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水中氨氮的去除方法
废水中的氮常以合氮有机物、氨、硝酸盐及亚硝酸盐等形式存在。生物处理把大多数有机氮转化为氨,然后可进一步转化为硝酸盐。
水中氨氮的去除方法有多种,但目前常见的除氮工艺有生物硝化与反硝化、沸石选择性交换吸附、空气吹脱及折点氯化等。
沸石选择性交换吸附
沸石是一种硅铝酸盐,其化学组成可表示为(M2+2M+)O.Al2O3.mSiO2?nH2O (m=2~10,n=0~9),式中M2+代表Ca2+、Sr2+等二价阳离子,M+代表Na+、K+等一价阳离子,为一种弱酸型阳离子交换剂。
在沸石的三维空间结构中,具有规则的孔道结构和空穴,使其具有筛分效应,交换吸附选择性、热稳定性及形稳定性等优良性能。天然沸石的种类很多,用于去除氨氮的主要为斜发沸石。
斜发沸石对某些阳离子的交换选择性次序为:K+,NH4+>Na+>Ba2+>Ca2+>Mg2+。利用斜发沸石对NH4+的强选择性,可采用交换吸附工艺去除水中氨氮。交换吸附饱和的拂石经再生可重复利用。
溶液pH值对沸石除氨影响很大。当pH过高,NH4+向NH3转化,交换吸附作用减弱;当pH过低,H+的竞争吸附作用增强,不利于NH4+的去除。通常,进水pH值以6~8为宜。当处理合氨氮10~20mg/L的城市进水时,出水浓度可达lmg/L以下。穿透时通水容积约100~150床容。沸石的工作交换容量约0.4×10-3n-1mol/g左右。
吸附铵达到饱和的沸石可用5g/L的石灰乳或饱和石灰水再生。再生液用量约为处理水量的3~5%。研究表明,石灰再生液中加入0.1mol的NaCl,可提高再生效率。针对石灰再生的结垢问题,亦有采用2%的氯化钠溶液作再生液的,此时再生液用量较大。再生时排出的高浓度合氨废液需要进行处理,其处理方法有:(1)空气吹脱吹脱的NH3或者排空,或者由量H2S04吸收作肥料;(2)蒸气吹脱冷凝液为1%的氨溶液,可用作肥料;(3)电解氧化(电氯化) 将氨氧化分解为N2。
沸石对水中氨氮的试验研究
由于大量含氨氮的生活污水和工业废水被排入天然水体,因氨氮是高耗氧性物质,较高的氨氮浓度会直接导致水质的恶化甚至黒臭,利用生化法一般难以实现氨氮的完全去除,采用沸石离子交换法可以用氨氮沸石进行深度处理,达到完全脱除氨氮的目的,我们对沸石除去水中氨氮的条件及机理进行了试验探讨,通过静态试验得到在中性条件下,含有1mg/LNH3水样200ml,加入1g沸石,经9h可达后检测,NH3残留量为0.21mg/L.
我们再次试验采用Φ200m×300mm的有机交换柱,使用的沸石粒径为0.8-1.5mm,密度为1300kg/m3,交换容量为15.4mg/g,水样取自某市某市郊的河水,试验采用固定床连续进水方式。
水流速度为10m/h,氨氮去除率随进、出水中氨氮浓度的变化如下:沸石吸附氨氮受进水浓度影响较大,进水浓度越高,氨氮的去除率相应增高,当进水浓度小于1mg/L时,对于沸石床已累计一定氨氮时,还可能出现氨氮的“反吐”现象,因而在实际运行中应加强氨氮检验的品读和沸石床的再生。