ОЧИСТКА ВОДЫ ОТ НИТРАТОВ

Нитратами называются соли азотной кислоты, Они попадают в воду рек и озер из хозяйственно-бытовых и промышленных стоков, из стоков воды с полей, которые обрабатываются азотными удобрениями, при дренировании оросительных вод с полей с удобрениями в подземные водоносные слои с неглубоким залеганием, а также, с атмосферными осадками. Поэтому, количество нитратов чаще наиболее высоко в воде колодцев, рек, прудов и неглубоких скважин. Проблема удаления нитратов из питьевой воды наиболее важно для жителей сельских районов, получающих питьевую воду в колодцах и неглубоких скважинах. С каждым годом наблюдается рост концентрации нитратов, как в поверхностных источниках, так и во многих артезианских скважинах.

Нитраты в высокой концентрации обладают токсичным действием на организм человеке. Согласно СанПиН 2.2.4-171-10 Украины, концентрация нитратов в питьевой воде не должна превышать 50,0 мг/л, а нитритов не более – 0,5 мг/л (для колодцев и каптажей, не более 3,3 мг/л).

Нитраты накапливаются в организме человека, реагируют с гемоглобином крови, с образованием метгемоглобин. Это вещество не переносит кислород. Повышение его концентрации в крови приводит к тому, что ткани организма недополучают кислород. В результате ухудшается общее самочувствие, снижается трудоспособность. Повышенные концентрации нитратов оказывают негативное влияние на нервную систему, сердечно-сосудистую систему, и другие органы. Особую опасность высокие концентрации нитратов представляют для здоровья маленьких детей, ферментная система которых еще только формируется.

Метод удаления нитратов ионным обменом.

Удаление нитратов из питьевой воды можно осуществить двумя методами - обратным осмосом или на ионообменных смолах. В зависимости от требований к степени очистки воды от нитратов и от стоимости очистки возможно приятие решение по выбору метода очистки. Использование сорбционного метода на активированных углях для удаления нитратов малоэффективно.

Удаление нитратов на ионообменных смолах может происходить на сильноосновном анионите в Cl-форме. Такой анионит сорбирует NO3- и обменивает их на Cl--ионы. Также, на нем сорбируются и SO4- и HCO3-. Т.е. если в воде суммарное содержание по Cl-, NO3-, SO4- и HCO3- не превышает ПДК по Clионам, то таким методом можно удалять нитраты из воды. Иначе говоря, если в воде высокая концентрация SO4 - ионов и учитывая тот факт, что сродство анионита к SO4-иону выше, чем к NO3иону, то возможна ситуация, когда сульфат-ион, в определенный момент процесса, может вытеснить нитрат ион из анионита. В этот момент в фильтрате концентрация нитрат-ионов станет выше, чем в исходной воде и удаление нитратов прекратится. Наряду с этим необходимо понимать, что если анионит сорбирует и нитрат- и сульфат-ионы, емкость такого анионита по нитрат-ионам может оказаться не высокой.

Ведущими мировыми производителями ионообменных смол для высокоэффективного удаления нитратов разработаны специальные нитрат-селективные смолы, в которых селективность к нитратам выше, чем к сульфат-ионам.  Таким примером может служить полистирольная макропористая нитрат-селективная анионообменная смола Lewatit - MonoPlus SR7, немецкого производителя LanXess. Производителем заявлено, что эта смола имеет в 3 раза большую селективность к нитратам, чем любая другая аналогичная смола, из представленных на рынке анионитов.

Это позволяет гарантировать удаление нитратов из вод, в которых присутствует высокое количество сульфат-ионов. Она предназначена для использования в очистке питьевой воды. Однако, нельзя не отметить, что такие специализированные имеют высокую стоимость. Регенерация ионообменной смолы осуществляется поваренной солью.

Удаление нитратов обратным осмосом.

Альтернативным ионному обмену по удалению нитратов является метод обратного осмоса, который весьма эффективен при снижении концентрации нитратов и широкого спектра других солей из воды. К основным преимуществам этого метода можно отнести высокую технологичность оборудования, простоту эксплуатации и обслуживания оборудования, а также, сравнительно низкие энергозатраты и отсутствие необходимости частых регенераций солевым раствором. Метод гарантированно защищает от проскоков нитрат-ионов даже при резком изменении их концентрации в исходной воде. Селективность по нитрат-ионам не зависит от концентрации других ионов в исходной воде.

Обработка воды осуществляется на тонкопленочных рулонных мембранных элементах. Наиболее широкое применение в последние годы получили полиамидные мембранные элементы. Диапазон температур обрабатываемой воды от 2 до 30 0С.

Особенностью метода является снижение общего содержания солей на 90-99,8 %, наряду со снижением нитрат-ионов. Обратный осмос хорошо удаляет ионы с высоким зарядом и размерами, которые определяют степень гидратации данных ионов. Чем гидратация ионов выше, тем выше степень очистки по этим ионам. Например, двухвалентные ионы (ионы кальция, магния, сульфатов) задерживаются в большей степени, чем одновалентные ионы (ионы натрия, калия, хлоридов и нитратов).

В нашей практике есть опыт очистки артезианской воды с содержанием нитрат-ионов около 1180 мг/л, при общем солесодержании около 4200 мг/л. Нами реализована схема с применением обратного осмоса. Расчеты показывали, что снижение концентрации нитрат-ионов возможно в данном случае только до 42 мг/л, что весьма близко к величине ПДК, поэтому мы применили вторую ступень с нитрат-селективной смолой Lewatit - MonoPlus SR7. В результате, концентрация нитрат-ионов в питьевой воде была не более 6,0 мг/л.

Данное техническое решение позволило нашему предприятию решить проблему удаления нитратов и обеспечить заказчика высококачественной питьевой водой.

Для применения в условиях квартиры или коттеджа, однозначно, использование обратноосмотических фильтров является наиболее эффективным способом удаления нитратов. В условиях промышленного предприятия необходимо производить технико-экономический анализ выбора того или иного метода удаления нитратов.