Tarım Runoff'ta Nitrate ve Nite'nin Meydanlaştırılması

Modern tarım limitleri, nitrit (NO) ilerleyici ve yüzeysel olarak, nitritlerin (gösterme ve yüzeydeki) daha fazla tüketilmesi gerekir.[Dönemli) #8722;) ve #8722;[Düzgünüzde) Bu yüksek oranda su içmenin ve su içmenin ötesinde, yüksek oranda gelişmiş bir miktar su içmenin (sırağın) olduğu ve su içmenin (sırağın) olduğu gibi, su kirliliğinin ve su kirliliğinin önlenmesi için daha fazla risk altında olduğu sonucuna varır.

Neden Geleneksel Yöntemler Kısa Süre

Tarihsel olarak, tarım runoff dilution, doğal attenuation in ponds or wetlands ve temel filtrasyonları kum veya mezarlığı kullanarak kontrol altına alındı, ancak yasal standartları karşılamak için nadiren yeterliydiler. Dilution sadece ankete ya da silücüğü ortadan kaldırmak için bir mekanizma sunuyor; toprak ve sefilli atıklar ile doğal indüksiyonlar çok yavaş ve yüksek akış işlerinde kesintiye uğratılır. Basit filtrasyon medya eksikliğini azaltıp, kolaylaştırıcı ve hızlı bir şekilde şarj edilebilir.

Gelişmiş Biyolojik Denitrification

Süreç Mechanisms

Biyolojik denitrikasyon doğal olarak mikrobiyal bir süreçtir ve sonunda zararsız azot gazı (N) Bu gaz atmosferine kaçar, azot döngüsünü tamamlamak, mühendisler tarafından çözülür ve bu işlem organik bir karbon kaynağı (örneğin, nitrik oksit, nitrit, siyon, aceta veya bitki biyokütmeler) sağlayarak hızlanır.

Gelişen Stratejiler

Tarım runoff için pratik bir şekilde birleşmek - bu da dilsel ve soğuk olabilir - araştırmalar gelişmiş yaklaşımlara sahiptir. Solid-farenitrification, odun fişleri veya mısırlar gibi yavaş-dönüşümlü karbon kaynaklarını kullanır.Bu malzemeler, uzun vadeli bir karbon tedarikini sağlar ve aynı zamanda biyofilm büyümesi için fiziksel bir destek sunar. Wood-chip biyoreactors şimdi ABD Midwest ve Yeni Zelanda'daki çiftliklerde, 40-% 90 nitratı geri yüklemeye ve sıcaklıka bağlı olarak çalışır.

Sınırlar ve Bakım

Biyolojik sistemler nitrit birikiminden kaçınmak için dikkatli bir kontrol gerektirir (ortada toksik olabilir) ve karbon substratlarının üretimini önlemek için (N)2)O), büyük bir sera gazı için en sürdürülebilir seçeneklerden biri olarak kalır, çünkü düşük sıcaklıklar yavaş metabolik fiyatlar üretmeksizin ürüne dönüşür.

Ion Exchange Systems

Temizlik Seçimi ve Rejenerasyon

Ion exchange (IX) sentetik reçine arıtıcıları, su ile iyonları takas edebilecek şekilde kullanır.To nitrate remove, güçlü arsa değişimi reçineleri (tipik olarak yarı zamanlı ammoniler), yüksek çözünürlükte sodyum klorür (brine) çözümü ile birlikte yapılırken, yumuşak ve nitrit bir tedavi ile buharlaşır.

Tarım Runoff için Uygulama

Ion exchange, düşük konsantrasyonlarda bile düşük maliyetlidir, çünkü sulfate'den rekabeti azaltan ve zaman harcayan nitrat-malzemelerin gelişimini içerir. Örneğin, makrogözlü reçinelerin kullanımı gelişmiş kitics;% 95) daha yüksek akış oranlarına sahiptir. IX sistemleri de modülerdir, mevcut pompalanma ile entegre etmek için kolaylaşır.

Brine

Yüksek hacimli sulara karşı çevresel etkisi kritik bir konudur. Yüksek hacimlilık tuzlu sulara geri dönmek genellikle su arıtmasına nedendir. Sürdürülebilir su yönetimi için alternatifler ek karbon ile birlikte, elektrokimyasal iyonizasyon ile birlikte, su ve tuz içeren sistemler içerir.

Elektrokimyasal Azaltımı

Prensipler ve Catalyst

Elektrokimyasal azalma, çalıştırılan suya doğrudan doğrulanmış bir şekilde uygulanır. Kedide, nitrat veya Ni-Zn) bir dizi elektron-transfer adımlarını dönüştürmek için yüksek aktivite gösterir. verimlilik ve seçicilik, bakır, tin ve bimetalliclic katalizörler (örneğin, Pd-Cu veya Ni-Zn) aynı zamanda bir miktar oksijenli (sağlık) ile yüksek bir miktar oksijenli (sağlık) ile kullanılır.

Verimlilik ve Enerji Tüketimi

Lab-scale çalışmaları, 10 L /s ve 15 mg/L NO[D) ile yapılan ortalama% 30 kWh'den 5 ila 30 kWh'ye kadar değişen enerji tüketimi ile% 90-99 oranındaki nitrat-nitrogen'in çıkarılmasını rapor eder.

Pilot Çalışmaları ve Pratik Zorluklar

Örneğin, Hollanda ve Amerika Birleşik Devletleri'nde birkaç pilot ölçekli sistem test edildi. Örneğin, bir akışla ilgili bir dizi elektrotoksit elektrot geri yüklemesi kullanılarak yapılan bir işlem, 30 dakika boyunca hidrolik tutma süresine rağmen, elektrot foulingi organik madde ve kalsiyum/magnesyum precipit tarafından ölçeklendirmek, bu da zamanla verimliliği azaltıp, elektrotize yaşam süresini artırmak için sürekli olarak azaltılabilir.

Gelişmekte ve Hibrit Teknolojiler

Membran Filtrasyon (Reverse Osmosis and Nanofil)

Selen osmosis (RO) ve nanotfil (NF), daha düşük basınçta çalışır, ancak membran şarjı ve nitrit dahil olmak üzere yarıpul membranları reddetmektedir.

Nanoteknoloji

Nanomalzeme tabanlı reklamlarorbents ve katalizörler, büyük yüzey alanı nedeniyle yüksek reaktivite vaat ediyor. Örneğin, nanoscale zero-valent demir (nZVI) nitratı ammonium veya N)[DNTs) yüksek yüzey alanı ile fonksiyonel olarak, nanostatiksel etkileşimlerin çoğu, sudaki nano-parçacıklı betonlar için gerekli olan yüksek çözünürlükte kalıyor.

Bioaugmentation ile Wetlands inşa edildi

Ücretsiz su yüzeyi (FWS) ve altyüz aktılı akış inşa edilmiş ıslak bölgeler, tarım için en iyi yönetim uygulamaları kurulmuştur. -Dört bitki örtüsü (kırıklar, yeniden inşa edilen karbon-zengin bir ahşap parçası veya peat, ıslak alanlar, susamış bakterileri destekler.Son geliştirmeler biyolojik zararlar içerir.)

Fotocatalytic Azalt

Fotokataliz yarı iletken malzemeler kullanır (örneğin, TiO)2, gümüş veya palladium gibi metal komplikeli veya hafife alınır.En iyi koşullarda% 90 oranındaki dönüşümler [D)[D)[Düzücüksel olmayan bir şekilde yapılır.

Teknolojik Teknolojik Analiz

Doğru teknolojiyi seçmek akış oranına bağlıdır, nitrat konsantrasyonu, arazi kullanılabilirliği, enerji maliyetlerine ve tasarruf seçeneklerine bağlıdır. Aşağıda temel performans ve operasyonel faktörlere dayanan bir özet karşılaştırmadır.

  • [FONT:0)Biolojik Denitrification: [Dönetici: [Dönetici için uygun olan yüksek kapasiteye sahip olmak için kullanılabilir; düşük işletme maliyeti mevcutsa düşük işletme maliyeti; N).
  • [FONT=0)Ion Exchange:[Dönetici:% 1) Çok yüksek kaldırma ( >% 95); kompakt ayak izi; biyolojik tehlikeler; imha etmek için gerekli olan sertleştirici; reçine değiştirme maliyetleri; 10-20 m).
  • [FONT:0)Electrokimyasal Azaltma: [Döntme: [DüzD:% 80-99); kimyasal ek; anında / · orta enerji tüketimi; elektrot fouling; elektrot ve güç tedariki için sermaye maliyeti.
  • [FONT:0)Reverse Osmosis:[Dönetici:[Dönetici: [DüzgT:1] Mükemmel kaliteli ürün suyu; yüksek basınç, yüksek enerji; brine tasarruf; membran sönülling; parlament adım olarak uygun.
  • [FONT:0]Constructed Wetlands: [Döntilmiş Enerji, düşük bakım; büyük toprak alanı; mevsimsel kullanılabilirlik; çoklu ko-benefitler.

Uygulamada, hibrit sistemler - bir ahşap-çiçek biyoreactor olarak, bir iyon değişimi parlayıcı tarafından takip edilen - yol kat kazanıyor çünkü düşük maliyetli tedavinin yüksek güvenilirlik ile yüksek güvenilirlik ile IX'in yüksek çözünürlükte bir ıslak toprak sağlayabilirler. Benzer şekilde, recirkülasyon döngüsündeki bir elektrokimya hücresi ile inşa edilmiş ıslak bir ısıtılabilir.

Future Research and Implementation

Otomasyon ve Yenilenebilir Enerjiden Azaltımı Maliyeti

Gelişmiş teknolojilerin yaygın olarak benimsenmesi için en büyük engellerden biri başkent ve operasyonel maliyettir. Akıllı sensörler (gerçek zamanlı nitrat monitörler) otomatik akış kontrolü ile çiftleştirilmiş akış kontrolü ile kimyasal dosing, elektrot akım veya yeşil yenileme döngüleri, atık ve enerji azaltılabilir.

Sushed Seviyede Olasılık ve Bütünleşme

Bireysel alanları tedavi etmek yerine, sualtı-öldürülen tedavi merkezleri, birden çok çiftlikten alınan ve merkezileştirilmiş bir tesiste tedavi edilen arazide tedavi edilen araziler için tasarlanmıştır.Bu, tedavi edilen sular daha sonra su dağıtımlı su döngüsü oluşturmak için yeniden dağıtılabilir.

Politika ve En İyi Yönetim Uygulamalarının Rolü

Tek bir teknoloji, nitrat kirliliğini tek başına çözemez. Uygulama, hassas gübre uygulama, kapak ürünleri, kontrollü drenaj ve riparian tamponları içeren entegre bir besin yönetimi stratejisinin bir parçası olmalıdır. ABD Tarımın Doğal Kaynakları Koruma Servisi (NRCS) ve karşılaştırılabilir ajanslar, Avrupa Birliği'nin Nitrates Yönergesi'ni de bu tür önlemleri teşvik eder.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Tarımdan gelen Nitrate ve nitrite kirliliği, membran filtrasyonu, nanoteknoloji ve fotocatali sistemler için kalıcı bir tehdittir. Geleneksel yöntemler, fırtına olayları ile ilişkili değişken yüklerle karşılaşamaz. Gelişmiş teknolojiler -biyolojik denitrification, iyon değişimi, elektrokimyasal azaltım ve büyüme, nanoteknoloji ve fiziksel su arıtma sistemleri gibi çözümler - gelişmiş enerji çiftliği ve ölçeklenebilir, sürdürülebilir tedavi uygulamaları ile gelişmiştir.

Daha fazla bilgi için düzenleyici sınırlar ve tedavi teknolojileri hakkında okuma, bkz.ENFLT:0) UNICEF İçme suyu Kalitesi için Kılavuzları) ve [[Üye Olmayanlar için Su Tedavisi Tesisi Residuals Yönetimi Raporu[DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD)