利用沸石的離子交換性能去除廢水中氨氮并進行生物再生不僅具有處理效率高、節(jié)省再生藥劑等優(yōu)點，而且可以回收氮，在廢水處理領域有著廣泛的應用前景。沸石的生物再生實質(zhì)上是化學和生物再生的結(jié)合，每一步都需優(yōu)化。目前，沸石的生物再生還處于研究階段，而運用于工程實際還需進一步研究：

①進一步優(yōu)化天然沸石的生物再生工藝。克服由于溶解氧濃度較低而限制了硝化速率及污水中競爭性陽離子對沸石去除NH4+的干擾等問題。

②在長期運行中，生物膜的存在是否會影響沸石的離子交換能力還需進一步考察。

一、沸石的化學再生

目前多采用濕法進行沸石的再生。研究后認為pH=12.5時的再生效果最好。推薦采用NaCl和NaOH的混合物作為再生鹽，比單獨使用NaCl可以減少90%的再生鹽用量。而使用腐蝕性的再生液會對沸石造成一定的磨損。發(fā)現(xiàn)再生流速在4～20BV(bedvolume)/h時再生效果與流速無關。得出類似結(jié)果。發(fā)現(xiàn)采用0.34mol/L的NaCl再生液，再生流速為5BV/h，需再生4h；但流速提高到7BV/h時，只需1.4h。采用的負荷為150～180BV，再生間隔為12h。采用的方法為3h再生一次，負荷為80BV。推薦使用Ca(OH)2做為再生液，但認為鈉離子比鈣離子再生沸石更快，更有效。

二、生物再生

1、原理

所謂生物再生，實際上是化學再生和硝化菌硝化作用的結(jié)合。其優(yōu)點是可以降低鹽的消耗。實驗結(jié)果表明，硝化速率和水中的NH4+濃度有關，而與沸石表面吸附的NH4+量無關，同時水中NH4+濃度又會影響沸石表面NH4+的離子交換過程。其反應過程可用下式表示：[Z]NH4++NaHCO3←→[Z]Na++NH4++HCO3-(離子交換)NH4++2O2→NO3-+2H++H2O(總硝化反應)兩個反應結(jié)合如下式：

[Z]NH4++2O2+2NaHCO3→[Z]Na++NO3-+Na++3H2O+2CO2(離子交換和硝化反應)

2、生物再生工藝發(fā)展

將沸石放于實驗柱中去除NH4+，當吸附飽和后用泵把曝氣槽中的硝化污泥由底部抽入實驗柱中，保持一定的流速使沸石處于流化狀態(tài)。硝化污泥中含有0.3mol/L的NaNO3，再生后硝化污泥回流入曝氣槽使NH4+硝化。硝化過程中投加Na2CO3補充堿度。沸石再生后反沖洗去除污泥。

前期反沖洗水流入曝氣槽中，后面的需排掉。以上實驗的再生時間只受硝化速率的限制，因離子交換速度大于硝化速率。如果再生時間≤2h，生物再生不如化學再生有效，這是由于Ca2+、Mg2+積累的緣故。長時間運行會散發(fā)惡臭，沸石的交換容量也會下降。

上述操作比較簡單，但也存在某些問題。例如，曝氣槽中NH4+濃度不穩(wěn)定，較高濃度的NH4+如果不能全部被硝化，在以后的再生中又會重新被沸石吸附。

②對再生液進行生物再生的工藝流程。

再生液進行生物再生流程為了克服缺點，又對上述流程進行了改進，即將硝化和離子交換過程分開。將吸附飽和的沸石用0.3mol/LNaNO3進行再生。再生廢液流入曝氣池，投加Na2CO3補充堿度進行硝化。硝化后的再生液與硝化污泥分開，留待下一次再生時使用。此工藝雖然復雜，但有很多優(yōu)點：首先避免了硝化菌和沸石的接觸，因此沸石不會發(fā)生惡臭；其次縮短了再生時間，離子交換和硝化的分離將使得每一個步驟得到優(yōu)化，并且減少了硝化池的體積。

的實驗在43個再生周期中，99%的NH4+被去除，無臭味產(chǎn)生，也無沸石交換容量的下降，但再生液中Ca2+、Mg2+的積累引起了NH4+的泄露。結(jié)論認為，影響溶液中陽離子濃度的因素有：再生鹽的消耗速率、微生物對陽離子的消耗速率、化學沉淀速率、再生液的含鹽量，廢水的離子濃度和沸石的交換性能等。

③在同一個反應器中進行生物再生。

在同一個反應器中進行生物再生流程將沸石的離子交換和生物再生過程在同一個裝置中進行，此時反應器分兩階段運行。第一階段，進行離子交換去除水中NH4+-N。在第二階段，反應器以流化床形式運行，投加NaH2CO3和充氧，使飽和的沸石進行生物再生。由于NH4+被氧化成NO3-，因此再生液可循環(huán)使用。在兩個階段末期均要進行反沖洗。再生階段排出的反沖洗水富含NO3-，可排入農(nóng)田或反硝化池。

運行結(jié)果表明，在第一階段可去除95%的氨氮(停留時間為2min)，沸石表面生長了大量的硝化菌。發(fā)現(xiàn)：沸石沒有因覆蓋生物膜而影響交換容量，水中競爭性陽離子強烈影響著去除效率，水中陽離子濃度達到平衡，不需要添加鈉鹽進行緩沖。通過解吸實驗表明，含1×104mgNa/L的再生液要比含2440mgNa/L的再生液的再生效果好，然而硝化步驟限制了再生時間。進一步研究表明，0.05mol/L的NaNO3(1150mgNa/L)足夠維持最大的硝化速率，高濃度的鈉鹽并不能減少再生時間，硝化過程中的COD成為整個過程的限制因素。