[发明专利]紫外和活性氯组合去除水中氨氮污染物

说明书

技术领域

本发明公开一种去除水中氨氮类污染物的紫外和活性氯的组合去除技术，本发明属于水处理技术领域。

背景技术

水中的氮常以含氮有机物、氨、硝酸盐及亚硝酸盐等形式存在。氨氮是水中最常见的污染物之一，氨氮包括有机氨态氮NH₃-N和铵盐态氮NH₄⁺-N。氨氮为水中无机污染物，随着氨氮允许排放标准的提高，对饮用水和废水中氨氮处理工艺提出了更高的要求。目前水中氨氮的去除技术主要分为三大类：第一类为物化脱氮法，包括折点氯化法、化学沉淀法、离子交换法等；第二类为生物脱氮法；第三类是高级氧化方法，如臭氧氧化、光催化氧化和电化学氧化法等。

折点氯化法，又称转效点氯化法，是将氯气或次氯酸钠通入废水中达到某一点，在该点时水中游离氯含量低，而氨的浓度降为零。折点加氯法的优点在于除氨氮的同时，由于氯气的存在，还起到杀菌的作用，可使一部分有机物无机化。折点加氯法具有除氨氮效率高，不受水温影响，操作方便，投资省等优点。但此种方法由于液氯的安全问题，使处理成本较高。同时由于在处理后水中残留有氯，存在二次污染等问题。臭氧氧化方法对氨氮的去除能力有限，而且处理费用较高。光催化氧化方法通过光致电子和空穴产生的活性自由基，可以将氨氮氧化为氮气。电化学也是一种有效的除氨氮方法，但是电化学处理体积较小的水可以，体积大的废水处理难以采用电化学方法除去氨氮类物质。为了有效控制和去除水中的氨氮类物质，开发一种利用高效实用可大规模推广应用的除氨氮技术成为热点。

发明内容

往废水中投加次氯酸或者次氯酸钠可以去除水中的氨氮，但是去除效率较低。紫外光可以活化次氯酸，诱发产生自由基，自由基可以氧化除去氨氮类物质。

本发明的技术原理为：在水中存在两种形态的氨氮(NH₃和NH₄⁺)。氨氮溶解对高于200nm的紫外-可见光无任何吸收，而只有小于220nm的紫外光才能被氨氮所吸收。采用紫外光主波长在254nm。所以单独的紫外光对水中氨氮基本没有去除效果。而在水中单独投加次氯酸或者次氯酸钠时，次氯酸可以氧化氨氮发生如下式(1)的反应。

2NH₄⁺+3HClO→N₂+5H⁺+3Cl^-+3H₂O                    (1)

而活性氯(HClO与ClO^-)的两种形态都能吸收紫外光，其中ClO^-在294nm有最大的吸收峰而HClO在235nm处有最吸收峰，同时在254nm处都有较高的吸收。

HOCl被吸收波长为200-400nm紫外光的能量分解为羟基自由基(·OH)和氯自由基(·Cl)，上述两种自由基都具有较高的活性和氧化能力，因此原位光化学生成的羟基和氯自由基可加速氨氮去除，提高氨氮去除速率。

本发明的技术方案如下：

1.在待处理水体中投加一定浓度次氯酸或者次氯酸钠溶液；

2.打开紫外灯辐照系统，紫外灯主波长为254nm，光照射一定时间后即可；

3.首先测定待处理水样中的氨氮浓度，在此基础上选择待投加的次氯酸浓度和紫外光的强度，进而确定合适的工艺参数；

该方法比单独的采用活性氯去除氨氮具有更高的效率和去除速率，同时该方法操作简单、方便、可以大面积推广。

附图说明

图1为不同条件下氨氮去除率随时间的变化曲线(氨氮初始浓度20毫克/升，50毫升反应溶液，20W紫外光照射)

具体实施方式

实施例1

采用本发明公开的紫外光强化活性氯去除氨氮的方法，处理某地饮用水中氨氮污染物，氨氮浓度为5mg/L。采用紫外光主波长为254nm，投氯量为2.5mg/L。停留时间为0.5小时，最终反应出水氨氮浓度为0.1mg/L。

实施例2

采用本发明公开的紫外光强化活性氯去除氨氮的方法，处理某地废水中氨氮污染物，氨氮浓度为1000mg/L。采用紫外光主波长为254nm，投氯量为200mg/L。停留时间为1.0小时，最终反应出水氨氮浓度为5mg/L。