沸石去除污水中氨氮的研究 沸石去除污水中氨氮的研究

沸石去除污水中氨氮的研究

  • 期刊名字:兰州铁道学院学报
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  • 论文作者:肖举强
  • 作者单位:兰州铁道学院
  • 更新时间:2020-03-24
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第21卷第1期兰州铁道学院学报(自然科学版)Vol.21 No.12002年2月JOURNAL OF LANZHOU RAILWAY UNIVERSITY ( Natural Sciences )Feb.2002文章编号:1001 - 4373( 2002 )01- 0087- 03沸石去除污水中氨氮的研究'肖举强(兰州铁道学院环境科学与工程学院,甘肃兰州730070)摘要通过室内试验证明活化沸石是一 种良好的除氨材料交换容量可达1.45 mg/g沸石能够用于污水除氨;影响活化沸石除氨的主要因素是滤料的装填高度、滤速沸石粒径大小、原水水质以及沸石运行过程的生物相形成等.建议滤柱较佳工作条件为滤料粒径0.8~ 1.7 mm滤料裝填高度1.2 m运行滤速3~4 m/h.关键词污水沸石氨氮过滤,去除中图分类号:X52文献标识码: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( 400 ~ 800 m2/g)具有良好吸附性活污水和农用化肥等进入河流、湖泊等水体,使这些能.沸石构架上的平衡阳离子和水分子与格架结合水域中氨氮的含量增高.过量氮和磷的化合物能使的不紧密极易与周围水溶液里的阳离子发生交换藻类大量繁殖溶解氧锐减,水质严重退化.长期以作用交换后的沸石结构不被破坏这就使沸石具有来城市污水二级处理法主要以去除COD和ss为阳离子交换特性.目标对氨态氮等无机营养物质的去除效果不佳.因利用沸石的吸附与离子交换作用可以除氨其此,有效控制和降低污水中氨氮的含量,已成为现代去除水中氨氮以及再生过程的机理可用如下反应式污水处理技术的一项新课题.而如何采用价廉、实用表示:的除氨技术又是当前的研究重点之-.除氨过程Z- -Na+ +NHt→Z- -NH2 + Na+污水中的氮主要以有机氮化物和氨氮形式存再生过程Z- -NH2 +Na+→Z- -Na+ + NHt在.传统的活性污泥法能将有机氮化物转化为氨氮,其中z代表沸石骨架.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、生化法都因设备复杂、2试验材料和方法成本高、除氨效果不理想难以有效解决这个问题.由试验选用甘肃某地天然斜发沸石其化学组成于沸石对氨氮较高的选择性,可被应用于这一领见表1.将此沸石破碎、筛分并用NaCl等预处理后,域12].用于除氨试验.试验原水选用兰州炼油厂生活污水1沸石 去除氨氮机理处理站生物二级处理出水其主要水质指标见表2.表1甘肃天然沸石化学成分沸石是一种呈架状结构的多孔性含水铝硅酸盐成分Si02 AlO3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na20矿物的总称其化学通式可表示为(NaK):(Mg,含量105.4511.061953.291.32.041.07Ca Sr Ba);[ Alx+2,Sin-(x+2,)O2n] mH2O其中x为碱金属离子的个数oy 为碱土金属离子个数n为表2试验用水水质指标硅铝离子个数之和,m为水分子个数.在沸石构架指标pHCODBODsss NH中阴离子晶格上的负电与平衡阳离子的正电电荷浓度/mg L-1 7.9-8.2 35~77 10~19 10-45 3~7中心在空间上是不重叠的.因此分子间具有巨大的静电吸引力沸石晶格内部有很多大小均一的孔穴氨氮的分析方法采用《水和废水监测分析方法》和通道空穴通过开口的通道彼此相连这就使沸石中钠试剂比色法(国家环保局编).88兰州铁道学院学报(自然科学版)第21卷表4不同沸石柱高度除氨效果3试验结果及讨论沸石柱高度1.0 m沸石柱高度1.2 m3.1沸石除氨试验通水量/L除氨率/%14. 848.514.263.2将活化沸石、天然沸石、石英砂、活性炭分别装30.732.830.245.6入内径14 mm的有机玻璃柱中,由柱底进水,当出42.424.741.843.5 !水氨离子浓度达到进水浓度的90%时,停止运行,56.119.255.7进行反冲洗,并用5%的NaCl再生.连续运行4个80周期所得结果见表3.从表中数据可以看出活化表3几种材料除 氨结果周期数2440材料进水4.41 5.26 6.215.79NHt mg/L全交换容量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/儿mg NH:/g活性炭0.48 0.45 0.44→H=1.0m告Hut.2mmg NHt/g _图2沸石装填高度对除氨效果的影响当滤柱的内径、沸石粒径、滤速一定通水量相差不1.6.大时沸石柱高与除氨率有关.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出柱床.所以要有一定的沸石层高度才能保证氨氮周期敷的去除率建议选用1.2 m的沸石柱装填高度.+活化拂石七天然拂石士石英砂←括性炭3.3滤速对除氨效果的影响滤速即水通过交换柱的流速,改变滤速对除氨图1不同材料除 氨效果对比效果影响较大.表5为不同滤速下氨氮的去除效果.沸石对NH2的交换容量最高,可达1.45 mg/g沸对于高度及粒径相同的活化沸石降低滤速可以提石比天然沸石高出20%左右远远好于石英砂和高去除率但滤速太低需要设备庞大产水量小不活性炭的除氨效果.说明沸石经预处理一活化后其经济.而滤速过高氨氮的去除率会下降.因此在实离子交换性能明显改善.第二周期活化沸石的交换际运行工艺中要根据具体情况选择适当滤速建议容量比第十周期有-定程度的下降2 3 4周期的滤速选为3~4 m/h.交换容量趋于稳定其原因可能是因为污水中含有表5滤速对除氨效果的影响Ca2+ ,致使沸石对氨的去除率有所降低,此结论在滤速接触时间进水NHt出水NHt去除率 通水量/m h-/ min/mg L-1 /mg L1 /% /L其它资料中也有报道3].255.762.4658.3 6.03.2柱高对活化沸 石除氨的影响3.24.441.9057.06. 1在两只直径为14 mm的有机玻璃柱中装入不4.15.202.4353.3 10.4同高度的活化沸石控制运行滤速为3.5 m/h观察6.34.002.2045.016.0沸石的除氨效果试验结果见表4.表中数据表明第1期肖举强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-'數径/mm图3滤速对除 氨效果的影响图4不同沸石粒径对氨除率对比3.4粒径对除氨效果的影响期由于沸石吸附量的饱和及生物膜的老化去选取不同粒径的沸石分别装入三根内径相同的除率就会下降此时就需及时进行反冲洗和再生.玻璃柱装填高度均为1.0 m控制滤速为3.5m/h ,进行除氨试验所得结果见表6.从表中数据可以看4结论出,10~20目的沸石除氨效果较好.因为粒径小的活化沸石对水中氨氮有良好的去除效果是一沸石比表面积大可使吸附接触面积增大,但粒径过种优良除氨新材料,其吸附交换容量可达1. 0mg小易使滤床堵塞水头损失升高而降低除氨能力粒NH2/g沸石以上远比活性炭、石英砂除氨效果好.径太大,去除率偏低.因此沸石粒径的选取要根据滤料的装填高度、滤速、沸石粒径、原水水质和沸石不同的水质来确定,建议滤料粒径选为的质量对活化沸石除氨效果有较大的影响.滤料的0.8~1.7 mm.装填高度越大氨的去除率越高;降低滤柱滤速,可表6不同粒径的沸石对氨氮的去除率以提高除氨效果沸石的粒径在0.8~ 1.7 mm范围粒径进水氨浓度平均去除率内具有更好的除氨性能;当原水中钙镁离子含量较/目/ mm/mg L/%高时会降低活化沸石的除氨效果滤柱运行-段时7~ 1022.049.110~200.8~ 1.768.6间后需定期进行反冲洗和再生._20~280.6~0.8。18.153.3参考文献:3.5 沸石中生物相对除氨效果的影响当出水氨氮浓度接近进水浓度时对柱体进行[1]高秉忠,净水技术[J]上海净水技术编辑部,1990,反冲洗取反冲洗水进行生物相观察.在显微镜下可(3)37 - 39.以观察到活的原生动物,说明在运行一段时间后柱[2]徐国兴.水处理技术[J].杭州:冰处理技术编辑部,1990 (6)456 - 459.中有生物膜生长.由于微生物对氨氮的降解作用使[3][日宗宫功.污水除磷脱氮技术[M].张莉楠吴之丽氨氮的去除率在运行中期有升高的趋势到运行后译.北京:中国环境科学出版社,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.

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