[發明專利]一種化學反硝化去除水中硝酸鹽氮的方法

有效

• 申請號: 201610010039.0
• 申請日: 2016-01-08
• 公開（公告）號: CN105540954B
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 劉詠;范琴;劉燕蘭;李海濤;汪詩翔
• 申請（專利權）人: 四川師范大學
• 主分類號: C02F9/06
• 分類號: C02F9/06;C02F1/461;C02F101/16
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技術領域

本發明屬于環境化學技術領域，具體涉及一種化學反硝化去除水中硝酸鹽氮的方法。

背景技術

過量硝酸鹽攝入機體會導致多種疾病的發生如引起高鐵血蛋白癥及誘發癌癥等。為保護人體健康，世界衛生組織規定飲用水中的硝酸鹽氮＜10mg/L，而我國的標準仍為20mg/L 。對硝酸鹽含量高的廢水及地下水進行有效處理是保障飲用水水質安全的重要途徑，為此《我國城鎮污水處理廠污染物排放標準》GB18918-2002、《生活垃圾填埋場污染控制標準》GB16889-2008等標準中對總氮的排放限值進行了規定。水中硝酸鹽的去除方法有多種，其中生物反硝化、離子交換及反滲透工藝已經投入實際應用。雖然離子交換及反滲透工藝等物化方法可以將硝酸鹽從廢水或地下水中分離出來，但分離出的硝酸鹽還面臨著解決最終出路的問題。采取人工方式促進氮素以氮氣形式釋放入大氣以恢復自然界氮素循環的平衡是解決硝酸鹽污染的根本出路。

生物反硝化和化學反硝化是將水中硝酸鹽氮還原為氮氣的兩種主要方法。雖然生物反硝化法已在易生物降解的廢水中得到實際應用，但仍存在工藝復雜、運行管理要求高、反硝化速度慢、所需反應器體積龐大等缺點，尤其是對含生物毒性高的廢水處理效果較差。與生物反硝化相比, 化學反硝化法具有脫硝速度快，工藝簡單, 對運行管理的要求低，適用于的廢水水質范圍廣等優點?；瘜W反硝化法是通過使用還原劑(能)或還原方式, 將硝酸鹽還原為低價態的含氮化合物，從而達到去除廢水中硝酸鹽氮的目的。在化學反硝化過程中，還原劑的選擇對硝酸鹽氮的去除率和還原產物的選擇影響極大，為此，人們研發了采用氫氣、活潑金屬以及甲酸、甲醇等數種還原劑。其中, 以鐵、鋁、鋅等金屬單質為還原劑的活潑金屬還原法由于還原劑價格低廉、反應速度快等原因而受到一些研究者的關注。但單獨的金屬單質反硝化的主要產物為氨氮, 并且需要比較嚴格地控制pH 值。盡管人們構建了雙金屬體系在一定程度上解決了pH 值控制難的問題，使反硝化在較寬的pH值范圍內可以有較高的活性，但是僅僅靠雙金屬體系的單一還原過程也很難使反應的產物以無害的氮氣為主。如何有效地控制硝酸鹽氮的還原過程，既發揮雙金屬體系的優勢，又能使反應產物以氮氣為主是目前活潑金屬反硝化法急需解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種化學反硝化去除水中硝酸鹽氮的方法。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：一種化學反硝化去除水中硝酸鹽氮的方法，它包括以下步驟：

S1. 亞硝化還原：廢水中加入鋅銀雙金屬碎片和乙二胺四乙酸二鈉（EDTA-2Na），調節廢水的pH值，在隔絕空氣的條件下攪拌發生亞硝化還原反應，過濾，收集濾液；

S2. 脫硝：調節濾液的pH值，加入尿素，在隔絕空氣的條件下攪拌脫硝，即為去除硝酸鹽氮的水。

進一步地，步驟S1中所述鋅銀雙金屬碎片是用銀離子在鋅片上通過置換反應沉積而成，所述鋅銀雙金屬碎片中銀的含量為0.005～0.01%，碎片的長為2～4mm，寬為0.5～2mm，厚度為0.1mm。

進一步地，步驟S1中所述鋅銀雙金屬碎片的投加量與廢水中硝酸鹽氮的質量比為600：1~1000：1。

進一步地，步驟S1中所述EDTA-2Na的加入量與廢水中硝酸鹽氮的質量比為10:1~40:1。

進一步地，步驟S1中采用甲酸調節廢水的pH值至2～5。

進一步地，所述亞硝化還原的反應溫度為15～40℃，反應時間為1～4h，攪拌速度為100～200r/min。

進一步地，步驟S2中所述尿素的加入量與廢水中硝酸鹽氮的質量比為1:1~10:1。

進一步地，脫硝反應的溫度為50～80℃，時間為10～60min，攪拌速度為100～200r/min。

進一步地，步驟S2中采用鹽酸調節濾液的pH值至1～3。