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沸石在给水和微污染水处理中的应用

作者:波涛净水      来源:www.cddii.com     浏览:      发布时间:20/08/21

沸石具有良好的离子选择交换性能,特别是对氨离子,而氨氮是给水处理中需要去除对象之一。沸石还是一种极性吸附剂,可以吸附极性有机物,同时沸石对细菌还有富集作用,是一种理想的生物载体。

沸石在给水和微污染水处理中的应用

利用生物沸石反应器处理微污染原水,经长期运行测试,生物沸石反应器对氨氮、NO2-N、Mn、有机物、色度、浊度平均去除率分别为93%、90%、95%、32%、77%、72%。通过对比实验表明,沸石具有和生物活性炭、生物陶粒一样的性能,并在去除氨氮方面表现出较优越的性能,为微污染水源水的净化提供了一种新材料和途径。

利用沸石作为曝气生物滤池滤料处理电厂低浓度生活污水,中试表明,在进水浊度、BOD、COD和氨氮分别为59NTU、30mg/L、81mg/L、16mg/L,相应的出水指标分别为3.2NTU、3.2mg/L 14.5mg/L、0.5mg/L,满足再生水用作循环冷却补充水的水质标准。

沸石作为滤池滤料在去除氨氮上表现出很好的抗冲击负荷能力。采用两组硝化生物滤池进行污水中的氨氮去除率对比实验研究,一组使用含有沸石的膨胀黏土作滤料,一组使用不含沸石的膨胀黏土作滤料。经十个月的连续运行,结果表明,含沸石生物滤池在进水氨氮质量浓度较大值(120mg/L)为正常氨氨浓度4倍的情况下,只要保证碱度满足硝化要求,出水氨氮质量浓度能基本保持在10mg/L以下,而普通滤料的生物滤池在同样情况下,出水氨氮质量浓度则起伏很大,出水氨氮质量浓度高时可达50mg/L。

用摆床试验和离子跟踪监测研究沸石对NH4+的物化作用,实验表明在沸石对溶液中NH4+的交换作用过程中,离子交换作用决定了NH4+的全部转移量,沸石晶体内Na+和Ca2+与溶液中NH4+的交换量占总离子交换量的97%以上;通过静态吸附实验和数学分析,可估算沸石的氨氮理论吸附容量为18.5-20.0mg/g,沸石氨氮理论吸附容量只与沸石性质(种类、结构、化学组成等)有关,而与沸石粒径、用量、溶液质量浓度、接触时间等实验条件无关。沸石内部结构的松散程度是影响沸石吸附容量的主要因素之一,结构松散、孔径相对较大,且孔径均匀的沸石吸附容量相对较高;沸石岩矿中沸石含量特别是结晶情况是另一个影响因素,沸石质量分数高且结晶情况好的沸石吸附容量较高。

沸石可以和活性炭或臭氧联合使用达到优势互补的效果。由于沸石对氨氮、极性有机物有较好的去除能力;而非极性吸附剂活性炭对大部分有机物有良好的去除效果,两者的吸附性能具有互补性,可组合使用对微污染原水进行深度处理。利用沸石、活性炭联合吸附工艺处理原水,其工艺流程为:原水→沸石吸附柱→活性炭吸附柱→出水,沸石为用NaCl活化后、粒径0.5-1.0mm的沸石颗粒。试验表明,该工艺对COD、浊度、氨氮、三氯甲烷的去除率分别在10%、60%、95%和40%以上、对水中苯酚、阴离子洗涤剂(LAS)和三氯甲烷的去除率分别在60%、89%、99%以上。除此以外,沸石与活性炭组合使用可减少活性炭滤层反冲洗和活化次数,延长活性炭使用寿命,降低制水成本。如:常州市自来水公司第二水厂建成了4×104m3/d的O3-沸石-GAC深度处理工程,一年多的运行表明,氨氮、COD、NO2-N去除率分别为50%以上、30%-40%和70%-80%;出水色度<1.5度,COD为3-5mg/L,氨氮<0.5mg/L,无嗅无味。

沸石还可以去除饮用水中铅和氟。利用天然沸石以及改性沸石去除自来水中铅,出水中铅质量浓度可小于10μg/L。采用经碱液预处理后的斜发沸石对高氟饮用水进行离子交换,可使氟质量浓度从3-10mg/L降到0.5-0.8mg/L,并且水的各项指标均达到国家饮用水卫生标准。

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