[发明专利]污水中亚硝酸盐与氨氮光催化同时脱除方法

说明书

本发明公开了一种污水中亚硝酸盐与氨氮光催化同时脱除方法。所述脱除方法包括：向含有亚硝酸盐及氨氮的污水中加入铋酸铜‑氧化石墨烯/氮杂石墨烯光催化剂，通入氮气，之后以紫外可见光照射所获的混合体系，从而同时去除其中的亚硝酸盐及氨氮；之后再通入空气，以紫外可见光继续照射混合体系，实现彻底脱氮。所述铋酸铜‑氧化石墨烯/氮杂石墨烯光催化剂包括铋酸铜‑氧化石墨烯复合半导体材料和/或铋酸铜‑氮杂石墨烯复合半导体材料。本发明创造性地将脱除亚硝酸盐与脱除氨氮融为一体，在太阳光的辐射下同时脱除亚硝酸盐和氨氮，改变了传统脱氮和脱除亚硝酸盐的工艺流程，缩短了工况时间、降低了时间成本、节省了经济成本，且除去率高。

技术领域

本发明涉及一种污水处理方法，特别涉及一种采用铋酸铜-氧化石墨烯/氮杂石墨烯光催化剂光催化同时脱除污水中亚硝酸盐与氨氮的方法，属于光催化技术领域。

背景技术

水体中氮的主要存在形式是有机氮和无机氮。有机氮在微生物的作用下会转化为无机氮。因此，脱除水体中的无机氮，对于污水处理具有重要的应用价值。无机氮在水体主要以氨氮(NH₃-N)、硝态氮(NO₃^--N)和亚硝态氮(NO₂^--N)三种存在形式。

由于农用化肥的过量使用、工业污水和生活污水的大量排放，氨氮常常超标。氨氮在好氧条件下，亚硝化菌可将其转化为亚硝酸根(NO₂^-)，进一步可氧化为硝酸根(NO₃^-)。水体中氨氮的含量往往较大，而亚硝酸根的毒性则是三种形态中毒性最大的一种。亚硝酸根与血红蛋白结合，在体内形成高铁血红蛋白，降低红细胞的携氧能力。而且，亚硝酸根与硝酸根在人体中还可转化为亚硝胺，引发各种疾病如胃肠癌、白血病、高血压等。因此，如何降低水体中亚硝酸根和氨氮是摆在本领域研发人员面前的重要课题。

现有的技术往往是将亚硝酸根与氨氮分别处理。比如，专利申请号为CN99100739.5的中国专利，利用生物法消除了饮用水中亚硝酸盐的污染问题；专利申请号为CN200510112131.X的中国专利，公开了一种微生物亚硝酸盐降解剂及制作方法；专利申请号为CN200610023388.2的中国专利，描述了一种利用颗粒污泥进行亚硝酸盐脱氮的方法。上述这些方法都属于微生物方法。而化学法中，专利申请号为CN200710144384.4的中国专利，采用微波辅助处理的方法实现了高浓度亚硝酸盐废水脱氮；专利申请号为CN200910060734.8的中国专利，以氨基磺酸为试剂实现了水产养殖中水体中亚硝酸盐降解；任向红等(任向红，樊秉安.亚硫酸盐去除硝基氧化剂废水中的亚硝酸盐，化学世界，2000，11：575-581)报道了一种以亚硫酸钠为试剂的亚硝酸盐废水处理法。中国专利“催化铁与生物耦合短程脱氮工艺”(专利申请号：CN201510187814.5)以铁为还原剂，实现了污水脱氮。专利号为CN201620767248.5的实用新型专利公开了一种臭氧法烟气脱硫脱硝净化系统中循环水脱氮装置。中国专利CN201010603906.4公开了一种利用亚硫酸盐与亚硝酸盐反应脱硝的技术工艺。虽然这些文献公开了脱除亚硝酸根离子(亚硝酸盐)的方法，但是不涉及同时脱除氨氮的方法。

在氨氮脱除方面，其脱氮方法有微生物法和物理化学法。微生物法是在硝化菌先将氨氮转化为亚硝酸根和硝酸根，然后通过反硝化菌将硝酸根和亚硝酸根转化为氮气放出。申请号分别为CN201611242635.8、CN201611242599.5、CN201610632670.4、CN201610632620.6、CN201610632354.7、CN201610632666.8、CN201610633033.9、CN201510007561.9等专利公开了光催化脱除氨氮的方法。但是这些方法不涉及同时脱除亚硝酸根与氨氮的技术。

生物法脱氮有较多弊端，必须严格控制微生物生长环境和条件，必须人为地添加碳源，脱氮效率易受季节和天气气温的影响。低温下微生物的活性显著降低甚至失活，高温下微生物可能被“烧死”。

发明内容