[发明专利]一种脱氮药剂与紫外光联用的脱氮方法

说明书

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，更具体地说，涉及一种脱氮药剂与紫外光联用去除水中硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氨氮、硝基取代有机物、亚硝基取代化合物和偶氮类化合物的方法。

背景技术

随着工业和农业的快速发展，大量的硝态氮通过工业废水、农业化肥和市政污水等方式进入环境，造成土壤、地表水、海水和地下水的严重污染。含氮污染物具有较强的毒性，不仅能够引发蓝婴综合症，通过微生物代谢、化学还原等过程，还会转化为高毒性的亚硝酸盐和亚硝胺类等导致糖尿病、生殖毒性及癌症的发生；且氮污染还与多种流行病明显相关，危害公共健康。此外，氮类污染物还会促成藻类的大规模爆发而引起水体富营养化污染。环境中氮类污染物的污染已经引起了国际上的广泛关注。因此，亟需对水中的氮类污染物进行有效控制。

目前，去除氮类污染物的方法主要有：微生物代谢、离子交换、纳滤及反渗透、空气吹脱、电化学、光催化、吸附剂吸附、零价金属体系和多种技术的耦合联用等方法。

微生物利用氮类化合物作为电子受体/供体而对其进行硝化/反硝化脱氮，对环境友好且成本较低，因而大规模应用于市政污水及工业废水的脱氮处理。但是微生物代谢过程速度较慢，对水中碳氮磷的比例要求较高，往往需要投加合适的碳源及磷源以维持微生物的代谢活性；且残留的有机碳及脱落的微生物还会对水质产生潜在的风险，因此该方法的应用范围受到很大限制。

空气吹脱法作为高浓度氨氮废水的预处理方法，只能实现氨氮的脱除，且填料层易结垢、吹脱效率低，还需回调废水pH值，方法复杂。活性炭吸附、离子交换与反渗透能够实现水中氮类污染物的浓缩，但脱附液和浓水中的污染物仍需进一步脱氮处理，成本较高，产生的再生液必须处理，否则会引起二次污染。

电化学法利用特殊的电极催化材料(如Pt)可以实现对氮类污染物的氧化还原降解且具有较高的选择性。但是目前仍缺乏高稳定和高活性的廉价电极材料，且该方法对电解质要求较高并会产生很多毒性副产物。

光催化体系能够通过产生活性物种而实现氮污染物的去除，其效率取决于催化剂组成成分与表面性质，但是目前的催化剂量子效率偏低，往往需要有机物消耗光生空穴来提高催化效果；催化剂易流失不易回收难再利用，催化剂易失活，系统稳定性较差等问题严重制约该技术的大规模应用。

零价金属高效廉价且能用于地下水的原位修复，但是该方法往往需要贵金属催化剂的参与，如Pd和Pt。零价金属的脱氮效能取决于金属粒径及催化剂在金属表面的分散性。纳米金属易团聚且极易被空气氧化而失效；释放的重金属离子会造成水质二次污染；且会产生大量的具有毒性的氨氮（其饮用水中的控制指标为0.5mg/L)而无法实现完全脱氮。这些因素严重限制了零价金属体系的进一步应用。

光化学处理技术是一类较为安全高效的绿色技术。作为一种高效的杀菌技术，紫外辐照已经大规模地用于饮用水和污水的深度处理中。如中国专利号为ZL201110088339.8的专利公开了一种同步去除水中氨氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的方法，该申请案是将待处理水体通过pH调节和溶解氧控制后，用波长为150nm～260nm的紫外光照进行处理，操作简单、运行安全。但该申请案其紫外光谱中能用于脱氮的比例很小，能量利用率很低（小于5%），且成本较高，如何提高紫外光的有效利用效率和脱氮效率是该申请案仍需解决的问题，目前仍难于推广应用。

中国专利申请号201110281885.3，申请日为2011年11月2日，发明创造名称为：一种基于过硫酸盐/光联用去除水中含氮消毒副产物的方法，该申请案通过向水中投加过硫酸盐或者其相关的复合药剂，并利用紫外辐照，产生大量的氧化性的硫酸根自由基进攻含氮消毒副产物，实现脱氮、脱卤，使用安全，无毒副产物产生。但该申请案不能实现对水中硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮以及总氮的有效去除。综上所述，水的无害化脱氮仍是目前水处理领域的一个巨大挑战，亟需开发一种能够实现氮的无害化转化的处理技术。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明针对现有水中脱氮技术脱氮效率低、操作复杂、成本较高、易产生毒性中间产物的技术问题，提供了一种脱氮药剂与紫外光联用的脱氮方法。本发明提供的技术方案是一种高效且无害的脱氮方法，可以充分利用整个紫外波谱的紫外光，大大提高了紫外光的利用效率。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：