حذف نیترات از آب آشامیدنی و آب فرآوری مواد غذایی با استفاده از بیوفیلتر هیدروژنی

چکیده
چکیده

روش های موجود حذف نیترات از آب شرب عمدتاً با افزایش مواد شیمیایی نامطلوب و یا با اثرات ناشناخته بر سلامتی انسان همراه هستند که در برخی مواقع محصولات جانبی به مراتب خطرناکتر از نیترات در آب ایجاد می نمایند. در حال حاضر گزینه های مناسب و اقتصادی بسیار کمی در این زمینه وجود دارد و به دلیل کمبود آب در بسیاری مناطق، توسعه یک فناوری مناسب جهت تصفیه آب های شرب آلوده به نیترات و قابل کاربرد در مقیاس واقعی بسیار حیاتی به نظر می رسد. در این تحقیق با هدف توسعه یک فناوری ارزان، کاملاً انتخابگر این آلاینده و با کمترین تغییرات در دیگر پارامترهای کیفی آب شرب، استفاده از هیدروژن و دی اکسید کربن که با یک روش اقتصادی با اعمال یک ولتاژ بسیار پایین جریان برق مستقیم (5-10 ولت) در یک راکتور الکتروشیمیایی با الکترولیز متانول تولید می شدند، جهت تصفیه آب توسط دنیتریفیکاسیون اتوتروفیک هیدروژنی در یک بیوراکتور با بستر مواد پرکننده از دانه های رسی پخته شده موسوم به لیکا مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با مصرف انرژی الکتریکی نسبتاً پایین و تنها با تزریق دوگاز کاملاً بی ضرر و پاک هیدروژن و دی اکسید کربن، بدون افزودن هیچ گونه ماده شیمیایی دیگر، با اتصال مناسب راکتور الکتروشیمیایی تولید این گازها و بیوراکتور دنیتریفیکاسیون برای غلظت های نیترات معمول موجود در منابع آبی شرب با زمان ماند 5-2 ساعت می توان به راندمان حذف بیش از 95 درصد دست یافت. این در حالی است که این سیستم در مقایسه با روش هایی شناخته شده ای چون تبادل یونی، اسمز معکوس، الکترودیالیز، و بیولوژیک هتروتروف با منبع کربن آلی، مزیتهایی چون قابلیت انتخابگری بالای یون نیترات، تولید بیومس بسیار پایین، مصرف انرژی الکتریکی کم، عدم بروز مشکلات ناشی از افزودن منبع کربن آلی (نظیر ایجاد طعم و بو، تولید تری هالومتان سرطانزا در فرایند گندزدایی، گرفتگی سریع بیوفیلتر)، راهبری آسان و سازگاری با حساسیتهای تصفیه آب شرب به لحاظ سلامتی را به همراه دارد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Removal of nitrate from drinking water and food processing water in a hydrogenised biofilter

چکیده English

The current approaches applied for removing nitrate from drinking water, commonly uses many chemical additives that may have undesirable or unknown effects on human health and in some cases caused many by products more dangerous than nitrate in drinking water. In present there are few appropriate and economic processes in this field and because of water scarcity in many areas development a suitable technology for treatment of nitrate contaminated drinking water for application in actual scales is crucial. In this research we develop an economic process with high selectivity for nitrate removal and minimum disturbance in other drinking water quality parameters that utilizes only hydrogen and carbon dioxide, produced in a methanol based electrochemical gas generator by applying a very low DC voltage (5-10 volt). We evaluate the ability of hydrogenotrophic denitrification for removal of nitrate in a bioreactor packed by light expanded clay aggregates known as LEACA. The results showed by proper coupling of electrochemical gas generator and denitrification bioreactor only by injection of tow clean and harmless gases, hydrogen and carbon dioxide and without any other chemicals addition for common concentrations of nitrate in natural waters by hydraulic retention time of 2-5 hr, removal efficiencies greater than 95% can be achieved. Also in comparison with other conventional methods such as ion exchange, reverse osmosis, electrodialysis, and biological heterotrophic with organic carbon source this system has several advantages such as: high selectivity for nitrate ion, low biomass yields, low electrical energy consumptions, without any problems resulted from organic carbon source addition (for example: taste and odor problem, carcinogenic THM production in disinfection process and rapid clogging of biofilter), easy operation, and compatibility with health issues in drinking water treatment.

کلیدواژه‌ها English

Nitrate removal
Drinking water
Hydrogenised biofilter