沸石去除污水中氨氮的研究

第21卷第1期蘭州鐵道學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版)Vol.21 No.12002年2月JOURNAL OF LANZHOU RAILWAY UNIVERSITY ( Natural Sciences )Feb.2002文章編號:1001 - 4373( 2002 )01- 0087- 03沸石去除污水中氨氮的研究'肖舉強(蘭州鐵道學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,甘肅蘭州730070)摘要通過(guò)室內試驗證明活化沸石是一 種良好的除氨材料交換容量可達1.45 mg/g沸石能夠用于污水除氨;影響活化沸石除氨的主要因素是濾料的裝填高度、濾速沸石粒徑大小、原水水質(zhì)以及沸石運行過(guò)程的生物相形成等.建議濾柱較佳工作條件為濾料粒徑0.8~ 1.7 mm濾料裝填高度1.2 m運行濾速3~4 m/h.關(guān)鍵詞污水沸石氨氮過(guò)濾,去除中圖分類(lèi)號:X52文獻標識碼:A隨著(zhù)工農業(yè)生產(chǎn)的迅猛發(fā)展大量工業(yè)廢水、生的比表面積極大( 400 ~ 800 m2/g)具有良好吸附性活污水和農用化肥等進(jìn)入河流、湖泊等水體,使這些能.沸石構架上的平衡陽(yáng)離子和水分子與格架結合水域中氨氮的含量增高.過(guò)量氮和磷的化合物能使的不緊密極易與周?chē)芤豪锏年?yáng)離子發(fā)生交換藻類(lèi)大量繁殖溶解氧銳減,水質(zhì)嚴重退化.長(cháng)期以作用交換后的沸石結構不被破壞這就使沸石具有來(lái)城市污水二級處理法主要以去除COD和ss為陽(yáng)離子交換特性.目標對氨態(tài)氮等無(wú)機營(yíng)養物質(zhì)的去除效果不佳.因利用沸石的吸附與離子交換作用可以除氨其此,有效控制和降低污水中氨氮的含量,已成為現代去除水中氨氮以及再生過(guò)程的機理可用如下反應式污水處理技術(shù)的一項新課題.而如何采用價(jià)廉、實(shí)用表示:的除氨技術(shù)又是當前的研究重點(diǎn)之-.除氨過(guò)程Z- -Na+ +NHt→Z- -NH2 + Na+污水中的氮主要以有機氮化物和氨氮形式存再生過(guò)程Z- -NH2 +Na+→Z- -Na+ + NHt在.傳統的活性污泥法能將有機氮化物轉化為氨氮,其中z代表沸石骨架.卻不能有效去除之,常用的一些去除氨氮的方法如氣提法、陰離子交換樹(shù)脂法、生化法都因設備復雜、2試驗材料和方法成本高、除氨效果不理想難以有效解決這個(gè)問(wèn)題.由試驗選用甘肅某地天然斜發(fā)沸石其化學(xué)組成于沸石對氨氮較高的選擇性,可被應用于這一領(lǐng)見(jiàn)表1.將此沸石破碎、篩分并用NaCl等預處理后,域12].用于除氨試驗.試驗原水選用蘭州煉油廠(chǎng)生活污水1沸石 去除氨氮機理處理站生物二級處理出水其主要水質(zhì)指標見(jiàn)表2.表1甘肅天然沸石化學(xué)成分沸石是一種呈架狀結構的多孔性含水鋁硅酸鹽成分Si02 AlO3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na20礦物的總稱(chēng)其化學(xué)通式可表示為(NaK):(Mg，含量105.4511.061953.291.32.041.07Ca Sr Ba);[ Alx+2,Sin-(x+2,)O2n] mH2O其中x為堿金屬離子的個(gè)數oy 為堿土金屬離子個(gè)數n為表2試驗用水水質(zhì)指標硅鋁離子個(gè)數之和,m為水分子個(gè)數.在沸石構架指標pHCODBODsss NH中陰離子晶格上的負電與平衡陽(yáng)離子的正電電荷濃度/mg L-1 7.9-8.2 35~77 10~19 10-45 3~7中心在空間上是不重疊的.因此分子間具有巨大的靜電吸引力沸石晶格內部有很多大小均一的孔穴氨氮的分析方法采用《水和廢水監測分析方法》和通道空穴通過(guò)開(kāi)口的通道彼此相連這就使沸石中鈉試劑比色法(國家環(huán)保局編).88蘭州鐵道學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版)第21卷表4不同沸石柱高度除氨效果3試驗結果及討論沸石柱高度1.0 m沸石柱高度1.2 m3.1沸石除氨試驗通水量/L除氨率/%14. 848.514.263.2將活化沸石、天然沸石、石英砂、活性炭分別裝30.732.830.245.6入內徑14 mm的有機玻璃柱中,由柱底進(jìn)水,當出42.424.741.843.5 !水氨離子濃度達到進(jìn)水濃度的90%時(shí),停止運行,56.119.255.7進(jìn)行反沖洗,并用5%的NaCl再生.連續運行4個(gè)80周期所得結果見(jiàn)表3.從表中數據可以看出活化表3幾種材料除 氨結果周期數2440材料進(jìn)水4.41 5.26 6.215.79NHt mg/L全交換容量1.45 1.01 0.98 0.96mg NH4 /g天然沸石1.21 0.79 0.740.69mg NHt /g10203050 60石英砂0.013 0.012 0.014一通水量/兒mg NH:/g活性炭0.48 0.45 0.44→H=1.0m告Hut.2mmg NHt/g _圖2沸石裝填高度對除氨效果的影響當濾柱的內徑、沸石粒徑、濾速一定通水量相差不1.6.大時(shí)沸石柱高與除氨率有關(guān).隨著(zhù)濾柱高度的增加沸石對氨的去除率也增加.當沸石柱較高時(shí),下層的沸石先與污水接觸進(jìn)行離子交換吸附經(jīng)交換吸附后水中的氨氮濃度下降并從下層移到上層繼續進(jìn)行交換吸附,上層沸石起保護層的作用.當沸石柱較短時(shí)氨離子在沸石柱中還未充分交換就已流出柱床.所以要有一定的沸石層高度才能保證氨氮周期敷的去除率建議選用1.2 m的沸石柱裝填高度.+活化拂石七天然拂石士石英砂←括性炭3.3濾速對除氨效果的影響濾速即水通過(guò)交換柱的流速,改變?yōu)V速對除氨圖1不同材料除 氨效果對比效果影響較大.表5為不同濾速下氨氮的去除效果.沸石對NH2的交換容量最高,可達1.45 mg/g沸對于高度及粒徑相同的活化沸石降低濾速可以提石比天然沸石高出20%左右遠遠好于石英砂和高去除率但濾速太低需要設備龐大產(chǎn)水量小不活性炭的除氨效果.說(shuō)明沸石經(jīng)預處理一活化后其經(jīng)濟.而濾速過(guò)高氨氮的去除率會(huì )下降.因此在實(shí)離子交換性能明顯改善.第二周期活化沸石的交換際運行工藝中要根據具體情況選擇適當濾速建議容量比第十周期有-定程度的下降2 3 4周期的濾速選為3~4 m/h.交換容量趨于穩定其原因可能是因為污水中含有表5濾速對除氨效果的影響Ca2+ ,致使沸石對氨的去除率有所降低,此結論在濾速接觸時(shí)間進(jìn)水NHt出水NHt去除率 通水量/m h-/ min/mg L-1 /mg L1 /% /L其它資料中也有報道3].255.762.4658.3 6.03.2柱高對活化沸 石除氨的影響3.24.441.9057.06. 1在兩只直徑為14 mm的有機玻璃柱中裝入不4.15.202.4353.3 10.4同高度的活化沸石控制運行濾速為3.5 m/h觀(guān)察6.34.002.2045.016.0沸石的除氨效果試驗結果見(jiàn)表4.表中數據表明第1期肖舉強沸石去除污水中氨氮的研究8960p◆--◆60oi 40第20202451.7-2.80.8-1.70.6-0.8流速/m.h-'數徑/mm圖3濾速對除 氨效果的影響圖4不同沸石粒徑對氨除率對比3.4粒徑對除氨效果的影響期由于沸石吸附量的飽和及生物膜的老化去選取不同粒徑的沸石分別裝入三根內徑相同的除率就會(huì )下降此時(shí)就需及時(shí)進(jìn)行反沖洗和再生.玻璃柱裝填高度均為1.0 m控制濾速為3.5m/h ,進(jìn)行除氨試驗所得結果見(jiàn)表6.從表中數據可以看4結論出,10~20目的沸石除氨效果較好.因為粒徑小的活化沸石對水中氨氮有良好的去除效果是一沸石比表面積大可使吸附接觸面積增大,但粒徑過(guò)種優(yōu)良除氨新材料,其吸附交換容量可達1. 0mg小易使濾床堵塞水頭損失升高而降低除氨能力粒NH2/g沸石以上遠比活性炭、石英砂除氨效果好.徑太大，去除率偏低.因此沸石粒徑的選取要根據濾料的裝填高度、濾速、沸石粒徑、原水水質(zhì)和沸石不同的水質(zhì)來(lái)確定，建議濾料粒徑選為的質(zhì)量對活化沸石除氨效果有較大的影響.濾料的0.8~1.7 mm.裝填高度越大氨的去除率越高;降低濾柱濾速,可表6不同粒徑的沸石對氨氮的去除率以提高除氨效果沸石的粒徑在0.8~ 1.7 mm范圍粒徑進(jìn)水氨濃度平均去除率內具有更好的除氨性能;當原水中鈣鎂離子含量較/目/ mm/mg L/%高時(shí)會(huì )降低活化沸石的除氨效果濾柱運行-段時(shí)7~ 1022.049.110~200.8~ 1.768.6間后需定期進(jìn)行反沖洗和再生._20~280.6~0.8。18.153.3參考文獻:3.5 沸石中生物相對除氨效果的影響當出水氨氮濃度接近進(jìn)水濃度時(shí)對柱體進(jìn)行[1]高秉忠,凈水技術(shù)[J]上海凈水技術(shù)編輯部,1990,反沖洗取反沖洗水進(jìn)行生物相觀(guān)察.在顯微鏡下可(3)37 - 39.以觀(guān)察到活的原生動(dòng)物,說(shuō)明在運行一段時(shí)間后柱[2]徐國興.水處理技術(shù)[J].杭州:冰處理技術(shù)編輯部,1990 (6)456 - 459.中有生物膜生長(cháng).由于微生物對氨氮的降解作用使[3][日宗宮功.污水除磷脫氮技術(shù)[M].張莉楠吳之麗氨氮的去除率在運行中期有升高的趨勢到運行后譯.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,1987.Research on Removing Ammonia - Nitrogen from Wastewater by Actived ZeoliteXiao Juqiang( College of Environmental Science and Engineering ,Lanzhou Railway University ,Lanzhou 730070 , China)Abstract :The tests in lab has proved that actived zeolite is an available material , and its exchange capacity canreach 1 .45mg/g and be used to remove am monia - nitrogen from w astewater. The influence of zeolite size , fil-ter velocity , zeolite height and bacteriain in the filter process on removing nitrogen has been discussed too. Theoptimal working condition are size of zeolite 0.8~ 1 7mm ; column height 1.2m ; filter velocity 4m/h.