沸石在废水脱氨氮中的应用_沸石生化结合脱氨氮
物化法除氨氮的技术汇总！
物化法除氨氮的技术汇总！氨氮的去除手段我们常用到生化脱氮，但是在一些特殊场合或者应急情况下，可能需要用到非生化的手段去去除！1、吹脱法吹脱法的基本原理是气液相平衡和传质速度理论。
废水中的NH3-N通常以铵离子（NH4+）和游离氨(NH3)的状态把持平衡而存在的：NH4++OH↹NH3+H2O当PH为中性时，NH3-N主要以铵离子（NH4+）形式存在，当PH值为碱性，NH3-N主要以游离氨（NH3）状态存在吹脱法是在沸水中加入碱，调节PH值至碱性，先将废水中的NH4+转化为NH3，然后通入蒸汽或空气进行解吸，将废水中的NH3转化为气相，从而将NH3-N从水中去除。
常用空气或水蒸气作载气，前者称为空气吹脱，后者称为蒸汽吹脱。
而控制吹脱效率高低的关键因素是温度、气液比和pH。
在水温大于25 ℃,气液比控制在3500左右，渗滤液pH控制在10.5左右，对于氨氮浓度高达2000～4000mg/L的垃圾渗滤液，去除率可达到90%以上。
吹脱法在低温时氨氮去除效率不高。
采用超声波吹脱技术对化肥厂高浓度氨氮废水(例如882mg/L)进行了处理试验。
最佳工艺条件为pH=11，超声吹脱时间为40min，气水比为1000：1试验结果表明，废水采用超声波辐射以后，氨氮的吹脱效果明显增加，与传统吹脱技术相比，氨氮的去除率增加了17%～164%，在90%以上，吹脱后氨氮在100mg/L以内。
为了以较低的代价将pH调节至碱性，需要向废水中投加一定量的氢氧化钙，但容易生水垢。
同时，为了防止吹脱出的氨氮造成二次污染，需要在吹脱塔后设置氨氮吸收装置。
在处理经UASB预处理的垃圾渗滤液(2240mg/L)时发现在pH=11.5，反应时间为24h，仅以120r/min的速度梯度进行机械搅拌，氨氮去除率便可达95%。
而在pH=12时通过曝气脱氨氮，在第17小时pH开始下降，氨氮去除率仅为85%。
据此认为，吹脱法脱氮的主要机理应该是机械搅拌而不是空气扩散搅拌。
4a沸石分子筛对氨氮的吸附
4a沸石分子筛对氨氮的吸附
摘要：
一、沸石分子筛概述
二、氨氮污染及其处理方法
三、沸石分子筛对氨氮的吸附性能
四、沸石分子筛在氨氮废水处理中的应用
五、结论
正文：
一、沸石分子筛概述
沸石分子筛是一种具有多孔性、高表面积和规则孔道结构的晶态材料，其主要成分为硅酸盐。
由于其独特的结构特性，沸石分子筛在吸附、分离、催化等领域具有广泛的应用。
二、氨氮污染及其处理方法
氨氮是指废水中以氨和氮化合物形式存在的氮，其主要来源于农业施肥、工业废水和生活污水等。
高浓度的氨氮废水对水环境具有极大的危害，因此必须进行处理。
目前，氨氮废水处理方法主要有生物脱氮法、化学脱氮法和物理吸附法等。
三、沸石分子筛对氨氮的吸附性能
沸石分子筛具有较高的孔容、孔径均匀和良好的吸附性能，因此被广泛应用于氨氮废水处理中。
研究发现，沸石分子筛对氨氮的吸附能力与其孔径、孔容、表面电荷等有关，且在特定条件下，沸石分子筛对氨氮的吸附效果优于其
他吸附材料。
四、沸石分子筛在氨氮废水处理中的应用
在氨氮废水处理过程中，沸石分子筛可以作为吸附剂，有效去除废水中的氨氮。
同时，沸石分子筛具有再生能力强、循环利用率高等优点，有利于降低处理成本。
此外，沸石分子筛与生物脱氮法、化学脱氮法等方法相结合，可实现氨氮废水的深度处理，提高处理效果。
五、结论
沸石分子筛作为一种高效吸附剂，在氨氮废水处理领域具有广泛的应用前景。
沸石在氨氮废水处理中应用进展
+ 分子 和 离 子 将 不 能 进 入， 而 NH4 的 离 子 半 径 为 0. 286 nm， 很容易进入沸石晶穴内部进行离子交换 ，
沸石对氨氮具有很强的选择性吸附能力， 其交换能 ［3 ］ 。 利用沸石的 力远大于活性炭和离子交换树脂 离子交换吸附能力去除废水中的氨氮包括吸附阶段 和沸石再生阶段， 沸石吸附氨氮阶段反应式为：
（ 1． College of Chemical，Tianjin University，Tianjin 300192 ，China； 2． College of Chemical and Pharmaceutical Engineering，Hebei University of Science and Technology，Shijiazhuang 050018 ，China） Abstract： Biozeolite technology is capable of buffering shock loads well． It can be used in advanced wastwater treatment in combination with other process to remove various kinds of nitrogen in the wastewater effectively and can be recycled． The principle of ammonianitrogen removal by zeolite and its regeneration mechanism are briefly introduced． The applications of natural zeolite， modified zeolite and biozeolite in removal of ammonia from wastewater both in China and abroad are summarized． The potential value of zeolite in treatment of ammonianitrogen wastwater is prospected． Key words： natural zeolite； modified zeolite； biozeolite； wastewater treatment； removal of ammonianitrogen
天然沸石作为有效吸附剂在水和废水处理中的应用
天然沸石作为有效吸附剂在水和废水处理中的应用摘要：天然沸石是含量丰富且低成本的资源，是一种结晶水合硅铝酸盐，其骨架之外的孔隙中，含有含有水，碱和碱土金属阳离子。
由于其阳离子交换能力和分子筛性质，过去几十年内天然沸石已被广泛用作分离和纯化过程中的吸附剂。
在本文中，我们回顾了天然沸石作为吸附剂在水和废水处理中的最新发展，讨论了天然沸石的性质和改性。
世界各地的各种天然沸石对于阳离子如铵和重金属离子具有不同的离子交换能力。
一些沸石还能从水溶液中吸附阴离子和有机物。
天然沸石的改性可以通过几种方法进行，例如酸处理，离子交换和表面活性剂官能化，使改性沸石获得较高的有机物和阴离子吸附能力。
关键词：天然沸石、吸附作用、无机离子、有机物、水处理1.引言如今，由于缺乏干净的饮用水，世界正面临水危机。
随着各行业的快速发展，工业生产已经产生了大量的废水，排放到土壤和水体系中。
废水通常含有许多污染物，如阳离子和阴离子，油和有机物，对生态系统产生了强烈的毒性作用。
去除这些污染物需要低成本、效率高的技术，并且在处理废水处理方面，在过去几十年中已经开发了各种技术。
目前，吸附被认为是用于水和废水处理中相对简单和有效的技术，并且该技术的成功在很大程度上取决于有效吸附剂的发展。
活性炭[1]，粘土矿物[2,3]，生物材料[4]，沸石[5,6]和一些工业固体废物[7,8]已经被广泛用作废水处理中吸附离子和有机物的吸附剂。
自从最初在火山沉积岩中发现沸石矿物以来，世界许多地区都发现了沸石凝灰岩。
在过去几十年中，天然沸石已经在吸附，催化，建筑工业，农业，土壤整治和能源[9,10]等方面得到了应用。
据估计，世界天然沸石消费量为308万吨，2010年将达到550万吨[11]。
天然沸石是具有多孔结构的水合硅铝酸盐矿物，具有一系列宝贵的物理化学性质例如阳离子交换，分子筛，催化和吸附。
由于这些性质和世界范围内的广泛存在性，天然沸石在环境应用中的应用正在引起新的研究兴趣。
沸石的改性及其在废水处理中的应用
应用于现代 生产、生活 的各个领域 ，如畜禽饲料、水产养殖、 化工 环保 、兽 药、饲料 添加剂等 。特 别在 废水处理领 域中的应 用国内外 学者 已做 了大 量的研究 。沸 石种 类较多，在水 处理 中 应用最 多的是斜 发沸石 ，它是 自然界 中最 丰富的沸石 ，而且 分 布广 泛，这种沸石甚至颗粒 很小 时在 电解质溶液 中机械性能也
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广
４８
东化Biblioteka 工 ２ ０ 年 第 ２期 ０７
ｗｗｗ．ｄ ｈ ｍ．ｏ ｇ ｃ ｅ ｃ ｍ
第３ ４卷 总第 １６ ６ 期
沸石 的改性及其在废水处理 中的应用
于凤娥 ，叶志平 ，郭杏妹 ，刘辉 ，潘佰其
（ ．华南师范大学 化学与环境学院，广东 广州 ５０ ０ ；２ １ １０ ６ ．南海区环保局 ，广东 佛山 ５ ８０ ） ２０ ０
利用天然非金属矿 产来 处理废水 的研究是 当前环保研究 的 热点之一 。沸石 的结构决定其具 有独特 的吸附性 ，催化性 ，离
子交换性 ，离子 的选择性 ，耐酸性 ，热稳定性 ，多成分性 ，及
对 Ｃ 的去除率 可达 ９ ％。 ｓ ９
由于各种 阳离子 的水合 半径 的差异 ，斜发沸石对某些阳离 子具有较强 的选择吸附能力 ， 其阳离子交换顺序 为 ： ｓ ＞ ｂ＞ Ｃ Ｒ Ｋ
ｈ ｓｌ ｔｄ ｉ ｅｒｓｒ ｃ ｕ ａ ． ｈ ｔ ｏ ｆ ｄ ｆｅ ｅ ｌ ｅ ａ ｄ ｔ ｅａ ｐ ｉａ ｉｎ ｐ ｏ ｐ ｃ ｆｚ ｏｉ ａ ｅｂ ｅ ｏ ｃ ｓｅ ｉ ａ ｅ ． ａ ｍｉｅ ｔ ｉ ｕ ｔ ｒ １ Ｔ ｅｍｅｈ ｄｏ ｍｏ ｉ ｄｚ ｏｉ ｎ ｐ ｌ ｔ ｒ ｓ ｅ ｔ ｉ ｎｈ ｔ ｉ ｔ ｈ ｃ ｏ ｏ ｅ ｌ ｅ ｈ ｖ ｅ ｎ ｆ ｒ ａ ｔｄ ｉ ｔ ｓ ｐ ｒ ｔ ｎｈ ｐ Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ａｕ ａ ｅ ｌ ｅ ｍｏ ｉ ｅ ｅ ｌ ｅ；ｗａ ｔｗａ ｅ ｅ ｔ ｎ ｙ ｒ ｓ ｎ ｔｒ ｌ ｏｉ ； ｚ ｔ ｄ ｆ ｄｚ ｏ ｉ ｉ ｔ ｓｅ ｔｒ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｔ
沸石在有机废水处理中的应用
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１ ２・
有色 金属（ 选矿部 分）
２０ 年第 ４ ０６ 期
２ ３级排 放标 准 。 ～
有 机 物 、氨氮 的 去 除效 果 ，发 现 粒 径 为 ０５．． ． ２０ － ｍｍ 的沸石 对水 中氨氮 的去 除效 果 明显 优 于 同粒 径 的石 英 砂 滤料 ， 对浊 度 、 有机 物 的稳 定 去 除效果 与石英 砂 基 本 相 同，且水 头损 失小 、 行 周期 长 ，是适 宜 的新 运 型 滤料 。李 德 生【等 人还 进 行 了生 物 沸石 反 应 器去 捌 除 微 污染水 源 水 中 的 Ｎ ，Ｎ、 Ｏ２Ｎ Ｍｎ Ｈ一 Ｎ － 、 、有机 物 、 一
沸石 、 方沸石 、 浊沸石 等八种 ， 分布和利 用最为广泛
的为斜发沸石和丝光沸石 。沸石是 由（ｉ １ 四 ｓ， ） Ａ Ｏ 面体组成的格架构造，其空间网架结构 中充满了空
腔 与 孔 道 ，具 有 较 大 的开 放 性 和 巨 大 的 内表 面 积
溴化铵与 Ｎ Ｎ 一二 甲基十二烷基甜菜碱复 配的混 ，
统 的生 物法 去 除废 水 中氨氮 和 有机 物 ，采 用斜 发 沸
等， 均可被沸石吸附。 沸石对重要污染物 的吸附能力 主要取 决于 有机 物分 子 的极性 和 大小 ，极 性 分子 较 非极性分子易被吸附， 随着分子直径的增大 ， 被吸附 进入孔穴的机会就逐渐减小。利用沸石吸附废水中 的有机物 ， 成本低、 效果好， 正在引起 国内外各界的 关注 ，本文对天然沸石及其改性后在有机废水处理 中的应用 现状 进行 综述 ，并 对应 用 前 景进 行 了分 析
能直 接用 于 去除亚 硝胺 ， 在常 温下 很难 解 吸 ， 且 避免
造成二次污染。 陈小龙等Ｉ 究了采用溴代十六烷基 ３ １ 研 吡 啶（ Ｐ ） 十六烷基 三甲基溴化铵 （ Ｄ Ｍ 改 ＣＢ与 Ｈ Ｔ Ａ）
氨氮去除方法及原理
氨氮去除方法及原理cdpulin LV.0 2楼根据废水中氨氮浓度的不同，可将废水分为3类：高浓度氨氮废水（NH3-N>500mg/l）,中等浓度氨氮废水（NH3-N：50-500mg/l），低浓度氨氮废水（NH3-N<50mg/l）。
然而高浓度的氨氮废水对微生物的活性有抑制作用，制约了生化法对其的处理应用和效果，同时会降低生化系统对有机污染物的降解效率，从而导致处理出水难以达到要求。
故本工程的关键之一在于氨氮的去除，去除氨氮的主要方法有：物理法、化学法、生物法。
物理法含反渗透、蒸馏、土壤灌溉等处理技术；化学法含离子交换、氨吹脱、折点加氯、焚烧、化学沉淀、催化裂解、电渗析、电化学等处理技术；生物法含藻类养殖、生物硝化、固定化生物技术等处理技术。
目前比较实用的方法有：折点加氯法、选择性离子交换法、氨吹脱法、生物法以及化学沉淀法。
1．折点氯化法去除氨氮折点氯化法是将氯气或次氯酸钠通入废水中将废水中的NH3-N氧化成N2的化学脱氮工艺。
当氯气通入废水中达到某一点时水中游离氯含量最低，氨的浓度降为零。
当氯气通入量超过该点时，水中的游离氯就会增多。
因此该点称为折点，该状态下的氯化称为折点氯化。
处理氨氮污水所需的实际氯气量取决于温度、pH值及氨氮浓度。
氧化每克氨氮需要9～10mg氯气。
pH值在6～7时为最佳反应区间，接触时间为0.5～2小时。
折点加氯法处理后的出水在排放前一般需要用活性碳或二氧化硫进行反氯化，以去除水中残留的氯。
1mg残留氯大约需要0.9～1.0mg的二氧化硫。
在反氯化时会产生氢离子，但由此引起的pH值下降一般可以忽略，因此去除1mg残留氯只消耗2mg左右（以CaCO3计）。
折点氯化法除氨机理如下：Cl2+H2O→HOCl+H++Cl－NH4++HOCl→NH2Cl+H++H2ONHCl2+H2O→NOH+2H++2Cl－NHCl2+NaOH→N2+HOCl+H++Cl－折点氯化法最突出的优点是可通过正确控制加氯量和对流量进行均化，使废水中全部氨氮降为零，同时使废水达到消毒的目的。
氨氮废水处理污水处理常用4种药剂
氨氮废水处理污水处理常用4种药剂查看全部高氨氮废水如何处理含有氨氮元素的废水如直接排放于自然界中将会引起水的富营养化，最后造成水体黑臭，这样不仅加大了水的处理难度，而且还造成了水体的黑臭，目前对于化工行业的氨氮废水应该处理比较好好?对于处理此类的废水可以采用物化法：吹脱法、沸石脱氨法、膜分离技术、MAP沉淀法、化学氧化法、生物脱氮法：活性污泥法、强氧化好氧生物处理、短程硝化反硝化、超声吹脱处理氨氮法方法、生化联合法。
生物脱氮法的工艺流程大致：A/O—两段活性污泥法—延时曝气(停留时间在36小时左右)—强氧化好氧生物处理—短程硝化反硝化—超声吹脱处理氨氮法。
在活性污泥法时可以将能够有效的去除有机物和氨氮，当污水浓度在2g/l以下时，可以选择少排泥或者是不排泥来降低污泥处理费用。
对于氨氮废水的其他水处理工艺流程：“蒸氨(汽提)或吹脱+A/O或吹脱+化学沉淀”高投资、高运行成本。
废水中氨氮该如何去除1、可以在污水中直接投加可以降低氨氮的浓度的氨氮去除剂，氨氮去除剂是一种含有特殊架状结构的高分子无机化合物，对氨氮的去除率达90%以上。
2、可以将Cl2加入氨氮废水至其中一临界点以将氨氮氧化成氮气。
其反应方程式为：NH4++1.5HClO→0.5N2+1.5H2O+2.5H++1.5Cl-。
3、还可以利用微生物的作用将废水中的氨氮通过一系列反应形成氮。
除此之外，还可以用氨吹脱工艺，主要是将水的pH值提到10.5~11.5的范围，在吹脱塔中反复形成水滴，通过塔内大量空气循环，气水接触，使氨气逸出。
这种方法广泛用于处理中高浓度的氨氮废水，常需加石灰，经吹脱可以回收氨气。
氨氮是废水中的一种主要污染物，漓源环保在大量废水处理工程都要面对这一种物质，废水中有两种主要形式的氨氮，一种是氨水形式，另一种是氨基无机盐形式，即氯化铵和硫酸铵等。
有些废水成分复杂、浓度高，利用单一的处理方法很难达到排放标准，需要使用几种方法结合处理，才能使废水处理达标。
氨氮去除办法
高浓度氨氮废水处理办法过量氨氮排入水体将导致水体富营养化，降低水体观赏价值，并且被氧化生成的硝酸盐和亚硝酸盐还会影响水生生物甚至人类的健康。
因此，废水脱氮处理受到人们的广泛关注。
目前，主要的脱氮方法有生物硝化反硝化、折点加氯、气提吹脱和离子交换法等。
消化污泥脱水液、垃圾渗滤液、催化剂生产厂废水、肉类加工废水和合成氨化工废水等含有极高浓度的氨氮（500 mg/L以上，甚至达到几千mg/L），以上方法会由于游离氨氮的生物抑制作用或者成本等原因而使其应用受到限制。
高浓度氨氮废水的处理方法可以分为物化法、生化联合法和新型生物脱氮法。
1 物化法1.1 吹脱法在碱性条件下，利用氨氮的气相浓度和液相浓度之间的气液平衡关系进行分离的一种方法。
一般认为吹脱效率与温度、pH、气液比有关。
王文斌等[1]对吹脱法去除垃圾渗滤液中的氨氮进行了研究，控制吹脱效率高低的关键因素是温度、气液比和pH。
在水温大于25 ℃,气液比控制在3500左右，渗滤液pH控制在10.5左右，对于氨氮浓度高达2000～4000 mg/L的垃圾渗滤液，去除率可达到90%以上。
吹脱法在低温时氨氮去除效率不高。
王有乐等[2]采用超声波吹脱技术对化肥厂高浓度氨氮废水（例如882 mg/L）进行了处理试验。
最佳工艺条件为pH ＝11，超声吹脱时间为40 min，气水比为l000：1试验结果表明，废水采用超声波辐射以后，氨氮的吹脱效果明显增加，与传统吹脱技术相比，氨氮的去除率增加了17％～164％，在90％以上，吹脱后氨氮在100 mg/L以内。
为了以较低的代价将pH调节至碱性，需要向废水中投加一定量的氢氧化钙，但容易生水垢。
同时，为了防止吹脱出的氨氮造成二次污染，需要在吹脱塔后设置氨氮吸收装置。
Izzet等[3]在处理经UASB预处理的垃圾渗滤液（2240 mg/L）时发现在pH＝11.5，反应时间为24 h，仅以120 r/min的速度梯度进行机械搅拌，氨氮去除率便可达95％。
沸石去除废水中氨氮的研究进展
３Ｃｏｌｇ ｆＣｈ ｍｉｔｙａ ｄ Ｅ ｇｎ ｅｉｇ Ｉｎ ｒ ｏ ｇ ｌ ｉｅｓｔ ｆ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｈｏ ｈ ｏ， ｉａ ０１０ ２ ． ｌ ｅｏ ｅ ｓ ｎ ｎ ｉｅ ｒ ， ｎ ｅ ｎ ｏｉ Ｕｎｖ ｒｉ ｏ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ， ｈ ｈ ｔＣｈｎ ， ０ ６ ） ｅ ｒ ｎ Ｍ ａ ｙ
００５ １０１
摘要 ：沸石 是一种天然的廉价矿物 ，对水中的氨氮具有较 强的吸附作用 ，本 文介绍了天然及改性沸石在去 除水中氨氮 的应用现状 及进展 ， 在此基础上提出了加强沸石在水处理领域研究力度、加大对资源开 发的资金投入和加速成果转化 的建议。 关键 词：天然沸 ；改性沸石 ；废水处 理 ；去 除氨氮
Ｌｉ ａ ｈ ａ一 Ｇａ ｏ ｈ ｎ Ｌｉ Ｙａ ｆｎ ， ｕｓ ｕＸｉｏ ｕ ， ｉ Ｇｕ ｓ ｅ ｇ ， ， ｎｇＹｕ ｅ Ｚｈ ｉ Ｌｉ
（． ｙＬ ｂ ｒｔｒ ｆ ｄ ａ ｃｄ ｔｒ ｌ －ｅ ａｔ ｎ ｆ ｔ ａ ｃ ｎｅ ｎ ｎ ｉｅｒ ｇＴ ｉｇ ｕ ｉ ｒｉ ，ｅ ｉ １ Ｋｅ ａｏａ ｙｏ ｖ ｎｅ ｅｉ ｓＤ ｐ ｒ ｏ Ａ Ｍａ ａ ， ｍｅ ｔ ｅ ｌＳ ｉ ｃ ｄ ｇｎｅｉ ， ｓ ｈ ａ ｏ Ｍａ ｒ ｓ ｅ ａ Ｅ ｉ ｎ ｎ Ｕｎｖ ｓｙ ｂ ｉｎ ｅ ｔ ｊｇ
结果 表 明 ，天然沸石 对氨氮 的最 大吸 附量 可达 １ ． ５ １
ｍｇ ／ｇ；在共 存 阳离子 Ｋ 作用 下 ， 沸石 吸 附量 降低 ５ ％ 以上 ；王 利平 等用天然沸石 吸附法处理稀土氨 ０
氮废 水 ，结 果表 明 ，实 验 条件 下天 然沸石 氨氮去 除
率 为 ５ ％。意大利 的 Ｐ ｓａ ｌａ ｌｏ和 Ｇｕ ｌｉｒ ０ ａ ｓ ｇ ｉ Ｅ ｌ ａｔｅ ｉ
张曦 等研究 了氨氮在 天然 沸石上 的吸 附过程 ，
废水中氨氮的去除
废水中氨氮的去除废水中的氮常以合氮有机物、氨、硝酸盐及亚硝酸盐等形式存在.生物处理把大多数有机氮转化为氨，然后可进一步转化为硝酸盐。
目前采用的除氮工艺有生物硝化与反硝化、沸石选择交换吸附、空气吹脱及折点氯化等四种。
一、生物硝化与反硝化(生物陈氮法）(一) 生物硝化在好氧条件下，通过亚硝酸盐菌和硝酸盐菌的作用,将氨氮氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的过程，称为生物硝化作用。
生物硝化的反应过程为：由上式可知：（1）在硝化过程中，1g氨氮转化为硝酸盐氮时需氧4.57g；(2)硝化过程中释放出H+，将消耗废水中的碱度，每氧化lg氨氮，将消耗碱度(以CaCO3计） 7.lg。
影响硝化过程的主要因素有：(1）pH值当pH值为8。
0～8。
4时（20℃），硝化作用速度最快.由于硝化过程中pH将下降，当废水碱度不足时,即需投加石灰，维持pH值在7。
5以上；（2）温度温度高时，硝化速度快。
亚硝酸盐菌的最适宜水温为35℃，在15℃以下其活性急剧降低，故水温以不低于15℃为宜；(3）污泥停留时间硝化菌的增殖速度很小,其最大比生长速率为＝0.3～0。
5d-1(温度20℃，pH8.0～8。
4).为了维持池内一定量的硝化菌群，污泥停留时间必须大于硝化菌的最小世代时间 .在实际运行中，一般应取＞2 ，或＞2 ;（4）溶解氧氧是生物硝化作用中的电子受体，其浓度太低将不利于硝化反应的进行.一般，在活性污泥法曝气池中进行硝化，溶解氧应保持在2～3mg/L以上；（5）BOD负荷硝化菌是一类自养型菌，而BOD氧化菌是异养型菌。
若BOD5负荷过高，会使生长速率较高的异养型菌迅速繁殖，从而佼白养型的硝化菌得不到优势，结果降低了硝化速率。
所以为要充分进行硝化，BOD5负荷应维持在0。
3kg(BOD5)/kg(SS).d以下.（二）生物反硝化在缺氧条件下，由于兼性脱氮菌(反硝化菌)的作用,将NO2-—N和NO3——N还原成N2的过程，称为反硝化。
反硝化过程中的电子供体(氢供体)是各种各样的有机底物(碳源)。
沸石去除污水中氨氮的研究
裹 ３ 几种材料除氨结果
斟
晡
握
＋
Ｈ＝１０ｍ ．
＋
Ｈ １ ２
圉 ２ 沸石装填高度对除氨效果的影响
ｌ －
当滤柱 的内径、 沸石粒径 、 滤速一定 ， 通水量相差 不 大时 ， 柱高 与脒 氨率有 关． 沸石 随着滤柱高度 的增 加， 沸石对氨的去除率也增加． 当沸石柱较 高时 ， 下 层的沸石先与污水接触 ， 进行离子交换吸附， 经交换 吸附后 ， 水中的氨氮浓度下降并从下层移到上层 ， 继 续进行交换吸附 ， 上层沸石起保护层的作用 ． 当沸石 柱较短时 ， 氨离子在沸石柱 中还未充分交换 ， 就已流
中圈分类 号 ：５ Ｘ２
文＿ 标识码 ： ｔ Ａ
随着工农业生产的迅猛发展 ， 大量工业废水 、 生
的比表面积极大（０ －８０ｍ ／ ）具有良好吸附性 ４０ ０ ２ｇ ， 能． 沸石构架上的平衡 阳离子和水分子与格架结合 的不紧密 ， 极易与周围水溶液里的 阳离子发生 交换 作用 ， 交换后的沸石结构不被破坏 ， 这就使沸石具有 阳离子交换特性．
利用沸石 的吸附与离子交换作用可 以除氨， 其 去除水中氨氮以及再生过程的机理可用如下反应式
表示 ：
除氨过程：—Ｎ ＋ Ｈ＋ Ｚ Ｈ ＋ Ｎ ｚ ａ Ｎ ４ 一 ＿Ｎ ａ
再 生过 程 ：－ 唧 ＋Ｎ Ｚ Ｎａ Ｚ呻 ａ 一 ＿ ＋Ｎ ＋ Ｈ４
在 ． 的活性污泥法能将有机氮化物转化为氨氮， 传统 却不能有效去除之 ． 常用 的一些去除氨氮的方法如 气提法 、 阴离子交换树脂法 、 生化法都园设备复杂、 成本高 、 除氨效果不理想难以有效解决这个问题 ． 由 于沸石 对 氨氮较 高 的选 择性 ， 可被 应用 于这一领
改性沸石的制备及去除废水中氨氮的研究论文
改性沸石的制备及去除废水中氨氮的研究
摘要
本文通过改性沸石的制备实验，研究了其在去除废水中氨氮方面的应用。
实验结果表明，经过改性处理的沸石具有很好的去除废水中氨氮的性能，表现出较高的吸附效率和良好的重复使用性。
该研究有望为废水处理领域提供一种有效、经济的氨氮去除方法。
引言
废水中的氨氮是一种常见的污染物，对水体环境造成了严重的危害。
因此，开发高效、经济的氨氮去除方法至关重要。
改性沸石因其较大比表面积和丰富的孔结构而被广泛用于吸附废水中的有机物和无机物。
本文旨在探讨改性沸石在去除废水中氨氮方面的应用。
实验方法
1.实验材料准备：
–沸石原料
–改性试剂（如盐酸、聚乙二醇等）
–实验废水（含氨氮）
2.沸石的改性：
–将沸石与适量的改性试剂混合反应，经过一定处理后得到改性沸石。
3.氨氮吸附实验：
–将改性沸石与实验废水中的氨氮进行接触反应，记录吸附后的氨氮浓度，并计算吸附率。
4.实验数据处理：
–对实验数据进行统计和分析，得出改性沸石在去除废水中氨氮方面的性能指标。
实验结果与讨论
经过实验研究，我们发现改性沸石具有良好的去除废水中氨氮的性能。
在实验条件下，改性沸石对废水中的氨氮有较高的吸附率，且对重复使用的稳定性较好。
这说明改性沸石在废水处理领域有很大的应用潜力。
结论
通过本文的研究，我们验证了改性沸石在废水中氨氮去除中的有效性。
改性沸石具有良好的去除性能和稳定性，在废水处理中具有广阔的应用前景。
未来的研究可以进一步探讨改性沸石的制备方法、吸附机理等方面，以实现更好的废水处理效果。
沸石吸附氨氮问题
沸石吸附氨氮问题沸石吸附氨氮技术是一种广泛应用的废水处理技术。
其原理是利用沸石对氨氮的吸附能力，将废水中的氨氮去除，以达到净化水质的目的。
一、沸石简介沸石是一种具有巨大表面积的矿物，其内部结构可以提供许多吸附位点，这些位点对许多离子，包括氨氮，具有很强的吸附能力。
这些特性使得沸石在废水处理领域具有广泛的应用前景。
二、氨氮去除原理氨氮是废水中的一种常见污染物，其存在会对水生生态系统产生负面影响。
沸石吸附氨氮的原理主要是通过物理吸附和离子交换，将废水中的氨氮分子吸附到沸石的表面或内部，进而将氨氮从废水中分离出来。
三、应用优势1. 高效去除氨氮：沸石对氨氮的吸附能力很强，可以高效地去除废水中的氨氮。
2. 持久性：沸石的吸附效果可以持续很长时间，大大减少了废水的处理时间。
3. 适用范围广：沸石对不同种类的离子和有机物也有一定的吸附能力，因此在废水处理中具有广泛的应用前景。
4. 环保性：沸石是一种可重复利用的矿物，不会产生二次污染。
四、应用领域及前景沸石吸附氨氮技术已广泛应用于工业废水、生活污水、养殖业废水和市政污水处理等领域。
随着环保要求的不断提高，沸石吸附氨氮技术将在未来的废水处理领域发挥越来越重要的作用。
五、注意事项1. 沸石的选用：不同的沸石对氨氮的吸附能力不同，应根据废水的性质选择合适的沸石。
2. 维护保养：沸石在使用过程中需要定期进行清洗和再生，以保证其吸附效果。
3. 安全性：使用沸石处理废水时，应注意安全，避免对人体和环境造成危害。
综上所述，沸石吸附氨氮技术具有高效、持久、适用范围广、环保等优点，未来将在废水处理领域发挥越来越重要的作用。
沸石用于去除废水中的氨氮
收 稿 日期 ：ｏ ６ ７ １ ２ ０ 一Ｏ — ４
基金项 目 ： 国博士后科学基金 （０ ４ ３ １７ ， 中 ２ ０ ０ ６ ２ ） 教育部 留学 回国人员基金 （５ ２０ ０ ） ７ ７ １ ０ ５
吸附 能力 ， 因而 可被 应用 于氨 氮废水 的处 理［ ］ ５ 。
沸石的改性或改型主要通过改变晶体内电场、 表面 、 孔径等， 改变沸石的吸附和离子交换特征 ， 如 吸附速度、 吸附选择性 、 吸附容量等 ， 以弥补天然沸
石 因矿 物种属 所 限导致 的性 能 不 足 。改性 和改 型
ｐ ｎ ｙ ｔｍ －ｌｎ ｒａ ｅ ｔ ｏ ｄｓ ｓｅ ａ ｄｔｅ ｔ ｎ ，ｗｅｌｎ ｙ ｔｍ ｎ ｏ ｏ ｔ ｇｓ ｔｍ ｔ， ｍ ｔ ｄｓ ｓｅ ａ ｄｃ ｍｐ ｓｉ ￣ ｅ ｅｃ ，ｗｅｅｓ ｍｍ ａ ｚｄ ｎｌｅ ｃ ａ ｔｒ ｎ ｕｅ ｏ ａ ｎ ｒ ｕ ｉ ｒ ｅ ．Ｉ ｆｕ ｎ ｅｆｃｏ ｓａ ｄｒ ｌｓｆｒ ａ ｓ ｒ ｔ ｎ ａ ｄ ｉｎ ｅ ｃ ａ ｇ ｆａ ｍｏ ｉ ｔｏ ｅ ｙｚ ｌ ｅｗｅ ｅａ ａｙ ｅ ＴＫｓｐ ｖｄ ｓｔ ｅｓｉｎ ｉｉ ａ ｄ ｔｃ ｎｃ ｌｂ ｓｓ ｄ ｐ ｉ ｎ ｏ — ｘ ｈ ｎ ｅｏ ｍ ｏ ｏ ｎａｎ ｒ ｇ ｎｂ ｅ ｉ ｒ ｎ ｌｚｄ ｉ ｏ ｔ ． ｒ ｉｅ ｈ ｃｅ ｔｆ ｅ ｈ ｉａ ａ ｉ ｏ ｃｎ
沸石在废水处理中的应用
科
马 劲 Βιβλιοθήκη 沸石在废水处理 中的应用
丛旭 日 王君石
（ 尔滨市市政 工程研究院， 哈 黑龙江 哈 尔滨 １０ ０ ） ５ ０ ０
摘 要： 沸石是一种具有优异功能的非金属矿物材料 ， 本文介 绍了沸石的物理特征和处理废 水的机理 ， 并对近几年沸石在废水处理应 用的研究 进展进行 了综合评述 ， 对沸石在废水处理应用的前景进行 了展望。
Ｋｅ ｒ ｓ ｅ ｌｔ ，ｗａ ｔｗａ ｅ ｒ ａｍｅ ｔ ｐ ｌ ａｉ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ：ｚ ｏ ｉ ｅ ｓｅ ｔｒ ｔ ｔ ｎ ，ａ ｐ ｉ ｔ ｅ ｃ ｏ
天然沸石 是当今 世界各 国十分重 视 的新 由于沸石具有很大 的吸 附表面， 以容纳 取决于有机物分子的极性和大小 ， 可 极性分子较 兴非金属 矿产资源 ， 它以优异的吸附、 子交换 相当多数 量的吸附物质，因而能 促使化学反应 非极性分子易被吸附 ， 分子直径的增大 ， 离 随着 被 性能正越来越广泛 地被应用在 “ 三废 ” 治理 中。 在其表面上进行， 以沸石又作 为有效 的催化 吸附进入空穴的机会就逐渐减少 。沸石去除水 所 沸石是以硅铝酸盐 为主的一类矿物 的总称 ， 架 剂和催化载体。 另外沸石有 铝硅 酸盐格架 电荷， 中溶解状分子物质时 ， 吸附起主要作用 ， 而去除 状铝硅酸盐矿物 ， 含水和碱（ 或碱 土金属 ）沸石 以及平衡离子 的电荷， 。 具有局部 的高电场和格 水中离子状污染物时离子交换和吸附两种行为 可分为天然沸石和合成沸石两大 类。天然 沸石 架 上产生 酸性位置， 因而可 以用 于加速 碳离子 共 同作用的结果 ， 以离子交换为主 。 是 １５ 年瑞典 矿物学 家 Ａ Ｆ ｃ ｎｔ ｄ ７６ ． ． ｍ ｓ ｅ 首先 型的反应。此外它还能 以交换具有催化活性的 － ２ 去除废水 中的放射性物质 ． ５ 如 Ｐ 等） 使其 发现的。沸石作为一种具 有优异 功能的非金属 金属（ ｎ、 ａ ， 能得 到最大程度的分散， 放射性 元素 Ｃ ，Ｔ是 核裂变产品 中的主 ￣Ｓ ， ｒ 矿物材料 ， 在工业中有 广泛 的应用 。 其显著特点 保持高的活性同时又可减少贵金属的用量 。 要成分， 通常被排放到废水 中，沸石 的热稳定 是孔隙度高 、 比表面积大， 离子交换性 、 吸附性 、 ２沸石在水处理 中的应用研究 性 和抗辐射性使其具有除 Ｃ＋ｒ 的优越性 ． ｓＳ ，Ｔ 在 催化性 、 耐酸性 、 耐热性 、 辐射性等性能优异， 耐 ２１去除水 中氨氮 ． 原子能工业中，当放射性废液中含有这类物质 因此被广泛用于石油化 工、 环境保护 、 牧业 、 农 氨氮存在于许多工业废水 中， 氨氮排入水 时，必须将它们储存到蜕变为稳定状态后 才能 建材工业 、 轻工业及高新尖端技术等领域。 国 体。 我 特别是 流动较缓慢的湖泊、 海湾 ， 引起水 排除 。天然沸石对铯和锶有极强的交换去除能 容易 地域辽 阔， 沸石的种类颇 多， 前 已经发现 的沸 中藻亡。氨氮还使给水消毒和工业循环水杀菌 力 ， 目 不受辐射的影响 。 而且交换 了放射性离子的 石有斜发沸石、 丝光沸石 、 菱沸石 、 方沸石、 片沸 处理过程增大 了用 氯量 ； 对某些金属 ， 特别是对 沸石 ， 将其熔化后可使放射性离子永久 固定在 石 、 十字沸石 、 甲十 字沸石 、 钙 钙 辉沸 石 、 浊沸 铜具有腐蚀性； 当污水 回用时， 再生水 中氨氮可 晶格 内， 防止其扩散污染。 石、 钠沸石等 ｌ 个矿种或亚种。我国的沸石以 以促进输水 管道和用水设备 中微 生物 的繁 殖， ３ ３ 沸石处理废水的应用前景 斜 发沸石为主 ， 丝光沸石次之 ， 多数分布在我国 形成生物垢， 堵塞管道 和用水设备， 响换热 并影 沸石在水处理领域的应用 ，国内外学者们 东部和中部地区。 沸石是一种廉价的非金属矿。 效率 。利用沸石去除生活污水 以及工业废水中 已经做了比较广泛深入 的研究 ， 沸石是一种天 开发利用沸石处理废水 ， 在我 国有巨大的优势 。 的氨氮， 国内外已有较多的研究 。 沸石构架 中有 然矿物， 具有成本低、 处理效果好 的特点， 在水 １ 沸石处理废水的机理 定的空腔 和孔道， 决定其具有 吸附、离子交 污染处理 中应用可 以降低 处理 的成本 ； 用沸 应 １ 吸附剂 ． １ 换作用 。又 因为天然沸石是一种较廉价的矿物 石的处理设备比较简单 ， 沸石用于去 除氨氮、 有 沸石晶格 内部构造开放性大， 除了有稳定 质， 成本较其它吸 附剂低。 再生成本低 ． 生液经 机污染物质 、 再 金属元素 、 射性物质、 杀菌等 都有 的ｆ Ｌ ｉ ， （ Ｓ Ｏ 四面体从 角顶相 互联结 ， 成架状 吹脱后可重 复利用，由此表 明沸石 是一种较为 明显的效果，可 以用 于处 理废水，是一种 有发 Ａ ）ｄ 形 硅铝氧骨干外， 还有 很多大小均一 的孔穴 和通 理想 的脱氮吸附剂 。 展前途的水处理材料 。 但是 ， 我国在环保方面对 道， 孔穴通 过开孔 的通 道彼此相通， 使得沸石具 ２２去除废水 中的重金属离子 ． 沸 石的开发利用与 国外 发达 国家相 比起步 晚、 有 巨大 的 比表 面积，据有 关 资料 显示 ，可达 镉 、 、 、 等重金属离子 是造成环境污 水平低 、 汞 铅 锌 速度慢。 目 ， 国对沸石矿产 资源的 前 我 ４０８０ ２； ０ ～ ０ ｍ／ 且阳离子晶格 内的负 电与平衡 阳 染 、 ｇ 对人体极为有 害的物质 ， 消除方法有 活性炭 开发仍处于初级阶段 ，应加强沸石在污水处理 离子 的正 电电荷中心在 空间上是 不重叠 的， 分 吸附法、溶剂萃取法和离子交换 法等。实验表 材料方面的研究， 力求开发新产品 ， 并尽快将其 子问具有 巨大 的静电吸引力。 综上所述， 比表面 明， 用沸石特别是用 Ｎ Ｏ Ｈ １ Ｎ Ｃ 处理过 转化为生产力 ， ａ Ｈ， Ｃ 和 ａ １ 以适应社会发展的需要 ， 使廉价 积大， 电吸引力强。 静 沸石具有 良好的吸附性能 。 的沸石处理上述重金属离子效果较 好 ， 被沸石 的沸石在环保方面发挥更大作用。 另外 ， 由于沸 当沸石晶格内的孔 穴和通 道出现空缺时， 沸石 吸附交换的重金属离子 ， 还可浓缩回收 ， 沸石经 石在水处理中的研究 与应用越来越多 。所 以应 对气体 或液体表现 出极强 吸附性 能， 尤其是对 处理也可再生使用 。 重视吸附饱和沸石 的最终处置问题 ， 避免造成 Ｓ ２Ｎ Ｏ 、 Ｈ３等及某些有 机蒸 汽等敏感 性气体 吸 ・２３ 去 除水 中的 氟 ． 二次污染。 附更为有效 。 与其它吸附剂相比， 沸石具有选择 氟是电负性最高的元素 ， 是相 当活泼 的非 参考文献 性高、 吸附量大、 吸附效率高 的特点 。 金属元素 ， 当氟离子 大量存 在时 ， 有毒 性作用 。 ［ 刘雪． 天然沸石 净化 高氟饮 用水研 究［． １ １ 改型 Ｊ １ １ ． ２离子交换剂 饮用水 中氟 的含最过高 ， 容易使儿童患氟斑病 非 金属 矿，０ ４２ （ ）４ ＿ ９ ２０ ，４ １ ：７＿ ． ４ 沸石 空间最基本 的结构单位是 硅氧（ Ｏ 和氟骨症 。刘雪等以河南信 阳上天梯优质斜发 『１ Ｓ ￣ ｉ ２陈小龙， 袁凤 英． 沸石在废 水处理中的应 用与 四面体 和铝氧Ｃｌ４ Ａｏ ） 四面体 。 中 １ 其 个氧原子的 沸石 为原料 ， 研究 了用盐 酸、 硫酸铝 和高温方法 展望， ０ －０ ３２ ０ ）４－１３ ０ ． １ ５ ６ ３ （０ ５ １－ ２ － ２ ０ ０ 价电子没有得到中和， 使得整个铝氧四面体 带 １ 活化天然沸石 的工艺条件 。结果表 明用活化天 ｆ１ ３刘慧芳． 沸石在水 处理 中应 用的研 究进 展及 个负电荷， 为了保持电 中性， 铝氧四面体附近 必 然沸石处理后的含氟饮用水 ，基本可达到国家 前景． 须有 １ 个带 正电荷 的金属 阳离子（ １ Ｍ＋ 来抵消 它 饮用水标准 。 『１ ４辛云岭， 李政 一， 郑志斌． 水处理 中沸石 的应 废 所带的负电荷闼 常是碱金属或碱土金属离子） 。 用 研 究 进展 ，６ １ １ １（０ ５０ －０ ３ ０ ． １７ — ５ ３２ ０ ）３ ０ １ —４ ２４去除水 中有机物 ． 但是 沸石 中的 Ｎ ＋ 等金属 阳离子 与硅铝 氧 ａ、 随着现代工业 特别是有机化工 、精细化工 ｆ１ 玉 英 ． 石 用 于 城 市 污 水 深 度 处 理 的 实验 ５赵 沸 骨干结合得相 当弱， 进入沸石表面的 阳离子 则 以及 高分子工业 的迅速发展 ， 中的有机污染 研究． ０ － ８５２ ０ ）７ ０ ９ － ２ 水 １ ９ ６ ２ （０３１ — ０ ８ ． ０ ０ 与沸石晶格 中的阳离子如 № 等交换 ， 、 交换 物呈多样化 、 复杂化的特点 。 于多数有机污染 『］ 对 ６陈婷婷． 王增 长沸石 改性及 其在废 水处理 中 后沸石结构不 被破坏， 还可以再生 。 物的去除 ， 目 使用最广 的还是生化法 ， 在 前 尤其 的 应 用 ． ０ — ０ ３２ ０ ）１ １ １ ２ １ ５ ６ ３（０ ８ － ３－ ． ０ ００ ０ １３催化剂 ． 是吸附法。沸石对有 机污染物的吸附能力主要 责任编辑 ： 王亚芳
最全的脱氨脱氮工艺汇总
最全的脱氨脱氮工艺汇总含氨氮废水的处理方法有很多，目前常见的有化学沉淀法、吹脱法、化学氧化法、生物法、膜分离法、离子交换法等。
本文对氨氮废水处理方法作一综述并对各种方法的优缺点进行分析汇总。
化学沉淀法化学沉淀法又称为MAP沉淀法，是通过向含有氨氮的废水中投加镁化物和磷酸或磷酸氢盐，使废水中的NH4﹢与Mg²﹢、PO4³﹣在水溶液中反应生成磷酸铵镁沉淀，分子式为MgNH4P04.6H20，从而达到去除氨氮的目的。
磷酸铵镁俗称鸟粪石，可用作堆肥、土壤的添加剂或建筑结构制品的阻火剂。
反应方程式如下:Mg²﹢+NH4﹢+PO4³﹣=MgNH4P04影响化学沉淀法处理效果的因素主要有pH值、温度、氨氮浓度以及摩尔比(n(Mg²﹢):n(NH4﹢):n(P04³-))等。
以氯化镁和磷酸氢二钠为沉淀剂对氨氮废水进行处理，结果表明当pH值为10，镁、氮、磷的摩尔比为1.2:1:1.2时，处理效果较好。
以氯化镁和磷酸氢二钠为沉淀剂进行研究，结果表明当pH值为9.5，镁、氮、磷的摩尔比为1.2:1:1时，处理效果较好。
对新出现的高浓度氨氮有机废水一生物质煤气废水进行研究，结果表明，MgC12+Na3PO4.12H20明显优于其他沉淀剂组合。
当pH值为10.0，温度为30℃，n(Mg²﹢):n(NH4+):n(P04³-)=1:1:1时搅拌30min废水中氨氮质量浓度从处理前的222mg/L降到17mg/L，去除率为92.3%。
将化学沉淀法和液膜法相结合用于高浓度工业氨氮废水的处理。
在对沉淀法工艺进行优化的条件下，使氨氮去除率达到98.1%，然后联用液膜法进一步处理使其氨氮浓度降低到0.005g/L，达到国家一级排放标准。
对化学沉淀法进行改进研究，考察Mg²﹢以外的二价金属离子(Ni²﹢，Mn²﹢，Zn²﹢，Cu²﹢，Fe²﹢)在磷酸根作用下对氨氮的去除效果。
沸石在水处理中的应用
沸石在水处理中的应用随着我国国民经济的迅速增长和城市人口的膨胀，生活污水和工业废水大量排放，水污染现象变得越来越严重。
如何在水处理中有效地利用新型环境友好材料已是当今环境领域的重要研究课题。
天然沸石是一种含水框架结构的多孔硅铝酸盐矿物质，独特的晶体结构使其具有选择性离子交换性能、选择性吸附性能、耐酸性能以及催化性能等特性，同时具有较大的比表面积，在污水的有机物去除，去除氨氮，重金属离子去除，去除氟和磷以及微污染水源水的预处理过程中有着较好的应用前景，特别是把沸石作为滤料，能够把天然沸石的吸附性、离子交换性能与滤池的过滤、吸附和生物代谢功能有机结合起来，更好地去除污水中的NH3N，有机物、SS和色度等。
把沸石应用到水处理中，在使用和处理过程中不会对环境造成二次污染，是一种环境友好材料。
以沸石作为水处理滤料，有望研究开发出经济、高效的新型水处理技术与工艺，对解决我国日益严峻的水环境污染及水资源短缺问题，具有重要的现实意义。
1、沸石在水处理中的研究进展1.1去除氨氮从天然沸石的微观结构可以看出，沸石内部具有很多大小均匀的空穴和通道，它们彼此相连，并与外界相通，在一定的物理化学条件下，具有固定的直径，小于这个直径的物质能被其吸附，同时氨氮为极性分子，其分子小于沸石孔道的直径，因此沸石对氨有很强的吸附能力。
沸石对氨氮的去除，还与沸石具有较强的离子交换性能有关，这主要是由于水中的NH4+离子极易同沸石晶格中结合不紧的K、Na、Ca等碱金属或碱土金属离子发生交换反应，能够有效地去除水中的NH4+离子。
沸石对氨氮具有较大的吸附容量，在平衡浓度相当高的情况下，每克沸石具有吸附15.5g氨氮的极限吸附潜力，其吸附容量约是粘土的23倍。
天然沸石不但能很好地去除水中氨离子，而且沸石具有很好的重复使用和再生性能，经过18次重复使用和再生，其氨交换容量仅降低了4%。
目前的研究表明沸石对水中氨氮的去除与沸石的粒径大小、水流流速、温度、初始氨浓度和pH等因素密切相关，而水中有机物对氨氮去除的影响也很大。
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沸石在废水脱氨氮中的应用:(Ⅱ)沸石生化结合脱氨氮汪 超, 冯晓西, 顾印玉, 乌锡康(华东理工大学环境工程研究所,上海200237)摘 要:沸石生化结合脱氨氮技术是一项新型生物脱氨氮技术。
这种技术把沸石对铵根离子的选择性吸附能力和生物硝化反硝化结合起来,加强生物脱氨氮系统的性能和效率,能缓冲氨氮进水冲击负荷,降低出水的浊度,减少出水悬浮颗粒的浓度,促进铵根离子的传输,提高脱氮效果。
在运行过程中,沸石可以连续生物再生,长期循环使用。
加强这方面的研究应用,将有广阔的前景。
关键词:沸石;废水;氨氮;硝化反硝化;离子交换作者简介:汪 超(1978～),男,硕士生。
由于工农业的发展,人口的剧增及城市化,大量含氨氮的生活污水和工业废水被排入天然水体。
存在于水中的氨氮对人体和水生生物有一定的毒害作用,对鱼类的致毒剂量为2.6×10-2mg/L [1]。
氨氮还是高耗氧性物质,氧化每毫克NH 3-H 成NO -3-N 消耗4.57mg 的溶解氧,较高的氨氮浓度会直接导致水质的黑臭[2]。
在给水系统中,过高的氨氮浓度会使消毒剂的耗量增大,出厂水中氨氮的存在使给水管网极易繁殖微生物,形成生物膜腐蚀管道。
其氧化的中间产物亚硝酸盐还对健康有害[3]。
作为一种无机营养物质,氨氮还是引起海洋、湖泊、河流及其它水体富营养化的重要原因。
废水脱氨氮方面,普遍认为生物脱氨氮最经济[4]。
传统的硝化反硝化生物脱氨氮工艺是国内外采用最多、技术最成熟的生物脱氨氮工艺,但这些工艺仍然成本高、能耗大、占用空间多,当进水氨氮浓度较高,或者废水流量,组分和基质浓度不断变化,波动较大时,出水难以稳定达标排放。
因此,有必要开发一些新型生物脱氨氮技术。
沸石生化结合脱氨氮技术是近年来引起人们重视的一种生物物化相结合实现废水脱氨氮的新技术。
这种技术把沸石对铵根离子的选择性吸附能力和生物硝化反硝化结合起来,加强生物脱氨氮系统的性能和效率。
1 沸石生化结合脱氨氮的原理沸石生化结合脱氨氮工艺中,沸石作为离子交换剂吸附废水中的铵,同时又作为硝化菌生物膜载体,为微生物提供生长介质。
反应过程中,一方面沸石通过离子交换作用吸附水中的铵,另一方面粘附在沸石表面的硝化菌生物膜也吸收水中的游离氨,使其转化为硝酸盐。
当水中铵离子浓度下降时,已吸附铵的沸石与水中阳离子发生离子交换作用,释放出部分铵,供硝化菌继续硝化,直至水中铵浓度降至很低为止,此时沸石得以全部或者部分再生,可以继续循环使用。
沸石生化结合脱氨氮过程实质是沸石离子交换、沸石化学再生和生物硝化三个过程,其中沸石的化学再生和解吸铵的生物硝化过程同时发生,可看作是沸石生物再生过程。
目前,沸石生化结合脱氨氮过程的影响因素尚无专门研究。
Lahav Ori 等人通过间歇和连续试验发现,沸石离子交换速率减少25%～30%,交换容量保持不变,认为离子交换的控制步骤是从沸石内部的多孔扩散转变为沸石表面生物膜上的膜扩散。
NH +4在生物膜中和在废水中的扩散速率相当,是多孔扩散在数量级上的3～4倍,化学沉淀不导致离子交换速率减少,减少的原因在于膜内侧与沸石表面间的扩散阻力较大,因为该区域的物质密度较高[5]。
实际中,沸石生化结合脱氨氮的影响因素将是沸石离子交换过程和生物硝化过程影响因素的综合。
影响离于交换柱性能的主要因素有pH 、水力负荷、沸石粒径、污水组成、交换床高度、进水氨浓度等[6-10],影响生物硝化过程的主要因素有pH 、DO 、温度等。
可以基本推测温度、pH 、DO 、进水氨浓度、沸石粒径等将是影响沸石生化结合脱氨氮的主要因素。
2 沸石生化结合在废水脱氨氮中的应用2.1 沸石生化结合在离子交换柱中的应用Ori lahav 等人以长有生物膜的沸石为填料做成离子交换柱,处理二级出水。
离于交换柱被铵根穿透时,转入到生物再生模式。
在生物再生模式中,富集铵的沸石柱用做流化床反应器用于生物硝化。
含有阳离子的再生液在系统中循环流动,以解吸被沸・63・增刊化 学 世 界 石吸附的铵根,使其进入到溶液当中,供微生物硝化。
压缩的氧气被充入到硝化反应过程中,同时加入碳酸氢盐以保持pH恒定。
解吸出来的铵根被不断的氧化成硝酸盐,使得再生液可多次循环的使用。
吸附模式和再生模式结束后,分别进行反冲洗:吸附模式之后的反冲洗是为了去除悬浮颗粒,防止床层堵塞以及阻止能够与硝化菌产生竞争的异养菌的在床层中的积累,生物再生模式之后的反冲洗是为了去除床层中残余再生液,这些残余再生液会在下一轮吸附模式的开始阶段对离子交换过程产生不利的影响。
富含硝酸盐的反冲洗水可以有不同的用途,如用于农业或作为电子受体,也可以直接进入到反硝化反应器中去。
该工艺中,原水中所有的铵根几乎都富集到沸石上,在生物硝化再生过程中逐渐释放出来,因此硝化过程以批式的方式在一个很小的反应器中进行,最佳操作条件比较容易保持。
在再生阶段,添加的碳酸氢盐缓冲剂所能提供的阳离子,已足够维持沸石化学再生所需的阳离于浓度,无须再添加其他用于解吸的化学试剂。
因此,该工艺的操作费用和大规模的用于化学再生的盐水生产可以减至最低[11,12]。
对实际运行中的初级出水和二级出水进行3年的研究,结果表明:(Ⅰ)无悬浮颗粒积累造成的床层填塞,(Ⅱ)吸附相中残余BOD只产生轻微的异养竞争,不会使生物再生速率明显下降,(Ⅲ)表面覆盖着生物膜的沸石离子交换容量基本不[13]。
Charucky i等人用装有沸石的反应器去除水中的铵,再对反应器内的沸石进行生物再生,含氧化态氮的再生废液被排入厌氧塘,与含碳源废水混合,进行厌氧反硝化,处理后出水排入湿地系统[14]。
Katao ka等人将含铵废水硝化反硝化,部分反硝化废水回流至硝化段,剩余反硝化废水进行固液分离,上层清液通人沸石填充槽进行氨氮吸附去除,之后再对沸石填充槽中已粘附硝化菌的沸石进行曝气,使沸石再生,再生液回流至反硝化段[15,16]。
2.2 沸石生化结合在生物滤床中的应用Gisvold B等人用两个相同的上流生物过滤床处理生活废水,进行中试试验。
生活废水先进入生物膜反应器,经一定的停留时间后,流入沉淀池,沉淀池中的上清液排入一个蓄水池,再由泵输送上流经过生物过滤床。
对滤床曝气以加强生物硝化作用。
其中一个滤床填充一种含膨胀粘附性聚合物的Leca 沸石滤料,另一个填充无离子交换能力的普通滤料,作为仅发生硝化作用的参比滤料。
滤床中保持DO (溶解氧)6.5～11.5m g/L,T(温度)11.0～17.1°C,滤速0.3～3.9m/h。
为培养硝化生物膜,取样前滤床运行两个月。
先用恒定的铵根负荷对每个过滤循环系统进行中试试验,每一循环持续8～10d。
为除去累积在滤料中的悬浮固体,用自来水进行反冲洗(滤料体积膨胀50%)。
每个过滤循环系统的流量保持不变。
连续试验两个月。
此后,模拟铵根浓度的日变化,每天3～4h内持续向贮水槽中添加氯化铵,以形成铵根的日高峰负荷。
连续4d提高铵根的日高峰负荷值。
试验进行10d。
结果表明:在必须考虑铵根负荷变化时,一种含膨胀粘附性聚合物并且具有铵根离子交换能力的Leca沸石滤料是理想的生物硝化过滤填料。
Leca沸石滤料滤床可以完全去除浓度是一般进水铵根浓度2～3倍的高峰负荷,而普通滤料滤床的出水中仍有一个对应的浓度峰值。
以Leca沸石滤料为填料的硝化过滤与以普通无离子交换能力的沸石为填料的硝化过滤相比,前者具有处理更高铵根负荷的能力。
如果大规模应用中此结果仍成立,则Leca沸石滤料可为硝化生物过滤节省很多硝化费用[17]。
此外,滤床连续生物再生10个月后,滤床的硝化性能基本不变。
静态吸附试验表明,沸石使用8个月后仍具有和末使用前一样的吸附容量。
解吸试验表明,沸石滤料中铵的解吸过程是由水中较低浓度的阳离子的离子交换作用引起的[18]。
2.3 沸石生化结合在活性污泥O/A系统中的应用Chung,Y-C等人对新型O/A(好氧/厌氧)脱氨氮工艺进行研究,借助天然沸石在系统内的循环流动来提高废水生物脱氨氮的能力。
该过程包括沸石脱铵和接下去的沸石生物再生。
试验废水是化肥工业与制革工业中的高浓度氨氮污水,氨氮含量为300～400m g/L。
在缺氧段,沸石通过离子交换吸附废水中的铵,同时硝化菌粘附到沸石表面或悬浮在废水中。
在好氧段,硝化菌把氨氮转化成亚硝酸盐和硝酸盐,被铵所饱和的沸石被连续的生物再生。
沸石在O/A系统中循环使用,而不须额外的化学再生。
氨氮的去除率达到88%～92%,且出水沉淀性能较好。
试验结果表明,这种新型O/A工艺可以有效的处理高氨氮废水[19]。
Dae Hee等人对类似的工艺进行研究,处理合成废水。
试验结果表明,在O/A系统中添加循环流动的沸石可以使氨氮去除率提高至97%。
沸石表面的生物膜稳定生长,使出水的浊度降低,悬浮颗粒浓度减少[20]。
Kataoka等人把沸石加入到活性污泥中处理含氮废水。
废水先进入生物反硝化段,从反硝化段中回流部分泥浆水到硝化段,反硝化段剩余泥浆水进入澄清地进行固液分离,底部沉・64・ 化 学 世 界2002年淀污泥回流到硝化段。
利用沸石对铵的选择性吸附和生物硝化反硝化作用,可以去除废水中几乎所有的铵和硝酸根[21]。
2.4 沸石生化结合在其它废水脱氨氮系统中的应用Wilderer等人对以沸石作为生物膜载体的SB-BR(序批式生物膜反应器)系统进行研究。
在系统运行期间,通过在高峰负荷时期的吸附、离子交换及吸收过程和在低峰负荷时期的生物代谢解吸过程,对冲击负荷有一定的缓冲作用,可以实现出水稳定的达标排放[22]。
Lei Yang对一种新型硝化菌固定化生物技术进行研究。
在网状载体表面上培养高浓度富营养的硝化基质,形成一种特殊的生物膜,这种载体用硅藻土加以固定形成直径为1～2nm的小球。
此外,沸石作为一种铵离子交换剂也被固定在小球中,以提高铵的传输效率。
氨氮初始浓度为10mg/L和20mg/L时,物理汽提作用要强于化学离子交换作用和生物硝化作用。
氨氮初始浓度分别为50m g/L, 70mg/L,100m g/L时,出水中亚硝酸盐浓度较高,由此推断,离子交换和硝化作用占据主导。
其原因可能是由于较高的铵根浓度导致填料球中的沸石发生更强的离子交换作用。
因此,这种新的氨氮去除技术可适用于处理更高浓度的氨氮废水[23]。
3 结束语沸石生化结合脱氨氮技术是一项新型生物脱氨氮技术,目前,国内尚无这方面的报道。
国外在这方面的研究应用也较少,对于沸石生化脱氨氮过程的影响因素还尚无专门的研究。
但初步研究结果表明,沸石生化技术具有很好的缓冲氨氮进水冲击负荷的能力[24-26];沸石作为球状生物膜的载体可以促进铵根离子的传输,提高脱氮效果;在运行过程中,沸石可以连续生物再生,长期循环使用,与单纯的沸石离子交换脱氨氮相比,可以减少化学再生剂的投加量,降低处理成本;在活性污泥系统中投加沸石,可以提高原硝化反硝化系统的脱氮效果,降低出水的浊度,减少出水悬浮颗粒的浓度。