水草情迷

(轉自台灣)

http://www.epa.gov.tw/b/b_print.asp?Ct_ ... 45X0002915

好在我唔係用水喉水


水源區及地下水中之硝酸鹽污染硝酸鹽的去除原本是應用於廢水高級處理上，但最近十幾年來，由於水源中硝酸鹽濃度過高，已逐漸應用在淨水處理上。在歐洲及北美等地區。很多國家均面臨水源中硝酸鹽濃度過高的問題，尤其在歐洲地區其情況更為嚴重，比利時地下水中硝酸鹽濃度超過50mg NO3- /L(11.3mg NO3- -N/L)的比例高達29％，蓋其主要原因有下列幾點：

1.長期過量使用化學肥料。

2.畜牧廢水、生活污水及工業廢水之污染。

3.掩埋場或垃圾傾棄場之滲漏。

4.表面水體之滲漏。

5.土壤腐植層中微生物的礦化作用。

6.雨水的沖刷。

攝取過量硝酸鹽不但會導致六個月以下之嬰兒產生藍嬰病，硝酸鹽在胃中還可能轉化為致癌性之亞硝胺，此外亦可能導致心臟及行為方面之疾病，因此世界衛生組織建議之飲用水最高容許濃度為50mg NO3- /L(11.3mg NO3- -N/L)。我國標準則為10mg NO3- -N/L。以我國目前的情況來看，在遭受污染的水源中，部分地區硝酸鹽濃度已有超過飲用水標準的現象，再加上水源給水區不當開發，化學肥料過量使用，生活污水、工業廢水及畜牧廢水之污染，未來水源中硝酸鹽濃度過高的問題是可預期的，在水源尋覓及開發不易的情況下，研擬一套解決硝酸鹽問題的可行方法，實在有其必要性。

自營生物脫硝反應

由於大多數的脫氮菌為異營菌，且異營脫氮作用之速率亦較自營脫氮快，因此大多數生物脫氮作用的研究仍以異營脫氮為主，此方法應用在廢水處理上，不致造成太大的困擾，但應用在原水、淨水或地下水處理上，因外加碳源與硝酸鹽比值必須超過其理論計量比，不論採用何種外加碳源都無法根本解決碳源殘留的問題，為避免殘留碳源造成微生物在管線中再生長，影響飲用水之安全性，在脫氮程序後面都必須增加設備以去除殘留之碳源，若能採用自營性微生物進行脫氮，以無機碳 (CO2or HCO3)為碳源，即可解決異營脫氮碳源殘留的問題。目前於文獻中發現之自營脫氮菌，若以能量來源區分可分成以氫氣為能源的氫氧化菌、以還原性硫化物為能源的硫氧化菌、以二價鐵為能源的脫氮菌和以含氯化合物為能源的脫氮菌等四大類。

倘使採用自營性的氫氧化菌進行脫氮，反應的產物為氮氣及水，反應的基質為氫氣。對人體並無危害，因此，並無有害副產物的問題。另一方面，因其採用無機碳作為碳源，可避免有機碳殘留的問題。雖然氫氧化菌具甚多的優點，但也面臨了某些操作上的困難。例如：氫氣的溶解度太低利用率不高（1 atm 20℃下約1.5mg/L）及脫氮速率較慢，反應停留時間需要很長，是此系統的最大缺點，也造成其操作成本的增加，因此如何提高氫氣的利用效率及脫氮反應之速率為此系統能否順利發展的主要關鍵。此外，使用氫氣的安全性，一樣受到人們所關心。

矽膠薄膜供氫脫硝系統之應用

自1985年開始，便有學者在密閉反應槽中以矽膠管通氣的方式，來替代傳統的曝氣系統，並利用附著生長在矽膠管上的生物膜來分解溶於水中的 VOCs，研究結果發現，生長在矽膠管的生物膜亦形成一個屏障，可以阻隔水中VOCs透過矽膠管污染到供氣系統。此外，薄膜生物供氧系統亦有許多其他的優點，例如：鋪設施工容易、散氣均勻、高產氧量等優點，目前，薄膜生物供氧系統在市場上已經有商業化的產品出現，是較為成熟的技術。考慮到利用矽膠薄膜通氣的特性，利用矽膠薄膜來供應氫氣，算是一個比較新穎的構想。根據研究，氫氣在矽膠管中自由流通的流動速率只要維持在極低流量(10ml/min)，即足以供應矽膠薄膜外所生長之生物膜進行脫硝作用，若將矽膠管予以封閉，施以適當壓力，則氫氣的使用率幾達100％，而利用矽膠薄膜供應氫氣則使得氫氣使用的安全性與便利性增加。

既然矽膠管供應氫氣確實可行，則在矽膠管外培養適當之自營脫硝生物膜，以之進行自營生物脫硝的系統便相當適合用於原水或地下水之處理上。尤其，矽膠薄膜生物反應系統很容易模組化，相信只要經過簡單的修正，並克服工程上的部分困難，便足以將之應用在現地(In-situ)應用上，這將使得此系統對地下水中硝酸鹽的處理更具有優勢。（東南技術學院助理教授　張育傑）