[发明专利]一种高效环保去除水中硝酸盐氮的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境化学技术领域，具体涉及一种高效环保去除水中硝酸盐氮的方 法。

背景技术

水中硝酸盐是在有氧环境下，各种形态的含氮化合物中最稳定的氮化合物，亦是 含氮有机物经无机化作用最终阶段的分解产物。硝酸盐本身毒性很低，但是它进入人体之 后可引起高铁血红蛋白症，严重时可导致缺氧死亡。在硝酸盐转化过程中形成的亚硝酸胺 等也具有致癌、致畸和致突变等作用。作物从灌溉水吸收过量的硝酸盐后，在植物体内积 累，引起作物的病、虫、害，并影响作物质量。为了减少水体遭受硝酸盐污染，有效地控制污 染源，限制硝酸盐氮的排放，我国许多排放标准如《城镇污水处理厂污染物排放标准》 GB18918-2002，《制革及毛皮加工工业水污染物排放标准》GB30486—2013，《发酵酒精和白 酒工业水污染物排放标准》GB27631-2011，《生活垃圾填埋场污染控制标准》GB16889-2008 等对总氮排放浓度进行了规定。

废水中硝酸盐氮的去除技术主要包括生物反硝化法、物理化学法和化学还原修复 法。其中，反渗透法、电渗析法、离子交换树脂法等物化处理方法虽然可以将硝酸盐氮从废 水中分离，但形成的浓水面临着最终处理的问题。解决水体硝酸盐氮污染的根本出路是恢 复自然界氮素循环的平衡，即将废水中的硝酸盐氮还原为氮气；生物反硝化法是一种通过 兼性厌氧菌，将水中的NO₃^-和NO₂^-通过异化作用还原为氮气的方法。生物反硝化法已经广泛 应用于废水处理行业，但存在脱氮速率慢、运行管理成本高、不适用于小规模及分散废水处 理、对高盐或生物毒性高的废水处理效果差等缺点。与生物反硝化相比，化学反硝化法的突 出优点有:单位体积反应器的脱硝速度比生物反硝化法快；工艺简单且对运行管理的要求 低；废水处理适用性更强。

化学反硝化法是一种利用化学还原反应将硝酸盐氮转化为低价态氮的方法。在适 宜条件下，化学反硝化反应可以实现NO₃→NO₂→NO→N₂O→N₂→NH₄⁺的过程，而还原产物的形 态及产率与还原剂和还原方法的选择密切相关。根据还原剂的不同，化学反硝化法主要分 为活泼金属还原法与催化反硝化法两大类。其中，以铁、铝、锌等活泼金属单质为还原剂可 快速还原水中的硝酸盐，反应条件温和，操作简便，国内外已有较多的报道，其中Fe⁰的研究 较多。针对Fe0的还原产物主要为NH₄⁺-N，只有很小部分硝酸盐可能被转化为N₂的问题，近年 来人们研发了铁系双金属催化还原技术。该技术是在纳米Fe⁰中掺入金属催化剂Ni，Cu，Pd 等，第二金属的引入可进一步提高N0₃^-的去除速率和反应产物的选择性。这类技术中，采用 nano-Fe/Cu作还原剂可提高硝酸盐还原产物中氮气的产率而受到人们的重视。由于nano- Fe/Cu双金属中的Cu催化剂对NO₂^-具有较高的选择性，使得反应过程中有40%的NO₃^-可被还 原为中间副产物NO₂^-，大大降低了硝酸盐氮的还原效果，如何将还原产生的中间副产物NO₂^-还原为无害氮气，是nano-Fe/Cu法在应用中必须解决的难题。此外，nano-Fe/Cu主要是负载 型的纳米颗粒，主要通过液相还原法制备，其制备条件苛刻，制备过程复杂，制备成本较高， 不利于大规模应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种以双金属为还原剂高效环保去 除水中硝酸盐氮的方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现:一种高效环保去除水中硝酸盐氮的方法，它 包括以下步骤:

S1.初级还原:废水中加入铁铜双金属材料和乙二胺四乙酸二钠（EDTA-2Na），调节废 水的pH值，在搅拌条件下发生初步还原反应，反应完成后固液分离，上清液备用；