一种脱氮药剂与紫外光联用的脱氮方法技术

本发明专利技术公开了一种脱氮药剂与紫外光联用的脱氮方法，属于水处理技术领域。本发明专利技术往待处理水中投加脱氮药剂，混合均匀后再经紫外光辐照；或将待处理水引入紫外光反应器中，直接在紫外光反应器中投加脱氮药剂，完成脱氮处理；其中，所用紫外光的波长小于400nm；所用脱氮药剂由亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、二氧化硫、焦亚硫酸盐、焦亚硫酸氢盐、硫代硫酸盐、硫化物、硫氢化钠、亚铁离子和铁离子中的一种或几种组成；所述的脱氮药剂按照脱氮药剂所含的硫和待处理水中氮污染物所含的氮的摩尔当量比为0.1～100：1的比例投加。本发明专利技术实现了对水中硝酸盐、亚硝酸盐、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高效和无害化去除的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水处理
，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。
技术介绍
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，专利技术创造名称为：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。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题本专利技术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。本专利技术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，本专利技术提供的技术方案为：本专利技术的一种脱氮药剂与紫外光联用的脱氮方法，往待处理水中投加脱氮药剂，混合均匀后再经紫外光辐照；或将待处理水引入紫外光反应器中，直接在紫外光反应器中投加脱氮药剂，完成脱氮处理；其中，所用紫外光的波长小于400nm；所用脱氮药剂由亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、二氧化硫、焦亚硫酸盐、焦亚硫酸氢盐、硫代硫酸盐、硫化物、硫氢化钠、亚铁离子和铁离子中的一种或几种组成；所述的脱氮药剂按照脱氮药剂所含的硫和待处理水中氮污染物所含的氮的摩尔当量比为0.1～100：1的比例投加。更进一步地，待处理水接受紫外光辐照的水力停留时间为0.01～300min；使用紫外光剂量为0.1～10kJ/cm2。更进一步地，所述的亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、焦亚硫酸盐、焦亚硫酸氢盐和硫代硫酸盐的阳离子均为钠离子、钾离子、氨根离子或钙离子中的一种；所述的硫化物的阳离子为钠离子、钾离子或氨根离子中的一种。更进一步地，使用紫外光反应器处理所述待处理水时，紫外光反应器中待处理水溶液的水力学条件为：雷诺数Re>100。更进一步地，所述的待处理水的水质条件要求浊度小于30NTU，温度范围为0～100℃，pH范围为1～14，对254nm波长光的吸光度小于10cm-1。更进一步地，所用的光源为紫外汞灯、汞齐灯、准分子激发灯、卤素灯、激光、X射线、α射线、β射线和γ射线中的一种或几种组合。3.有益效果采用本专利技术提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：（1）本专利技术的一种脱氮药剂与紫外光联用的脱氮方法，节能高效，可以充分利用整个紫外波谱的紫外光，大大提高了光能利用率；成本较低，运行经济，无须昂贵的催化剂和吸附剂；适用范围广，可用于饮用水、污水、工业废水、回用中水、海水和地下水等多种水体的脱氮；（2）本专利技术的一种脱氮药剂与紫外光联用的脱氮方法，启动快速、运行稳定，可以根据不同水力学条件，灵活方便地设计光反应器，且可以通过控制水力停留时间或紫外光剂量的方式应变较宽范围内污染物负荷的波动，从而达到高效经济的处理效果；（3）本专利技术的一种脱氮药剂与紫外光联用的脱氮方法，安全可靠，无毒性中间产物生成，最终产物为无害的氮气，不会产本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脱氮药剂与紫外光联用的脱氮方法，其特征在于：往待处理水中投加脱氮药剂，混合均匀后再经紫外光辐照；或将待处理水引入紫外光反应器中，直接在紫外光反应器中投加脱氮药剂，完成脱氮处理；其中，所用紫外光的波长小于400nm；所用脱氮药剂由亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、二氧化硫、焦亚硫酸盐、焦亚硫酸氢盐、硫代硫酸盐、硫化物、硫氢化钠、亚铁离子和铁离子中的一种或几种组成；所述的脱氮药剂按照脱氮药剂所含的硫和待处理水中氮污染物所含的氮的摩尔当量比为0.1～100：1的比例投加。

【技术特征摘要】
1.一种脱氮药剂与紫外光联用的脱氮方法，其特征在于：往待处理水中投加脱氮药剂，
混合均匀后再经紫外光辐照；或将待处理水引入紫外光反应器中，直接在紫外光反应器中投
加脱氮药剂，完成脱氮处理；其中，所用紫外光的波长小于400nm；所用脱氮药剂由亚硫酸
盐、亚硫酸氢盐、二氧化硫、焦亚硫酸盐、焦亚硫酸氢盐、硫代硫酸盐、硫化物、硫氢化钠、
亚铁离子和铁离子中的一种或几种组成；所述的脱氮药剂按照脱氮药剂所含的硫和待处理水
中氮污染物所含的氮的摩尔当量比为0.1～100：1的比例投加。
2.根据权利要求1所述的一种脱氮药剂与紫外光联用的脱氮方法，其特征在于：待处理
水接受紫外光辐照的水力停留时间为0.01～300min；使用紫外光剂量为0.1～10kJ/cm2。
3.根据权利要求2所述的一种脱氮药剂与紫外光联用的脱氮方法，其特征在于：所述的
亚硫酸盐、亚硫酸氢...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘丙才，李旭春，滕龙，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：