隨著社會經濟的迅速發展,大量含氨氮的工業廢水和生活污水排入天然水體,造成水源水質逐漸下降,水體富營養化和環境污染日益嚴重;較高的氨氮濃度也使得常規生物處理工藝受到抑制,出水氨氮指標偏高,因此,采用物化法預處理或深度處理脫除氨氮受到廣泛的關注。而沸石作為無機微孔材料因具有規則的孔道及豐富的組成在去除廢水中氨氮的應用中具有較大潛力,但天然沸石表面雜質含量高,且離子交換容量低,限制了其開發利用。因此,近年來國內外許多學者對天然沸石進行改性,并取得了較好的效果。由于沸石結構中含有的水分和難溶的雜質,降低了沸石的吸附容量,在實際應用中常采用酸、堿改性、高溫灼燒改性、有機物改性、稀土負載改性等。目前最常用的沸石改性方法是Nacl改性方法,Na+可置換沸石空穴中Ca2+、Mg2+等半徑較大的陽離子,使沸石空間位阻變小,內擴散加快,交換容量增大,同時可降低沸石表面的雜質含量,提高比表面積。

NaCl改性沸石去除廢水中氨氮的條件優化研究-國投盛世

由試驗可知,沸石目數越大沸石粒徑越小,沸石粒徑越小比表面積越大,越有利于沸石對氨氮的交換吸附,同時有利于沸石表面吸附的氨氮沿沸石微孔向沸石內部遷移,因而沸石的吸附量也增大。沸石粒徑對改性沸石去除水中氨氮的影響見圖1。由圖1可知,最佳改性沸石粒徑為>150目,去除率為87.7%,高于60-150目的87.1%,<60目的83.6%和>60目的87.4%,去除率差異不顯著。綜合結合實際生產成本考慮,可選定>60目粒徑作為改性沸石最佳粒徑。

NaCl改性沸石去除廢水中氨氮的條件優化研究-國投盛世

隨沸石投加量的增加,改性沸石對廢水中氨氮的去除效果越好,投加量90g/L 時,去除率可90.5%,高于80g/L的90.4%與70g/L的89.6%,但是三者間差異不顯著(P>0.05).但綜合考慮到經濟成本和實際的適用性原則,因此在試驗中會選用70g/L的改性沸石投加量作為后續實驗用量。

在上述獲得最佳組合條件下,將改性沸石應用于實際廢水中(生活污水、養豬廢水和化工工業廢水),以獲得改性沸石對實際廢水中氨氮的去除情況,進一步驗證模擬廢水條件下獲得結果。在最佳組合條件下,改性沸石對生活污水、養豬廢水和化工工業廢水中氨氮的去除率十分高,進一步證實組合工藝條件在實際廢水處理中應用的可行性。