在水处理工程中，去除硝酸盐是一个重要的技术课题。随着农业、工业和城市化的发展，水体中的硝酸盐污染问题日益严重，尤其在地下水和部分地表水中，硝酸盐浓度常超过饮用水标准，对人类健康构成潜在威胁。因此，研究和应用有效的硝酸盐去除技术具有重要意义。

硝酸盐（NO₃⁻）是一种高度可溶且稳定的阴离子，广泛存在于自然水体中。其主要来源包括化肥的过量使用、畜禽养殖废水、生活污水以及某些工业排放物。长期饮用硝硝酸盐含量超标的水可能导致高铁血红蛋白症（尤其是婴幼儿），并可能与某些癌症的发生有关。世界卫生组织（WHO）推荐饮用水中硝酸盐氮的最大允许浓度为10 mg/L，对应的硝酸盐浓度约为45 mg/L。

目前，水处理工程中常用的硝酸盐去除方法主要包括物理化学法、生物脱氮法以及新兴的膜分离技术和电化学法等。

一、物理化学法

1. 离子交换法
   离子交换是较为成熟的一种硝酸盐去除方法。通过使用强碱性阴离子交换树脂，将水中的硝酸根离子与其他阴离子（如氯离子）进行交换，从而实现硝酸盐的去除。这种方法操作简便、去除效率高，适用于中小型供水系统。然而，该方法也存在一些缺点，例如树脂易受有机物污染、再生过程中会产生高浓度的含硝酸盐废液，需要进一步处理以避免二次污染。

2. 反渗透（RO）
   反渗透是一种高效的膜分离技术，能够有效去除水中的硝酸盐及其他溶解性无机盐类。其原理是通过施加高于溶液渗透压的压力，使水分子逆向通过半透膜，而硝酸盐等杂质被截留在浓水侧。虽然反渗透对硝酸盐的去除率可达90%以上，但其能耗较高，设备投资大，且产水率较低（通常为50%-75%），同时也会产生大量浓缩液，需妥善处理。

3. 电渗析（ED）
   电渗析利用电场作用下带电离子的选择性迁移，在阴阳离子交换膜的作用下实现硝酸盐的分离。相比反渗透，电渗析更适合处理低至中等硬度的水源，但其运行成本较高，膜材料容易结垢或受到污染，维护要求较高。

二、生物脱氮法

生物脱氮是近年来发展较快的一种绿色处理技术，主要通过微生物的作用将硝酸盐还原为氮气（N₂）释放到大气中，从而达到去除的目的。这一过程通常分为两个阶段：硝化和反硝化。

1. 反硝化法
   在缺氧条件下，反硝化细菌以硝酸盐作为电子受体，将硝酸盐逐步还原为亚硝酸盐、一氧化氮、氧化亚氮，最终转化为氮气。此过程需要提供适量的碳源（如甲醇、乙酸钠等）作为电子供体。生物滤池、固定床反应器、流化床反应器等装置均可用于构建反硝化系统。该方法成本较低，适用于地下水或微污染地表水的处理，但其运行稳定性受水质波动、温度变化等因素影响较大。

2. 厌氧氨氧化（Anammox）
   厌氧氨氧化是一种新型的生物脱氮工艺，可在缺氧条件下将氨氮与亚硝酸盐直接转化为氮气。虽然其主要用于污水处理厂的脱氮，但在特定条件下也可用于硝酸盐的间接去除。该技术具有节能高效的特点，但对运行条件要求较高，尚未广泛应用于饮用水处理领域。

三、其他新兴技术

1. 电化学还原法
   利用电极反应将硝酸盐还原为氮气或其他低毒产物。例如，在钛基电极上通过电催化还原硝酸盐生成NH₄⁺或N₂。该方法无需投加化学药剂，环境友好，但目前仍处于实验研究阶段，工业化应用尚不成熟。

2. 吸附法
   使用改性沸石、活性炭、金属氧化物等材料吸附硝酸盐。这类方法操作简单，但吸附容量有限，再生困难，限制了其大规模应用。

四、综合比较与选择建议

在实际水处理工程中，应根据原水水质、处理规模、出水要求及经济条件等因素综合选择合适的硝酸盐去除技术。对于小型供水系统，离子交换法和生物反硝化法较为适用；而对于大型水厂或水质复杂的情况，则可考虑结合多种技术，如“生物预处理+反渗透”组合工艺，以提高整体处理效果并降低运行成本。

此外，还需重视处理过程中产生的副产物管理，如离子交换法的再生液、反渗透的浓水等，防止造成二次污染。未来，随着新材料、新工艺的发展，硝酸盐去除技术将朝着高效、低耗、智能化方向不断进步，为保障饮用水安全提供更有力的技术支撑。