利用天然非金屬礦產(chǎn)來進行水處理由于成本較低，無二次污染，逐漸成為當(dāng)前環(huán)保研究的熱點之一。

沸石是一種含水的堿金屬或堿土金屬的硅鋁酸礦物，分子式一般可表示為M2/nO·Al2O3·XSiO2·YH2O，其中n為陽離子的化合價。沸石骨架最基本單元結(jié)構(gòu)是以Si為中心，形成4個頂點有氧配置的SiO4四面體以及Al取代Si并置換成AlO4四面體的結(jié)合體。

硅（鋁）氧四面體通過橋氧連接，在平面上顯示為多種封閉的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，在三維空間上可形成多種形狀的規(guī)則多面體，并構(gòu)成沸石相互連接的多維孔穴群或孔道體系。

正因為沸石具備網(wǎng)架狀的特殊空間結(jié)構(gòu)和相互連接的孔穴和孔道，使得其比表面積極大（400～800m2/g）。另外，由于沸石構(gòu)架上的堿和堿土金屬離子極易與水溶液中的陽離子發(fā)生交換作用，從而使沸石具有良好的吸附、交換性能。由于沸石具備孔隙度高、比表面積大、表面粗糙以及吸附性能良好等特點，可吸附有極性的分子和細菌，對細菌有富集作用。沸石的微孔結(jié)構(gòu)適于微生物生長繁殖，對微生物無毒害，因此沸石是一種理想的生物載體。

1994年首次提出了“生物沸石”的概念，即以沸石作為微生物生長的載體，借助沸石內(nèi)部富有空穴和孔道的結(jié)構(gòu)特點，通過吸附富集極性分子和細菌，創(chuàng)造微生物生長條件，使沸石表面生長一層生物膜，以同時發(fā)揮沸石的吸附性能和生物膜的作用，去除水中的污染物質(zhì)。

研究表明生物沸石可以改進沸石的水處理特性，使生物、沸石共同起作用。例如用它與混凝沉淀相結(jié)合，能高效去除水中氨氮、亞硝酸鹽氮、錳、有機物、嗅和味、改善色度等；還能利用沸石表面富集的硝化細菌群，將吸附的多量氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮，從而空出吸附位，達到原位再生的目的。另有研究表明沸石富集水體中的微生物，在充足的溶解氧條件下，微生物在沸石表面形成生物膜，同時沸石自身表面有機物的分解可使以有機物為養(yǎng)料的微生物生長繁殖，使得沸石在一定程度上得以再生，大大延長了生物沸石的使用周期。

生物沸石在生活污水處理中的應(yīng)用研究

研究了生物沸石床對模擬村鎮(zhèn)生活污水中各形態(tài)氮及COD等污染物的去除效果。結(jié)果表明，生物沸石床對氨氮去除效果明顯且穩(wěn)定，去除率大于95%，對硝酸鹽氮的去除則受水力停留時間的影響較大。對生物沸石床去除氨氮的機理分析表明，生物沸石對氨氮的去除主要依靠化學(xué)吸附、離子交換以及生物硝化的協(xié)同作用，而對硝酸鹽氮的去除主要依賴反硝化作用。生物沸石的硝化作用明顯，并受溶解氧濃度限制，沸石床中部沸石硝化強度只有表層沸石的1/2，其反硝化能力則隨實驗條件中碳氮化的不同而變化明顯，當(dāng)ρ（COD）/ρ（TN）=5時，反硝化作用最強，在時間變化規(guī)律上，前6h反硝化速率最大。

將生物沸石和懸浮球填料有機組合在一起的新型懸浮球填料應(yīng)用于污水深度處理中，該填料易于掛膜，且生物相高級、豐富、不易脫落；孔隙率為90%，不易堵塞。該新型填料長有的生物膜致密，沸石內(nèi)部的孔穴中長有較多的原生物，有利于氨氮的轉(zhuǎn)化。實驗表明：填有該新型填料的曝氣生物流化床在穩(wěn)定狀態(tài)處理城市污水廠二級出水時，出水CODCr質(zhì)量濃度為10~36mg/L，去除率為48%~81%；出水氨氮質(zhì)量濃度可以保持不大于2mg/L，去除率不小于89%。出水水質(zhì)能滿足再生水用于循環(huán)冷卻水的水質(zhì)要求。

研究結(jié)果表明，生物沸石床對氨氮，硝酸鹽氮，TN，COD均有不同程度的去除，對氨氮的去除作用尤為明顯，最大可達97.07%。

用2個相同的上流生物過濾床處理生活廢水，進行中試試驗，結(jié)果表明，利用沸石作生物濾池的濾料，在高氨氮負荷率時，沸石濾料對氨氮的去除率高于對比組；在低氨氮負荷率時，沸石濾料吸附的氨氮發(fā)生了硝化作用，沸石得到了再生，為硝化生物過濾節(jié)省費用。由于火電廠一般都遠離市區(qū)，生活污水需單獨處理。現(xiàn)有火電廠生活污水濃度較低，SS，COD，BOD5和氨氮的平均質(zhì)量濃度分別只有83，77，50，15mg/L，僅有城市生活污水的1/3左右，為將電廠低濃度生活污水處理后回用于循環(huán)冷卻水，開發(fā)了沸石濾料曝氣生物濾池(ZBAF)工藝處理電廠低濃度生活污水，結(jié)果表明，在溫度為12~17℃，停留時間1.4h，氣水比4∶1，進水濁度，BOD5，CODCr和氨氮分別為59NTU，30mg/L，81mg/L和16mg/L時，相應(yīng)的出水指標(biāo)為3.2NTU，3.2mg/L，14.5mg/L和0.5mg/L，滿足再生水用作循環(huán)冷卻補充水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。為保證氨氮去除率達到預(yù)定值，必須保證反應(yīng)器有足夠的高度或者停留時間。