.

اثرات نیترات بر سلامتی انسان

وجود نیترات در آب آشامیدنی می تواند اثرات منفی بر سلامت انسان داشته باشد. در صورت عدم زدودن نیترات فاضلاب، عوارض زیر را می توان به عنوان اثرات نیترات بر سلامتی انسان انتظار داشت.

• نیترات ها می توانند ترکیباتی مانند نیتروزامین ها و نیتروزآمیدها را تشکیل دهند، ترکیباتی با پتانسیل سرطان زایی.
• در واکنش با فلور باکتریایی و بزاق، نیترات ها می توانند به نیتریت تبدیل شوند، بنابراین کودکان زیر سه ماه را تحت تاثیر قرار می دهند و باعث ایجاد متهموگلوبینمی می شوند.
• متموگلوبین اکسیده می شود و نمی تواند به عنوان حامل اکسیژن در خون عمل کند. مواد خاصی مانند نیتریت ها در اثر واکنش نیترات با بزاق ایجاد می شوند، اما در نوزادان زیر یک سال، شرایط نسبتا قلیایی معده به باکتری ها اجازه می دهد تا نیتریت ها را تشکیل دهند.
• هنگامی که غلظت متهموگلوبین به مقادیر 5-10٪ می رسد، علائم ممکن است شامل بی حالی، خفگی و رنگ آبی پوست (سندروم کودک آبی) باشد. بی اکسیژنی و مرگ می تواند در غلظت های بالای نیتریت ها یا نیترات ها رخ دهد.

روش تشخیص نیترات در آب

چندین روش استاندارد برای تعیین نیترات در نمونه های آب یا فاضلاب موجود است. روش های استاندارد آنالیز شامل الکترود اختصاصی یون، کروماتوگرافی یونی، احیای کادمیوم، کلرید تیتانوس و احیای هیدرازین می باشد. روش دیگر روش طیف سنجی فرابنفش است. در این روش، وجود نیترات در آب با استفاده از طیف‌سنجی فرابنفش دو طول موج مشخص می شود.

نیترات سازی و نیترات زدایی فاضلاب

باکتری های نیترات ساز، نیتروژن را از فاضلاب با یک فرآیند بیولوژیکی دو مرحله ای حذف می کنند: نیترات سازی و سپس نیترات زدایی. از نظر فنی، حذف نیتروژن از راه نیترات ‌زایی، یک فرآیند سه مرحله ای است: آمونیفیکاسیون مقدم بر نیترات سازی و زدودن نیترات فاضلاب است. در حین حرکت از طریق لوله های فاضلاب، اکثر نیتروژن موجود در فاضلاب خام (اوره و مواد مدفوع) از طریق فرآیندی به نام هیدرولیز از نیتروژن آلی به آمونیاک تبدیل می شود.

چگونه نیترات آب را از بین ببریم؟

روش حذف نیترات از فاضلاب و فرآیندهای اصلی تصفیه و نیترات زدایی در تصفیه فاضلاب عبارتند از:

الف) فرآیندهای بیولوژیکی:

 در مقایسه با سایر فرآیندهای موجود، نیترات زدایی بیولوژیکی نشان می دهد که پس از فرآوری، نیترات ها می توانند به گاز نیتروژن تبدیل شوند که برای محیط زیست یا سلامت انسان مضر نیست. همچنین، در مقایسه با سایر فرآیندهای موجود نیترات زدایی بیولوژیکی کارآمدتر و ارزان‌تر است. نیترات زدایی بیولوژیکی روشی برای کاهش نیترات ها به گاز نیتروژن با کمک باکتری های نیترات زدایی است. این فرآیند به صورت مرحله ای انجام می شود و نیترات ها به صورت متوالی به ترکیبات نیتروژن تبدیل می شوند.

ب) اسمز معکوس:

اسمز معکوس (سیستم RO) یک فرآیند فیزیکی برای تصفیه فاضلاب با هدف نیترات زدایی است. این فرآیند شامل عبور آب از یک غشای نیمه تراوا است که می تواند تقریبا کل نمک موجود در آب را حفظ کند. این فرآیند در فشارهای بالاتر از فشار اسمزی انجام می شود. به طور کلی اسمز معکوس فقط در جریان جزئی اعمال می شود به طوری که با اختلاط ماده تراوش با آب خامی که از تاسیسات اسمز عبور نمی کند، آبی که حاصل می شود در حدود وضع شده توسط قوانین جاری در مورد نیتروژن است و نیازی به معدنی سازی مجدد ندارد.

ج) الکترودیالیز:

 الکترودیالیز فرآیندی است که به طور گسترده جهت حذف نیتروژن از فاضلاب مورد استفاده قرار نمی گیرد. برای دبی های کم مناسب است. در فرآیند تصفیه آب، الکترودها در حجم آب وارد می‌شوند و جریان مستقیم یا متناوب بین الکترودها اعمال می‌شود و در نتیجه منجر به الکترودیالیز آب می‌شود.

د) مبدل های یونی:

 مبدل های یونی انبوهی از مبدل های یونی هستند که مخصوصا برای نیترات زدایی یا ازت زدایی به کار می روند. با این حال، این فرآیند به دلیل غلظت کلریدها در آب دارای محدودیت‌های متعددی است. زیرا غلظت یون نیترات در آب با یون کلرید پیوند شده بر روی مبدل آنیون مبادله می‌شود. ممکن است شرایطی وجود داشته باشد که در آن غلظت نیترات ها کاهش می یابد اما ممکن است بیش از حد کلریدها رخ دهد.

چگونه بهترین روش نیترات زدایی را انتخاب کنیم؟

انتخاب روش مناسب به عوامل زیر بستگی دارد:

• غلظت نیترات در فاضلاب
• نوع فاضلاب (شهری، صنعتی، کشاورزی)
• هزینه‌های سرمایه‌گذاری و عملیاتی
• محدودیت‌های زیست‌محیطی
• کیفیت آب مورد نیاز در خروجی

در بسیاری از موارد، ترکیب چند روش بهترین کارایی را ایجاد می‌کند.

کلام آخر:

هنگامی که نیترات موجود در فاضلاب پیش از ورود به محیط‌زیست حذف نشود، می‌تواند اثرات زیان‌باری از جمله آلودگی آب‌های زیرزمینی، بروز بیماری‌های مرتبط با نیتریت در انسان، کاهش تنوع زیستی و تشدید یوتریفیکاسیون در اکوسیستم‌های آبی ایجاد کند. برای کنترل این آلودگی، روش‌های متعددی جهت حذف نیترات از فاضلاب توسعه یافته است. در میان این روش‌ها، استفاده از محلول‌های گندزدا و تصفیه‌کننده تخصصی نیز می‌تواند با کاهش بار میکروبی و کمک به برخی فرایندهای تصفیه، نقش مهمی در مدیریت آلودگی نیترات و ارتقای کیفیت فاضلاب ایفا کند. آرال شیمی با ارائه محلول ضدعفونی کننده سطح بالا و ارگانیک اگوسیب، قادر است نیترات زدایی فاضلاب  را با موفقیت بالا انجام دهد.