[發明專利]一種去除污水中硝態氮的新方法

在審

• 申請號: 201910224059.1
• 申請日: 2019-03-22
• 公開（公告）號: CN109761335A
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: 云玉攀;溫學友;孫菁菁;李景;苗志加;方曉峰;萬靜敏;朱振亞;趙志瑞;李愛國;焦珍;高愛舫
• 申請（專利權）人: 河北地質大學
• 主分類號: C02F1/70
• 分類號: C02F1/70;C02F101/16
• 代理公司: 西安研創天下知識產權代理事務所(普通合伙) 61239
• 代理人: 楊鳳娟

本發明公開了一種去除污水中硝態氮的新方法，屬于環境工程中污水處理技術領域，包括以下步驟：在反應槽、反應釜、固定床中投入一定比例的催化劑和Fe⁰，調整pH值，開始攪拌，控制反應時間，操作模式可采用間歇式或連續式，其中，當采用連續式操作時，其反應器需增設固液分離裝置，以防止還原性Fe⁰及催化劑的流失。本發明采用Fe⁰協同負載型催化劑的新方法能將硝態氮轉化為氮氣，而副產物氨氮含量則相對較低，真正意義上實現了水體中N素的去除。這也為污水處理廠二級出水由于硝態氮含量而引起總氮含量較高的問題，提供了一種新的解決思路。

技術領域

本發明屬于環境工程中污水處理技術領域，具體地說，涉及一種去除污水中硝態氮的新方法。

背景技術

隨著工農業的發展，水體中硝態氮(NO₃^-)污染已成為亟待解決的環境問題。污水中硝態氮的過量排放可直接造成水體的富營養化及水質的下降，污染破壞生態環境，從而對人類的生產生活造成極大的影響。另外，據資料顯示，由于高含氮量污水的排放，一定程度上導致的地下水硝酸鹽污染已愈發嚴重，相當多地區硝酸鹽含量甚至已嚴重超標。因此，含氮污水排放至地表水體前先要進入城市污水處理廠進行處理而后排放。而實際中，受到污水水質及處理工藝的限制，其脫氮效果不理想，出水硝態氮含量往往較高，而導致不能達標排放。因此，采用何種技術有效降低污水廠出水硝態氮以減少氮素污染成為迫在眉睫的難題之一。

目前，去除水體中硝態氮的常用技術包括：物理化學法、生物法及化學法。物理化學法主要通過選擇性吸附及膜的選擇透過性等作用去除水體中的硝態氮。其缺點在于不能徹底去除水體中的硝態氮，只是發生了污染物的轉移或濃縮；生化法是目前應用較多的一種脫氮技術。雖然其去除效果較好，但存在著抗沖擊負荷低、受水質影響較大、工藝復雜等缺點；化學法包括活潑金屬還原法和催化還原法。活潑金屬還原法利用活潑金屬(如Fe⁰)還原去除水體中的硝態氮。其缺點在于反應的副產物以氨氮為主，需進行二次處理；而催化還原法則主要以氫氣或有機酸等(如HCOOH等)為還原劑，在催化劑的作用下，催化還原去除硝態氮。其缺點在于對操作條件較高(氫氣進氣量、操作壓強等)、有機酸則分解不完全，易造成二次污染等。

發明內容

本發明的目的在于提出了一種去除污水中硝態氮的新方法。該方法采用還原性鐵單質(Fe⁰)協同負載型催化劑的新型催化反硝化法處理污水中的硝態氮。在相關的研究中，Fe⁰被廣泛應用于水體中硝態氮的處理，雖然能取得較好的脫氮效果，但其反應后副產物以氨氮為主，水體中總氮含量并未有效降低。而采用Fe⁰協同負載型催化劑的新方法則能將硝態氮轉化為氮氣，而副產物氨氮含量則相對較低，真正意義上實現了水體中N素的去除。這也為污水處理廠二級出水由于硝態氮含量而引起總氮含量較高的問題，提供了一種新的解決思路。

本發明的方法主要通過在催化劑的催化作用下，水體中的硝酸根與還原性鐵單質(Fe⁰)發生反應被轉化為N₂，從而達到有效脫氮的目的。

本發明的技術原理是基于催化反應原理。Fe⁰作為反應的還原劑，其作用為電子供體。而脫氮過程是一個典型的多相催化反應，在催化劑表面的金屬活性位上，硝態氮通過發生脫氧反應逐步被轉化為氮氣。

其技術方案如下：

一種去除污水中硝態氮的新方法，包括以下步驟：在催化反硝化反應器中投入一定質量的催化劑和Fe⁰，調整pH值，開始攪拌，控制反應時間，操作模式可采用間歇式或連續式。其中，當采用連續式操作時，其反應器需增設固液分離裝置，以防止還原性Fe⁰及催化劑的流失。

步驟1、啟動蠕動泵，300mL含硝態氮的污水，硝態氮濃度為22mg/L，以一定流量進入催化反硝化反應器。