Journal of American Science, http:/

Journal of American Science, http://www.americanscience.org 2010;6(12)
Bio-removal of nitrogen from wastewaters-A review
Gaber Z. Breisha1, Josef Winter2
1. Department of Agricultural Microbiology, Faculty of Agriculture, Minia University, Minia, Egypt
2. Institut für Ingenieurbiologie und Biotechnologie des Abwasser, Universität Karlsruhe, Germany
[e-mail], [e-mail]
Abstract: If the present large volumes of nitrogen-containing wastewater of domestic and industrial origin are discharged into the environment without proper treatment, they lead to extensive soil and water pollution. Proper elimination of pollutants from these effluents is essential in industrialized countries and is becoming increasingly important from an environmental and human health point of view in developing and emerging countries. Beside the conventional nitrogen removal process (lithoautotrophic nitrification and denitrification), novel and cost-effective biological nitrogen elimination processes have been developed, including simultaneous nitrification and denitrification, anaerobic ammonium oxidation (Anammox), and its combined system (completely autotrophic nitrogen removal over nitrite, Canon). This review summarizes the recent studies dealing with agricultural, domestic and industrial wastewaters regarding their nitrogen content. Traditional and novel biological nitrogen elimination technologies are reviewed. Furthermore, recent studies dealing with temperature, dissolved oxygen, nitrate concentration, salinity, pH or the free ammonia concentration as factors affecting the nitrogen removal efficiency have also been incorporated.
[Gaber Z. Breisha, Josef Winter. Bio-removal of nitrogen from wastewaters-A review. Journal of American Science 2010;6(12):508-528]. (ISSN: 1545-1003).
Keywords: wastewaters; nitrogen removal; salinity; free ammonia; temperature; dissolved oxygen
1. Introduction
Although access to safe drinking water has improved steadily and substantially over the last decades in almost every part of the world [1, 2], in the developing countries 90% of all wastewater still goes untreated into local rivers and streams [3] and thus limits safe fresh water supply. Some 50 countries, with roughly a third of the world’s population, also suffer from medium or high water stress, at least during the rain season and 17 of these extract more water annually than is recharged through their natural water cycles [4]. The increasing water demand not only affects surface freshwater bodies like rivers and lakes, but it also degrades groundwater resources. Due to more groundwater extraction than recharge it is expected that for instance the soil surface of Jakarta/Indonesia will settle 0.4-0.6 m until 2020 [The Jakarta Post, 25. 08.2009] and periodic flooding of many city parts during the rain season will be the consequence. Eutrophication, associated with discharge of nitrogen compounds or nitrogen compounds-containing wastewater into freshwater has become a severe water pollution problem in many countries [5]. The water quality is deteriorated and potential hazards to human or animal health e.g. by toxic algal blooms are consequences. The presence of excess nitrogen in the environment has caused serious alterations of the natural nutrient cycle between the living world and the soil, water, and atmosphere [6]. Excess discharge of nitrate as a fertilizer but also as one the most common water and groundwater pollutants causes serious problems including cancer, blue-baby disease in new-born infants and methaemoglobinaemia [7]. However there are many other pollutants in water such as e.g. antibiotics, X-ray contrasting agents, health care residues or sugar derivatives in industrial wastes or wastewater that are also potential toxicants. In recent years, a number of studies have focused on carbon, nitrogen and phosphate removal from domestic, agricultural and industrial wastewaters. The objectives of this review are a) to identify nitrogen pollutants concentrations in domestic, agricultural and industrial wastewaters, b) to compile the latest achievements of technologies developed for the removal of nitrogen from these wastewaters and c) to clarify the effect of temperature, dissolved oxygen, nitrate concentration, salinity, pH and free ammonia concentrations as factors that influence the nitrogen removal efficiency.
2. Nitrogen -containing wastewaters
2.1. Nitrogen in agricultural wastewater
In recent years, several papers have addressed the recovery of nitrogen compounds from agricultural manures. The concentration of nitrogen compounds varies according to the origin of the respective manure. Poultry manure in a farm near Istanbul, Turkey, for instance, contained 1580 mg l-1 http://www.americanscience.org 5 08 [e-mail]
Journal of American Science, http://www.americanscience.org 2010;6(12)
total Kjeldahl nitrogen and 1318 mg l-1 NH4+-N [8]. Livestock species, their type and age, the nature of their feed and how it is fed, whether or not the livestock are housed, weather and climate, all contribute to wastewater composition, volume and its rate of production [9]. The variation of ammonium-N concentrations (mg l-1) in livestock wastewaters in south County Waterford, Ireland, was measured for almost a decade (Table 1). There were high annual variations of ammonia and even higher variations within single years [10].
Table 1. Ammonium concentration (mg l-1) in livestock wastewater includes discharges from eight cattle/dairy farmyard and one sheep yard [10].
1SD = standard deviation; N= sample size (l); SEM = standard error of the mean; %CV = coefficient of variation; Min. = minimum; Max. = maximum.
Excessive amounts of chemical nitrogen fertilizers are applied in agriculture in many parts of the world under a broad spectrum of climatic conditions. Humid weather conditions may cause nitrate leaching, leading to pollution of surface and ground water resources. The consequences are eutrophication of surface waters and contamination of groundwater with nitrate. Such raw water sources should no longer be used as sources of potable water without treatment [11-13]. The horizontal subsurface drainage system, in addition to controlling water table and leaching out harmful dissolved salts from the drained soil profile, may also cause losses of various forms of nitrogen through the drainage effluent [14]. Such nitrogen losses, besides wasting a part of the applied fertilizer, are also likely to cause environmental degradation that will be detrimental to aquatic life, plants, and animals. Nitrogen leaching through subsurface drainage systems has been studied under different irrigation and fertilizer management regimes for semi-arid, arid and humid climates [15-17]. Gheysari et al. [18] studied NO3-N leaching from a soil depth of 30 cm under different nitrogen fertilizer levels and different irrigation systems. The estimated leached NO3-N ranged from 3.1 kg ha-1 at no N application and deficit irrigation to 40.8 Kg ha-1 at fertilization level of 142 kg N ha-1 and full irrigation, which would be the minimum annual N-requirement for corn in European countries.
2.2. Nitrogen in domestic wastewater
Effluent of domestic wastewater treatment plants contains high concentrations of inorganic nitrogen that may lead to eutrophication of the receiving water bodies [19, 20]. In Rajasthan, India the raw sewage received at the activated sludge plant has a BOD of 600–800 mg l-1 and a NH4+-N concentration of 80–110 mg l-1 during summer when water shortage was acute [21]. Ammonia and eventually nitrate in the effluent caused eutrophication. The disposal of domestic wastewater in areas not served by sewer systems is almost exclusively by use of septic tanks and seepage fields. Effluents from septic tanks generally contain high concentrations of ammonia. Zeng et al. [22] found that the ammonia concentration in real domestic wastewater from one septic tank in China was 54-74 mg l-1. A similar finding was reported by Guo et al. [23]. The effluent of septic tanks is usually discharged to aerobic seepage fields, where ammonia and organic nitrogen are transformed to nitrate, which may be trickling into the groundwater [24]. Table (2) summarizes the values of total Kjeldahl nitrogen (TKN) and ammonia nitrogen (AN) found in domestic wastewaters in different locations during the recent years.
2.3. Nitrogen in agro-industrial and industrial wastewaters
The concentration of nitrogen compounds in some industrial wastewaters is tremendously higher than what is found in agricultural and domestic wastewater. Ammonia and nitrate are the most
Year
Mean
SD1
N
SEM
%CV
Min
Max
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
41.30
85.95
93.42
67.45
51.80
36.76
32.50
47.05
43.86
74.29
193.28
226.07
96.09
64.64
42.39
35.38
48.25
43.38
46
6
92
120
193
77
80
62
14
10.95
78.91
23.57
8.77
4.65
4.83
3.96
6.13
11.59
179.89
224.87
241.99
142.47
124.78
115.31
108.85
102.57
98.91
179.89
5.88
0.10
0.19
0.03
0.27
0.07
0.00
4.85
480.00
470.00
1900.00
654.00
613.90
180.44
185.70
262.12
152.27 http://www.americanscience.org 5 09 [e-mail]
Journal of American Science, http://www.americanscience.org 2010;6(12)
problematic nitrogen compounds in this sort of wastewater. Ammonia in industrial wastewater is normally eliminated by nitrification which is achieved by the complete oxidation of ammonia. Thus, nitrate removal from these types of industrial wastewater is an inevitable step in treatment. Different industrial and agro-industrial wastewaters are reported to contain more than 200 mg l-1 NO3--N [25, 26] and some contain even higher nitrate levels. For instance, the wastewater from glasshouses contained 325 mg l-1 NO3--N [27]. Several other industries generate wastewater with varying amounts of nitrate, being 222 mg l-1 in a tannery wastewater of Pisa. Italy, [28], 2320 mg l-1 in wastewater from the cochineal insects processing to produce natural carmine

Kết quả (Việt) 1:

Tạp chí khoa học người Mỹ, http://www.americanscience.org 2010;6(12)Sinh học loại bỏ nitơ từ wastewaters-A reviewGaber Z. Breisha1, Josef Winter21. sở vi sinh vật học nông nghiệp, khoa nông nghiệp, đại học Minia, Minia, Ai Cập2. Institut für Ingenieurbiologie und Biotechnologie des Abwasser, đại học Karlsruhe, Đứ[e-mail], [e-mail]óm tắt: Nếu số lượng lớn hiện nay của nitơ có chứa nước thải công nghiệp và trong nước nguồn gốc được thải ra môi trường mà không cần điều trị thích hợp, họ dẫn đến ô nhiễm đất và nước rộng rãi. Đúng loại bỏ các chất ô nhiễm từ các tiêu thụ nước thải là điều cần thiết trong nước công nghiệp và đang trở nên ngày càng quan trọng từ một điểm của xem sức khỏe môi trường và con người trong phát triển và đang nổi lên các quốc gia. Bên cạnh nitơ thông thường loại bỏ quá trình (nitrat hóa lithoautotrophic và dùng), tiểu thuyết và nitơ sinh học hiệu quả loại bỏ quá trình đã được phát triển, bao gồm cả đồng thời nitrat hóa và dùng, kỵ khí amoni quá trình oxy hóa (Anammox), và hệ thống kết hợp của nó (loại bỏ hoàn toàn thực nitơ hơn nitrit, Canon). Nhận xét này tóm tắt nghiên cứu gần đây đối phó với nông nghiệp, công nghiệp và trong nước wastewaters liên quan đến nội dung của họ nitơ. Truyền thống và tiểu thuyết nitơ sinh học loại bỏ công nghệ được xem xét. Hơn nữa, nghiên cứu gần đây đối phó với nhiệt độ, oxy hòa tan, nồng độ nitrat, độ mặn, độ pH và nồng độ miễn phí amoniac là yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả loại bỏ nitơ có cũng được tích hợp.[Gaber Z. Breisha, Josef mùa đông. Sinh học-loại bỏ nitơ từ wastewaters-A review. Tạp chí của Mỹ khoa học 2010; 6 (12): 508-528]. (ISSN: 1545-1003).Từ khóa: wastewaters; loại bỏ nitơ; độ mặn; miễn phí amoniac; nhiệt độ; oxy hòa tan1. giới thiệuMặc dù quyền truy cập vào nước uống an toàn đã cải thiện đều đặn và đáng kể trong những thập kỷ cuối cùng trong hầu như tất cả các phần của thế giới [1, 2], ở các nước đang phát triển 90% của tất cả nước thải vẫn đi không được điều trị vào địa phương con sông và suối [3] và do đó hạn chế an toàn cung cấp nước ngọt. Một số 50 quốc gia, với khoảng một phần ba dân số thế giới, cũng phải chịu từ trung bình hoặc căng thẳng nước cao, ít trong mùa mưa và 17 chiết xuất nhiều nước hàng năm hơn nạp thông qua của chu kỳ nước tự nhiên [4]. Gia tăng nhu cầu nước không chỉ ảnh hưởng đến bề mặt cơ quan nước ngọt như sông và hồ, nhưng nó cũng làm giảm nguồn tài nguyên nước ngầm. Do thêm nước ngầm khai thác hơn nạp tiền nó dự kiến rằng ví dụ bề mặt đất của Jakarta/Indonesia sẽ giải quyết 0.4-0,6 m đến năm 2020 [The Jakarta Post, 25. 08.2009] và định kỳ lũ lụt của nhiều thành phố vùng trong mùa mưa sẽ là những hậu quả. Eutrophication, liên kết với xả của hợp chất nitơ hoặc nitơ có chứa các hợp chất thải vào nước ngọt đã trở thành một vấn đề ô nhiễm nghiêm trọng nước ở nhiều quốc gia [5]. Chất lượng nước xấu đi và mối nguy hiểm tiềm năng cho sức khỏe con người hoặc động vật ví dụ bởi độc hại tảo nở là hậu quả. Sự hiện diện của nitơ dư thừa trong môi trường đã gây ra các thay đổi nghiêm trọng của chu kỳ dinh dưỡng tự nhiên giữa thế giới sống và đất, nước, và bầu không khí [6]. Xả dư thừa của nitrat làm phân bón nhưng cũng là một trong những phổ biến nhất nước và nước ngầm chất gây ô nhiễm gây ra vấn đề nghiêm trọng bao gồm cả ung thư, blue-baby dịch bệnh ở trẻ sơ sinh mới sinh ra và methaemoglobinaemia [7]. Tuy nhiên có rất nhiều các chất ô nhiễm khác trong nước như ví dụ như thuốc kháng sinh, x-quang đại lý tương phản, dư lượng chăm sóc sức khỏe hoặc đường dẫn xuất trong chất thải công nghiệp hoặc xử lý nước thải mà cũng là tiềm năng toxicants. Những năm gần đây, một số nghiên cứu đã tập trung vào loại bỏ cacbon, nitơ và phốt phát từ trong nước, nông nghiệp và công nghiệp wastewaters. Mục tiêu của nhận xét này là một) để xác định nồng độ chất ô nhiễm nitơ trong nội địa, nông nghiệp và công nghiệp wastewaters, b) để biên dịch những thành tựu mới nhất của công nghệ phát triển cho loại bỏ nitơ từ những wastewaters và c) để làm rõ tác động của nhiệt độ, oxy hòa tan, nồng độ nitrat, độ mặn, độ pH và nồng độ miễn phí amoniac như yếu tố mà ảnh hưởng đến hiệu quả loại bỏ nitơ.2. nitơ-có wastewaters2.1. nitơ trong nông nghiệp nước thảiNhững năm gần đây, một số giấy tờ có địa chỉ phục hồi của các hợp chất nitơ từ nông nghiệp phân. Sự tập trung của các hợp chất nitơ khác nhau theo nguồn gốc của các phân tương ứng. Phân hữu cơ chăn nuôi gia cầm tại một trang trại gần Ixtanbun, Thổ Nhĩ Kỳ, ví dụ, chứa 1580 mg l-1 http://www.americanscience.org 5 08 [e-mail]ạp chí khoa học người Mỹ, http://www.americanscience.org 2010;6(12)Tổng số Kjeldahl nitơ và 1318 mg l-1 NH4 +-N [8]. Chăn nuôi loài, loại của họ và tuổi tác, bản chất của thức ăn của họ và làm thế nào nó được cho ăn, cho dù có hay không các vật nuôi được đặt, thời tiết và khí hậu, tất cả các đóng góp vào thành phần xử lý nước thải, khối lượng và tốc độ của nó sản xuất [9]. Các biến thể của amoni-N nồng độ (mg l-1) trong chăn nuôi wastewaters tại Nam quận Waterford, Ai Len, đã được đo cho gần một thập kỷ (bảng 1). Đã có cao hàng năm biến thể của amoniac và các biến thể thậm chí cao hơn trong vòng một năm [10].Bảng 1. Nồng độ amoni (mg l-1) trong nước thải chăn nuôi bao gồm thải từ 8 gia súc/sữa đất trồng trọt và một cừu sân [10].1SD = độ lệch chuẩn; N = kích thước mẫu (l); SEM = tiêu chuẩn lỗi có nghĩa là; % CV = hệ số biến thể; Tối thiểu = tối thiểu; Max. = tối đa.Các số tiền quá nhiều phân bón nitơ hóa học được áp dụng trong nông nghiệp ở nhiều nơi trên thế giới theo một phổ rộng của các điều kiện khí hậu. Điều kiện thời tiết ẩm ướt có thể gây ra nitrat lọc quặng, dẫn đến ô nhiễm của nguồn tài nguyên bề mặt và nước ngầm. Các hậu quả là eutrophication bề mặt nước và ô nhiễm nước ngầm với nitrat. Các nguồn nước thô không nên được sử dụng như là nguồn nước uống mà không cần điều trị [11-13]. Hệ thống thoát nước dưới bề mặt ngang, ngoài việc kiểm soát nước bảng và lọc quặng có hại hòa tan muối từ hồ sơ đất thoát nước, cũng có thể gây thiệt hại của các hình thức khác nhau của nitơ thông qua hệ thống thoát nước thải [14]. Các tổn thất nitơ, bên cạnh việc lãng phí một phần của ứng dụng phân bón, cũng có khả năng gây ra suy thoái môi trường sẽ được bất lợi cho cuộc sống dưới nước, thực vật và động vật. Nitơ lọc quặng thông qua hệ thống thoát nước dưới bề mặt đã được nghiên cứu dưới khác nhau tưới và phân bón quản lý chế độ cho khí hậu bán khô cằn, khô cằn và ẩm [15-17]. Gheysari et al. [18] nghiên cứu NO3-N lọc quặng từ độ sâu đất 30 cm dưới mức phân bón nitơ khác nhau và hệ thống thủy lợi khác nhau. Ước tính bị tẩy trôi NO3 N trải dài từ 3.1 kg Hà-1 lúc không có ứng dụng N và thâm hụt thủy lợi 40.8 Kg Hà-1 ở thụ tinh cấp 142 kg N Hà-1 và thủy lợi đầy đủ, đó sẽ là tối thiểu hàng năm N-yêu cầu cho ngô quốc gia châu Âu.2.2. nitơ trong nước thải sinh hoạtNước thải của nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt có chứa nồng độ cao của nitơ vô cơ có thể dẫn tới eutrophication của các cơ quan nước nhận [19, 20]. Ở Rajasthan, Ấn Độ nước thải thô đã nhận được tại nhà máy kích hoạt bùn có một quản trị của 600-800 mg l-1 và một NH4 +-N nồng độ 80-110 mg l-1 mùa hè khi tình trạng thiếu nước là cấp tính [21]. Amoniac và cuối cùng là nitrat trong nước thải gây ra eutrophication. Xử lý nước thải sinh hoạt trong khu vực không được phục vụ bởi hệ thống thoát nước là gần như độc quyền bằng cách sử dụng bể tự hoại và các lĩnh vực thấm. Tiêu thụ nước thải từ bể tự hoại thường chứa nồng độ cao của amoniac. Zeng et al. [22] phát hiện rằng nồng độ amoniac trong thực sự nước thải sinh hoạt từ một bể tự hoại tại Trung Quốc là 54-74 mg l-1. Một phát hiện tương tự như đã được báo cáo bởi Quách et al. [23]. Nước thải của hoại thường được thải ra cho lĩnh vực hiếu khí thấm, nơi amoniac và nitơ hữu cơ được chuyển thành nitrat, mà có thể trickling vào nước ngầm [24]. Bảng (2) tổng hợp các giá trị của tất cả Kjeldahl nitơ (TKN) và nitơ amoniac (AN), loài này có ở trong nước wastewaters ở địa điểm khác nhau trong những năm gần đây.2.3. nitơ trong nông-công nghiệp và công nghiệp wastewatersSự tập trung của các hợp chất nitơ trong một số wastewaters công nghiệp là rất cao hơn những gì được tìm thấy trong nước thải nông nghiệp và trong nước. Amoniac và nitrat nhiều nhấtNămCó nghĩa làSD1NSEM% CVMinMaxnăm 2001năm 2002năm 2003năm 2004năm 2005năm 2006năm 20072008năm 200941.3085.9593.4267.4551,8036.7632,5047.0543.8674.29193.28226.0796.0964.6442.3935.3848.2543.38466921201937780621410,9578.9123,578,774,654,833,966.1311.59179.89224.87241.99142.47124.78115.31108.85102.5798.91179.895,880,100,190,030,270,070,004,85480.00470.001900.00654.00613.90180.44185.70262.12152.27 http://www.americanscience.org 5 09 [e-mail]ạp chí khoa học người Mỹ, http://www.americanscience.org 2010;6(12)nitơ có vấn đề các hợp chất trong này loại xử lý nước thải. Amoniac trong nước thải công nghiệp thường là bị loại bởi nitrat hóa đó đạt được bằng cách hoàn thành quá trình oxy hóa amoniac. Vì vậy, nitrat loại bỏ từ các loại nước thải công nghiệp là một bước không thể tránh khỏi trong điều trị. Wastewaters công nghiệp và nông-công nghiệp khác nhau được báo cáo có chứa hơn 200 mg l-1 NO3--N [25, 26] và một số có trình độ nitrat thậm chí cao hơn. Ví dụ, xử lý nước thải từ nhà kính chứa 325 mg l-1 NO3--N [27]. Một số các ngành công nghiệp tạo ra nước thải với số tiền khác nhau của nitrat, là 222 mg l-1 trong một nước thải tannery của Pisa. Ý, [28], 2320 mg l-1 trong nước thải từ các loài côn trùng cochineal xử lý để sản xuất tự nhiên carmine

Kết quả (Việt) 2:

Tạp chí Khoa học của Mỹ, http://www.americanscience.org 2010; 6 (12)
Bio-loại bỏ nitơ từ nước thải-A xem xét
Gaber Z. Breisha1, Josef Winter2
1. Sở Vi sinh vật nông nghiệp, Khoa Nông nghiệp, Đại học Minia, Minia, Ai Cập
2. Institut für Ingenieurbiologie und Biotechnologie des Abwasser, Universität Karlsruhe, Đức
[e-mail], [e-mail]
Tóm tắt: Nếu khối lượng lớn hiện tại của nitơ có chứa nước thải có nguồn gốc trong nước và công nghiệp được thải vào môi trường không điều trị thích hợp, họ dẫn đến đất rộng lớn và ô nhiễm nguồn nước. Loại bỏ thích hợp các chất ô nhiễm từ các nguồn thải là điều cần thiết ở các nước công nghiệp phát triển và ngày càng trở nên quan trọng từ quan điểm sức khỏe môi trường và con người xem ở các nước đang phát triển và mới nổi. Bên cạnh thông thường quá trình loại bỏ nitơ (nitrat hóa lithoautotrophic và khử nitơ), tiểu thuyết và quy trình loại bỏ nitơ sinh học hiệu quả chi phí đã được phát triển, bao gồm cả quá trình nitrat hóa và khử nitơ đồng thời, kỵ khí amoni oxy hóa (Anammox), và hệ thống kết hợp của nó (loại bỏ nitơ hoàn toàn tự dưỡng hơn nitrite , Canon). Đánh giá này tóm tắt các nghiên cứu gần đây đối phó với nước thải nông nghiệp, công nghiệp và liên quan đến hàm lượng nitơ của họ. Công nghệ loại bỏ nitơ sinh học truyền thống và mới lạ được xem xét. Hơn nữa, các nghiên cứu gần đây đối phó với nhiệt độ, oxy hòa tan, nồng độ nitrate, độ mặn, pH hoặc nồng độ ammonia tự do như những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất khử nitơ cũng đã được thành lập.
[Gaber Z. Breisha, Josef Winter. Bio-loại bỏ nitơ từ nước thải-A xem xét. Tạp chí Khoa học Mỹ năm 2010; 6 (12): 508-528]. (ISSN: 1545-1003).
Từ khóa: nước thải; loại bỏ nitơ; độ mặn; ammonia miễn phí; nhiệt độ; oxy hòa tan
1. Giới thiệu
Mặc dù tiếp cận nguồn nước uống an toàn đã được cải thiện đều đặn và đáng kể trong những thập kỷ qua ở hầu hết các phần của thế giới [1, 2], ở các nước đang phát triển 90% của tất cả các nước thải chưa qua xử lý vẫn còn đi vào con sông địa phương và dòng [3] và do đó làm hạn chế nguồn cung cấp nước ngọt an toàn. Khoảng 50 quốc gia, với gần một phần ba dân số thế giới, cũng bị căng thẳng về nước trung bình hoặc cao, ít nhất là trong mùa mưa và 17 của các trích nhiều nước hơn so với hàng năm được sạc thông qua các chu trình nước tự nhiên của họ [4]. Nhu cầu về nước tăng không chỉ ảnh ​​hưởng đến các cơ quan nước ngọt bề mặt như sông hồ, nhưng nó cũng làm giảm nguồn nước ngầm. Do khai thác nước ngầm hơn nạp tiền dự kiến rằng ví dụ bề mặt đất của Jakarta / Indonesia sẽ giải quyết 0,4-0,6 m đến năm 2020 [The Jakarta Post, 25. 08.2009] và lũ lụt thường kỳ của nhiều bộ phận thành phố trong mùa mưa sẽ được hậu quả. Hiện tượng phú dưỡng, kết hợp với xả của các hợp chất nitơ hoặc các hợp chất nitơ có chứa nước thải thành nước ngọt đã trở thành một vấn đề ô nhiễm nước nghiêm trọng ở nhiều nước [5]. Chất lượng nước xấu đi và các mối nguy hiểm tiềm tàng đối với sức khỏe con người hoặc động vật, ví dụ bằng tảo nở hoa độc hại là hậu quả. Sự hiện diện của nitơ dư thừa trong môi trường đã gây ra những thay đổi nghiêm trọng của chu trình dinh dưỡng tự nhiên giữa thế giới sống và đất, nước, không khí và [6]. Xả vượt nitrate như một loại phân bón mà còn là một trong những chất gây ô nhiễm nước ngầm và phổ biến nhất gây ra vấn đề nghiêm trọng như ung thư, bệnh blue-baby ở trẻ mới sinh và methaemoglobinaemia [7]. Tuy nhiên có nhiều chất ô nhiễm khác trong nước như ví dụ như thuốc kháng sinh, đại lý X-ray tương phản, dư lượng chăm sóc sức khỏe hoặc các dẫn xuất đường trong chất thải công nghiệp, nước thải mà còn là chất độc tiềm tàng. Trong những năm gần đây, một số nghiên cứu đã tập trung vào cácbon, nitơ và loại bỏ phosphate từ nước thải trong nước, nông nghiệp và công nghiệp. Mục tiêu của nghiên cứu này là một) để xác định nồng độ các chất ô nhiễm nitơ trong nước thải trong nước, nông nghiệp và công nghiệp, b) để biên dịch các thành tựu mới nhất của công nghệ được phát triển để loại bỏ nitơ từ các loại nước thải và c) để làm rõ tác động của nhiệt độ, độ hòa tan oxy, nồng độ nitrate, độ mặn, pH và nồng độ ammonia tự do như những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất khử nitơ.
2. Nitơ -containing nước thải
2.1. Nitơ trong nước thải nông nghiệp
Trong những năm gần đây, một số bài báo đã đề cập việc thu hồi các hợp chất nitơ từ phân súc vật nông nghiệp. Nồng độ của các hợp chất nitơ khác nhau tùy theo nguồn gốc của phân tương ứng. Phân gia cầm tại một trang trại gần Istanbul, Thổ Nhĩ Kỳ, ví dụ, có chứa 1580 mg l-1 http://www.americanscience.org 5 08 [e-mail]
Tạp chí Khoa học của Mỹ, http://www.americanscience.org 2010 ; 6 (12)
tổng nitơ Kjeldahl và 1318 mg l-1 NH4 + -N [8]. Loài vật nuôi, các loại của họ và tuổi tác, bản chất của thức ăn của họ và làm thế nào nó được cho ăn, có hoặc không có gia súc được nuôi, thời tiết và khí hậu, góp phần cho thành phần nước thải, khối lượng và tỷ lệ sản xuất của mình [9]. Sự biến đổi của nồng độ ammonium-N (mg l-1) trong nước thải chăn nuôi ở miền nam County Waterford, Ireland, được đo trong gần một thập kỷ (Bảng 1). Có những biến thể hàng năm cao của amoniac và các biến thể cao hơn trong năm duy nhất [10].
Bảng nồng độ amoni 1. (mg l-1) trong nước thải chăn nuôi bao gồm nước thải từ tám bò / trại chăn nuôi bò sữa và một con chiên sân [10].
1SD = độ lệch chuẩn; N = cỡ mẫu (l); SEM = sai số chuẩn của trung bình; CV% = hệ số biến thiên; Min. = Tối thiểu; Max. = Tối đa.
số lượng quá nhiều phân đạm hóa học được áp dụng trong nông nghiệp ở nhiều nơi trên thế giới theo một loạt các điều kiện khí hậu. Điều kiện thời tiết ẩm ướt có thể gây lọc nitrate, dẫn đến ô nhiễm nguồn nước mặt và nước ngầm tài nguyên. Hậu quả là hiện tượng phú dưỡng của nước mặt và ô nhiễm nguồn nước ngầm với nitrate. Nguồn nước thô như vậy nên không còn được sử dụng làm nguồn nước sinh hoạt không điều trị [11-13]. Hệ thống thoát nước bên dưới bề mặt ngang, ngoài việc kiểm soát mực nước ngầm và ngấm ra các muối hòa tan có hại từ hồ sơ đất thoát nước tốt, cũng có thể gây ra thiệt hại của các hình thức khác nhau của nitơ qua nước thải thoát nước [14]. Tổn thất nitơ như vậy, bên cạnh việc lãng phí một phần của phân bón áp dụng, cũng có khả năng gây suy thoái môi trường đó sẽ bất lợi cho đời sống thủy sinh, thực vật và động vật. Một lượng lớn nitơ thông qua các hệ thống thoát nước ngầm đã được nghiên cứu dưới các chế độ thủy lợi và quản lý phân bón khác nhau để bán khô cằn, khô cằn và ẩm khí hậu [15-17]. Gheysari et al. [18] nghiên cứu NO3-N rửa trôi từ đất sâu 30 cm dưới mức phân đạm khác nhau và hệ thống thủy lợi khác nhau. Các ước tính được lọc NO3-N dao động từ 3,1 kg ha-1 tại không có ứng dụng N và thâm hụt tưới cho 40,8 Kg ha-1 ở mức thụ 142 kg N ha-1 và đầy đủ thủy lợi, đó sẽ là hàng năm N-yêu cầu tối thiểu ngô ở các nước châu Âu.
2.2. Nitơ trong nước thải sinh hoạt
Nước thải của nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt có chứa nồng độ cao của nitơ vô cơ có thể dẫn đến hiện tượng phú dưỡng của các cơ quan tiếp nhận nước [19, 20]. Ở Rajasthan, Ấn Độ, nước thải thô nhận được tại các nhà máy bùn hoạt tính có BOD là 600-800 mg l-1 và một NH4 + -N nồng độ 80-110 mg l-1 trong suốt mùa hè khi thiếu nước đã cấp [21]. Amoniac và cuối cùng nitrat trong nước thải gây ra hiện tượng phú dưỡng. Việc xử lý nước thải sinh hoạt ở khu vực không có hệ thống cống thoát nước gần như là độc quyền bằng cách sử dụng bể tự hoại và các lĩnh vực rò rỉ. Nước thải từ bể tự hoại thường chứa hàm lượng amoniac. Zeng et al. [22] thấy rằng nồng độ amoniac trong nước thải sinh sản từ một bể phốt tại Trung Quốc là 54-74 mg l-1. Một kết quả tương tự đã được báo cáo của Guo et al. [23]. Nước thải của các bể tự hoại thường được thải vào các lĩnh vực thấm aerobic, nơi amoniac và nitơ hữu cơ được chuyển thành nitrat, có thể nhỏ giọt vào nước ngầm [24]. Bảng (2) tóm tắt các giá trị của tổng nitơ Kjeldahl (TKN) và nitơ amoniac (AN) được tìm thấy trong nước thải trong nước tại các địa điểm khác nhau trong những năm gần đây.
2.3. Nitơ trong nước thải nông nghiệp và công nghiệp
Nồng độ của các hợp chất nitơ trong một số loại nước thải công nghiệp là rất cao so với những gì được tìm thấy trong nước thải nông nghiệp và trong nước. Amoniac và nitrat là http://www.americanscience.org 5 09 [e-mail] Tạp chí Khoa học của Mỹ, http://www.americanscience.org 2010; 6 (12) các hợp chất nitơ có vấn đề trong loại nước thải. Amoniac trong nước thải công nghiệp thường được loại bỏ bởi quá trình nitrat hóa mà là đạt được bởi quá trình oxy hóa hoàn toàn của amoniac. Vì vậy, loại bỏ nitrat từ các loại nước thải công nghiệp là một bước không thể tránh khỏi trong điều trị. Nước thải công nghiệp và nông nghiệp khác nhau được báo cáo có chứa nhiều hơn 200 mg l-1 NO3 - N [25, 26] và một số có chứa hàm lượng nitrate cao hơn. Ví dụ, nước thải từ nhà kính chứa 325 mg l-1 NO3 - N [27]. Một số ngành công nghiệp khác tạo ra nước thải với số lượng khác nhau của nitrat, là 222 mg l-1 trong một nước thải thuộc da Pisa. Ý, [28], 2320 mg l-1 có trong nước thải từ chế biến côn trùng màu cánh kiến để sản xuất thoa son tự nhiên