隨著社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,大量含氨氮的工業(yè)廢水和生活污水排入天然水體,造成水源水質(zhì)逐漸下降,水體富營養(yǎng)化和環(huán)境污染日益嚴(yán)重;較高的氨氮濃度也使得常規(guī)生物處理工藝受到抑制,出水氨氮指標(biāo)偏高,因此,采用物化法預(yù)處理或深度處理脫除氨氮受到廣泛的關(guān)注。而沸石作為無機(jī)微孔材料因具有規(guī)則的孔道及豐富的組成在去除廢水中氨氮的應(yīng)用中具有較大潛力,但天然沸石表面雜質(zhì)含量高,且離子交換容量低,限制了其開發(fā)利用。因此,近年來國內(nèi)外許多學(xué)者對天然沸石進(jìn)行改性,并取得了較好的效果。由于沸石結(jié)構(gòu)中含有的水分和難溶的雜質(zhì),降低了沸石的吸附容量,在實(shí)際應(yīng)用中常采用酸、堿改性、高溫灼燒改性、有機(jī)物改性、稀土負(fù)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(nèi)擴(kuò)散加快,交換容量增大,同時可降低沸石表面的雜質(zhì)含量,提高比表面積。

NaCl改性沸石去除廢水中氨氮的條件優(yōu)化研究-國投盛世

由試驗(yàn)可知,沸石目數(shù)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(nèi)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(jié)合實(shí)際生產(chǎn)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(yōu)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(jīng)濟(jì)成本和實(shí)際的適用性原則,因此在試驗(yàn)中會選用70g/L的改性沸石投加量作為后續(xù)實(shí)驗(yàn)用量。

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