小型净水器去除氨氮的滤料综述

2018·06

综述与专论25

Chenmical Intermediate

当代化工研究小型净水器去除氨氮的滤料综述

＊陈家威　谭薇　张云强

（西北民族大学 甘肃 730124）

摘要：本文介绍了一些常用于去除水中氨氮的滤料，还介绍了这些滤料作为去除氨氮滤料的基本性质和规格。提出了滤料的使用过程的不足和滤料在使用过程中需要注意的问题

关键词：滤料；基本性质；规格

中图分类号：T 文献标识码：A

Summary of Filter Materials for Ammonia Nitrogen Removal in Small Water Purifiers

Chen Jiawei, Tan Wei, Zhang Yunqiang

（Northwest Nationalities University, Gansu, 730124）

Abstract：This paper introduces some filter materials commonly used to remove ammonia nitrogen in water, and also introduces the basic properties and specifications of these filter materials for removing ammonia nitrogen. The shortcomings of using filter media and the problems needing attention in using filter media are put forward.

Key words：filter material；basic properties；specifications

1.引言

氨氮以游离氨（NH

3）或铵盐(NH

4

+)形式存在于水中，两

者的组成比例取决于水的PH值和水温。水中的氨氮主要来自生活污水、工业废水、农田排水。氨氮在水体中经过硝化作用会产生亚硝酸盐和硝酸盐，长期饮用这类水会诱发高铁血红蛋白症，而且当水中的亚硝酸盐过高时还会生成致癌物质亚硝胺，对人体造成严重的危害。

常用的填装滤料有活性炭、麦饭石、沸石、石英砂、无烟煤和改性沸石、麦饭石等，这些滤料有发达的比表面积和较复杂的孔隙结构，可以将氨氮离子吸附在滤料的表面。在工业生产中常将这些滤料加工成不同的规格，常用净水滤料粒度目数和粒径微米对照如下表1；

目数 微米目数微米

6-103350-170080-100180-150

12-161400-1180110-140125-109

BWO平台配备了8台4500KW，转速720rpm，带8°倾角瓦锡兰全回转推进器，型号FS35OO一571NU。8台螺旋桨分别安装在8个独立的舱室，舱室之间都是A60防火分隔和水密分隔，按照冗余的要求，螺旋桨的布置采取交叉布置，每侧每舷的推进器都由不同的配电板供电。这样的布置能够保证满足单一失效不会影响整个动态定位系统的功能发挥，提供满足要求的横向和纵向推力。带8°倾角全回转推进器，主轴电机驱动，回转液压驱动。此结构推进器使其与船体相互影响减小，与传统的无倾角（0°）推进器相比，用于动力定位的推力可降低约15%，同样的功率，获得更大的推力确保高效的动态定位能力。

(3)位置参考系统

船舶在海中风、浪、流共同作用的复杂海况下，有六个自由度的运动特征。这些运动均含有低频分量和高频分量：低频运动分量是螺旋桨的推力、舵力、流力和风力产生的纵荡、横荡、艏摇；而高频运动分量主要是由波浪引起的一阶波频运动响应，随波浪的起伏而往复，呈现出自动恢复原位的特性，一般表现为纵摇、横摇和垂荡。船舶总的运动是低频运动和高频运动这两种运动的叠加。动力定位控制的主要是控制水平面的三个自由度运动，即纵荡、横荡和艏摇，而海上钻井平台需要克服的纵摇、横摇和垂荡一般依靠钻井系统的张紧器和天车补偿系统来解决。

位置参考系统负责测量出平台相对于某一参考点的位置 和艏向。利用不同的传感器迅速而精确地测量出平台六个自由度运动里纵荡SURGE、横荡SWAY的信息，以便控制器计算出对推力器的指令，平衡环境因素的作用。位置参考系统测量的是船位和艏向，通常使用DGPS、HIPAP、VRS、TATU WIRE等来监测平台的运动。

(4)计算机控制系统

动力定位系统的控制器是kongsberg DPC，通过kongsberg K-Pos OS进行显示操作，DPC采集船舶状态和传感器的信息， 结合目前所设定船舶的状态，K-Pos O S对8台推进器及其附属 设备进行管理和控制，来实现自动定位的目的。

3.结语

BWO平台是目前世界上最先进的第七代超深水钻井平台之一，完全按照DNV建造规范设计建造，满足DYNPOS AUTRO 动力定位系统规范要求。稳定、高效的配电系统和控制系统相结合，为平台在深海区域钻井服务提供了保障。BWO钻井平台可适用于中国南海、墨西哥湾、南大西洋、东西非、澳大利亚以及非冰期的北大西洋海域作业，为我国进军广阔的深海区域的又一利器。

•【作者简介】

王坤（1984-），男，中国石油海洋工程有限公司钻井事业部；研究方向：电气仪表自动化。

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20-40830-380150-170106-9040-80

380-180

170-200

90-75

表1 常用滤料粒度目数和粒径微米对照表

2.滤料的种类

(1)活性炭。活性炭质地坚硬、机械强度高、化学性质稳定。活性炭具有巨大的比表面积和复杂的孔隙结构可以将氨氮离子吸附在活性炭表面。此外活性炭的来源比较广泛，木材、果壳、杏壳、椰壳在一定的温度压力下都可以制作成活性炭。活性炭在制作的过程中会产生灰分，影响水质，因此在作为净水器滤料在使用前应洗去灰分。活性炭的颗粒大小对氨氮的吸附效果有很大的影响，一般来说，活性炭的颗粒越细小活性炭的吸附效果越明显，吸附效果越好。但是考虑到是填装滤芯，细小的颗粒会随水流而流出影响水质，因而活性炭不宜太小。常见的活性炭的规格有20X40目、40X80目、80X325目等。

(2)麦饭石。麦饭石是一种中性碱半火成岩。麦饭石的应用比较广泛，因为麦饭石有很强的吸附能力，因此被用作药物进行解毒、拔脓。麦饭石含有硅酸盐具有吸附作用，而且麦饭石多含高岭石等黏土矿物，是多孔性海绵状特殊结构，有强烈的静电引力，可以吸附水中的离子，因此麦饭石可以被制作成器具，用来盛水。因为麦饭石的吸附能力强，现在普遍用来做净水器滤料。改性的麦饭石在麦饭石的基础上对麦饭石进行优化，使麦饭石的空隙和孔道变大，提高了对氨氮的吸附能力，从而得到清洁的水体。常见的麦饭石规格有6-10目、10-20目、20-40目、40-70目等。

(3)沸石。天然沸石具有独特的孔结构、高的催化活性和热稳定性及耐酸性。其主要成分是硅酸盐，具有一定的空隙和孔道，具有很强的吸附能力。此外沸石具有较大的比表面积，具有较好的晶化性能。天然沸石的滤料面积大于砂滤料，因而也有分子筛的称号，易于微生物附着，而且沸石滤料的离子交换能力强，能够吸附水中的NH 4+。天然沸石可根据需要进行机械加工获得需要的规格，而且天然沸石水流流态好、过滤周期长、反冲洗容易、截污能力强。常见的沸石种类有斜发沸石、丝光沸石、方沸石、菱沸石。

(4)石英砂。石英砂具有抗压耐磨、机械强度高、截污能力强等优点，此外石英砂是坚硬、耐磨、化学性质稳定的硅酸盐物，因此可以作为一种很好的氨氮处理滤料。我国绝大多数的污水处理厂执行的是《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级B标准，而执行一级A标准可以较大限度的对污水进行“脱氮除磷”，减少后续受纳水体的污染，出水可作为会用水，解决我国部分地区水资源短缺的问题。

不同于活性炭、无烟煤等滤料，石英砂抗压耐磨，在实验室使用产生的残渣很少，用离心机离心可以降低活度，不影响用分光光度计测量氨氮的含量。

常用的规格有0.5-1mm、1-2mm、2-4mm、4-8mm、8-16mm、 16-32mm、10-20目、20-40目、40-80目、100-120目。

(5)无烟煤。无烟煤是煤化程度最高的煤。无烟煤含碳量高，硬度高，密度大而且挥发份产生率低。无烟煤径过人工精选、破碎和筛分后，颗粒均匀、抗压耐磨性能好，在用于滤料时，进行清洗可以降低其灰分。无烟煤可以作为滤料的另一个原因是其储量大，中国的无烟煤储量预测在4700多亿吨，其中宁夏的碱沟山的无烟煤，灰分小于7%，含硫量低。此

外从深井矿物中精选的无烟煤，具有最高的含碳量百分比。

常用的无烟煤滤料有0.6-1.2mm、0.8-1.8mm、1-2mm、 3-6mm、4-8mm。

(6)其它滤料。活性炭、麦饭石、沸石等有巨大的比表面积有很强的吸附能力，但是为了增强其吸附能力减少花销，常常对活性炭、麦饭石、沸石用一系列的物理方法，例如高温加热加压、高温焙烧等物理方法和化学方法，例如用不同PH值的溶液进行侵泡、用不同的盐进行浸泡清洗得到改良的活性炭、麦饭石、沸石等。优化后的滤料，不仅硬度高，减少了使用过程中的灰分，提高了水处理效果而且经过活化后增加了这些滤料的孔隙，提高了滤料的吸附能力，大大的节约了经济成本。这些经过活化后的滤料还可以进行可再生利用，符合现代可持续和在利用的理念。

3.净水器滤料的改进和使用建议

(1)提高滤料的硬度。活性炭、无烟煤这些滤料在生产过程中会产生灰分，而灰分的成分主要有二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、二氧化钛、三氧化硫等，含有灰分的水不仅影响口感，长期使用还会影响身体健康。因此，需要滤料在使用前用物理或化学方法提高滤料的硬度，减少滤料在使用过程中产生灰分。

(2)对更换下的滤芯进行处理，再利用净水器滤芯长期使用会使滤料的吸附量达到饱和值，滤料不再吸附杂质和其它污染物，特别是过滤氨氮含量高的水体，长期使用，不能及时更换导致细菌滋生，会使水体污染加重，严重危害人体的健康。因此，净水器滤芯在使用一段时间后需要定期更换，对更换后的滤芯进行一系列的处理，根据滤芯的种类采取不同的方法进行再生，再利用，节约能源。

(3)根据不同的水质选取不同的滤料和滤芯。不同地区的水质是不一样的，校园污水中含有大量的氮磷等物质，这些物质可以用沸石、活性炭等组合滤料，可以达到更好的过滤效果。在甘肃、黄河流域等地区水的硬度、浊度比较高，水中的悬浮物含量比较高可以采用单一的滤料就可以过滤掉水中的悬浮物固体，例如活性炭滤料的滤芯、麦饭石滤料的滤芯，这两种滤料都具有较大的比表面积可以吸附并且截留水中的悬浮物。根据不同地区的水质不同，选取不同的滤芯，不仅能提高水质的处理效果而且还能够降低经济成本，符合绿色化学的概念。

(4)改变滤芯的结构、提高滤料的使用期限。滤芯使用一段时间后就要定期更换，不然影响水质的安全从而引起人体的健康危害。一般情况下滤芯使用一段时间后就要更换新的滤芯，而更换下的滤芯拆卸下来非常麻烦，因此改变滤芯的结构，提高滤芯的反冲洗能力非常重要，这不仅要改变传统滤芯的结构而且还需要提高反冲洗技术。这样就不用不断的更换滤芯，大大的降低经济成本，而且符合绿色化学的要求。

•【参考文献】

[1]国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会编. 水和废水监测分析方法（第四版）（增补版）.北京:中国环境出版社,2012.

[2]刘莉峰,宿辉,李凤娟,武宁宁,李明月,崔会为.氨氮废水处理技术研究进展工业水处理,2014,34(11):13-17.

•【作者简介】

陈家威（1995-），男，西北民族大学；研究方向：环境工程。谭薇（1996-），女，西北民族大学；研究方向：环境工程。张云强（1996-），男，西北民族大学；研究方向：环境工程。