沸石的两种再生方法

沸石的两种再生方法

利用沸石的离子交换性能去除废水中氨氮并进行生物再生不仅具有处理效率高、节省再生药剂等优点，而且可以回收氮，在废水处理领域有着广泛的应用前景。沸石的生物再生实质上是化学和生物再生的结合，每一步都需优化。目前，沸石的生物再生还处于研究阶段，而运用于工程实际还需进一步研究：

①进一步优化沸石的生物再生工艺。克服由于溶解氧浓度较低而限制了硝化速率及污水中竞争性阳离子对沸石去除NH4+的干扰等问题。

②在长期运行中，生物膜的存在是否会影响沸石的离子交换能力还需进一步考察。

一、沸石的化学再生

目前多采用湿法进行沸石的再生。研究后认为pH=12.5时的再生效果最好。推荐采用NaCl和NaOH的混合物作为再生盐，比单独使用NaCl可以减少90%的再生盐用量。而使用腐蚀性的再生液会对沸石造成一定的磨损。发现再生流速在4～20BV(bedvolume)/h时再生效果与流速无关。得出类似结果。发现采用0.34mol/L的NaCl再生液，再生流速为5BV/h，需再生4h；但流速提高到7BV/h时，只需1.4h。采用的负荷为150～180BV，再生间隔为12h。采用的方法为3h再生一次，负荷为80BV。推荐使用Ca(OH)2做为再生液，但认为钠离子比钙离子再生沸石更快，更有效。

二、生物再生

1、原理

所谓生物再生，实际上是化学再生和硝化菌硝化作用的结合。其优点是可以降低盐的消耗。实验结果表明，硝化速率和水中的NH4+浓度有关，而与沸石表面吸附的NH4+量无关，

同时水中NH4+浓度又会影响沸石表面NH4+的离子交换过程。其反应过程可用下式表示：[Z]NH4++NaHCO3←→[Z]Na++NH4++HCO3-(离子交换)NH4++2O2→NO3-+2H++H2O(总硝化反应)两个反应结合如下式：

[Z]NH4++2O2+2NaHCO3→[Z]Na++NO3-+Na++3H2O+2CO2(离子交换和硝化反应)

2、生物再生工艺发展

①利用硝化污泥对沸石进行生物再生，其工艺流程见图1。

图1硝化污泥对沸石生物再生流程

将沸石放于实验柱中去除NH4+，当吸附饱和后用泵把曝气槽中的硝化污泥由底部抽入实验柱中，保持一定的流速使沸石处于流化状态。硝化污泥中含有0.3mol/L的NaNO3，再生后硝化污泥回流入曝气槽使NH4+硝化。硝化过程中投加Na2CO3补充碱度。沸石再生后反冲洗去除污泥。

前期反冲洗水流入曝气槽中，后面的需排掉。以上实验的再生时间只受硝化速率的限制，因离子交换速度大于硝化速率。如果再生时间≤2h，生物再生不如化学再生有效，这是由于Ca2+、Mg2+积累的缘故。长时间运行会散发恶臭，沸石的交换容量也会下降。

上述操作比较简单，但也存在某些问题。例如，曝气槽中NH4+浓度不稳定，较高浓度的NH4+如果不能全部被硝化，在以后的再生中又会重新被沸石吸附。

②对再生液进行生物再生的工艺流程见图2。

图2对再生液进行生物再生流程为了克服缺点，又对上述流程进行了改进，即将硝化和离子交换过程分开。将吸附饱和的沸石用0.3mol/LNaNO3进行再生。再生废液流入曝气池，投加Na2CO3补充碱度进行硝化。硝化后的再生液与硝化污泥分开，留待下一次再生时使用。此工艺虽然复杂，但有很多优点：首先避免了硝化菌和沸石的接触，因此沸石不会发生恶臭；其次缩短了再生时间，离子交换和硝化的分离将使得每一个步骤得到优化，并且减少了硝化池的体积。

的实验在43个再生周期中，99%的NH4+被去除，无臭味产生，也无沸石交换容量的下降，但再生液中Ca2+、Mg2+的积累引起了NH4+的泄露。结论认为，影响溶液中阳离子浓度的因素有：再生盐的消耗速率、微生物对阳离子的消耗速率、化学沉淀速率、再生液的含盐量，废水的离子浓度和沸石的交换性能等。

③在同一个反应器中进行生物再生，其工艺流程见图3。

图3在同一个反应器中进行生物再生流程将沸石的离子交换和生物再生过程在同一个装置中进行，此时反应器分两阶段运行。第一阶段，进行离子交换去除水中NH4+-N。在第二阶段，反应器以流化床形式运行，投加NaH2CO3和充氧，使饱和的沸石进行生物再生。由于NH4+被氧化成NO3-，因此再生液可循环使用。在两个阶段末期均要进行反冲洗。再生阶段排出的反冲洗水富含NO3-，可排入农田或反硝化池。

运行结果表明，在第一阶段可去除95%的氨氮(停留时间为2min)，沸石表面生长了大量的硝化菌。发现：沸石没有因覆盖生物膜而影响交换容量，水中竞争性阳离子强烈影响着去除效率，水中阳离子浓度达到平衡，不需要添加钠盐进行缓冲。通过解吸实验表明，含

1×104mgNa/L的再生液要比含2440mgNa/L的再生液的再生效果好，然而硝化步骤限制了再生时间。进一步研究表明，0.05mol/L的NaNO3(1150mgNa/L)足够维持最大的硝化速率，高浓度的钠盐并不能减少再生时间，硝化过程中的COD成为整个过程的限制因素。