從脫氮效果上分析，沸石離子交換法是一種深度廢水處理技術，可較好去除廢水中的氨氮。從經(jīng)濟的觀點來看，我國沸石資源豐富，分布廣，產(chǎn)量大，總貯存量占世界第一位，且沸石價格低廉，僅為活性炭市價的1/5左右。從未來發(fā)展趨勢來看，生化結合脫氨氮是一項新型生物脫氨氮技術，該技術把沸石對離子銨的選擇性吸附能力和生物硝化反硝化作用結合起來，形成了一個自我吸收、自我消化的循環(huán)過程，可以提高氨氮脫除率并減少化學再生劑的投加量，降低成本。生物沸石用于水處理，不僅能有效去除水中的氨氮等污染物質(zhì)，而且抗沖擊負荷的能力強，其去除效果與其他生物載體相比具有明顯優(yōu)勢。可見生物沸石在氨氮廢水處理領域中將有十分廣闊的應用前景。今后應在沸石對離子銨的選擇性吸附和生物硝化、反硝化兩方面做更深入的研究，使新型生化結合沸石技術早日實現(xiàn)工業(yè)化。

1、天然沸石在氨氮廢水處理中的應用

天然沸石對NH4具有很好的選擇吸附性能，即使在有干擾陽離子Ca2+、Mg2+存在時，仍顯示出良好的脫氨效果。研究了不同產(chǎn)地天然沸石脫除廢水中氨氮的效果。研究了沸石處理氨氮廢水的吸附動力學和吸附效果，得出沸石滿足Langmuir吸附等溫模式，最大吸附量為8.29mg/g。研究確定了脫氨氮的工藝流程和適宜參數(shù)，使處理后氨氮質(zhì)量含量低于5mg/L。研究表明，絲光沸石與斜發(fā)沸石相比，在溶液質(zhì)量濃度高于80mg/L時具有更高的吸收效果。另外還有學者對天然沸石吸附氨氮的影響因素如沸石種類、粒徑、溫度、吸附時間及再生進行了研究。許多研究表明，天然沸石可以有效吸附廢水中的氨氮，但天然沸石的吸附容量較小，再生頻繁，影響其大規(guī)模應用。因此，需要對天然沸石進行擴展研究，如沸石改性或與其他技術聯(lián)合使用。

2、改性沸石脫氨氮的研究

由于天然沸石受吸附容量所限，所以近年來國內(nèi)研究人員研究天然沸石改性，取得了較好的效果。沸石改性主要采用酸堿改性、鹽改性、微波改性和高溫改性。有研究表明，酸堿法、高溫法、微波法等改性方法可進一步提高天然沸石的吸附容量、吸附速率及孔道特性，而其改性效果取決于原水水質(zhì)、沸石種類及改性條件等因素。研究了HC1、HSO和HNO改性，結果表明氨氮的吸附量未有明顯增加，反而有降低的趨勢。用不同pH下的HNO3、H2SO4、H3PO4溶液對天然沸石進行改性。結果表明，無機酸改性沸石對水中氨氮的去除率不僅受到改性劑pH的影響，而且受到改性所用無機酸種類的影響。同樣pH下HsO改性沸石對氨氮的去除率和去除速率均有所降低；HNO的改性對沸石吸附氨氮性能的影響則不是很明顯。HPO改性后的沸石對水中氨氮的吸附性能，無論在吸附容量還是吸附速率上均較未改性的沸石有較大幅度的提高，且受改性劑pH的影響不大。在堿改性方面，采用氫氧化鈉對天然沸石進行了改性，結果表明，在氨氮初始質(zhì)量濃度為2.51mg/L的微污染水中，投加質(zhì)量濃度為1s/L的改性沸石，氨氮去除率達到70.8％，更適用于現(xiàn)有的自來水工藝。利用NaOH改性得出最佳摩爾濃度為1moL/L時，氨氮吸附量可提高到0.65mg/g，為天然沸石的2.82倍。在鹽改性上，利用無機鹽改性時，對氨氮吸附效果最好的是NaC1改性沸石，其次為KC1改性沸石與CaC1，改性沸石。隨著NaC1溶液質(zhì)量濃度和改性時間的增加，改性沸石對氨氮的吸附量顯著增加，可達天然沸石的3～4倍；在NaC1質(zhì)量濃度為150g/L與改性時間為18h條件下，改性沸石對氨氮吸附量可達0.88mg/g，為天然沸石的3.84倍。采用鹽酸改性、高溫改性和NaC1改性方法，對比未改性的沸石進行水源水中氨氮去除效果實驗，結果表明，0.8moL/L的NaC1對沸石改性效果最佳，對NH4+的吸附容量可達0.84mg/g。在微波改性方面也有學者做了不少貢獻。采用微波強化NaC1活化對沸石進行改性，考察了微波加熱時間、功率及活化方法的影響。結果表明，微波加熱可疏通沸石內(nèi)部孔道，NaC1活化能改善其離子交換性能；與經(jīng)NaC1及NaC1+NaOH活化后的改性沸石相比，經(jīng)89w微波加熱4min后再用飽和NaC1活化后的改性沸石，對氨氮的去除率提高了10％以上。林立君采用高溫300℃焙燒后，再用預處理后的海水浸泡24h改性沸石去除氨氮效果最佳。沸石對氨氮吸附容量為3.47mg/g，氨氮去除率為91.55％。改性沸石由于其特殊的物理結構和高效吸附性能，能有效吸附處理廢水中難處理的有機污染物以及重金屬離子，在環(huán)保領域中有廣闊的應用前景。這種單一的沸石不能從根本上將氨氮除去，只能起到濃縮的作用，新型沸石技術尚待研究。

3、生化結合沸石去除廢水中氨氮的研究

Tsuno在1994年首次提出了“生物沸石”的概念。生物沸石是指以顆粒沸石為載體，借助沸石內(nèi)部富有空穴孔道結構特點，通過吸附富集極性分子和細菌，創(chuàng)造微生物生長條件，使沸石載體表面負載較穩(wěn)定的生物膜，以同時發(fā)揮生物膜和沸石對水中的污染物質(zhì)的去除作用。在污水生物處理系統(tǒng)中，沸石既可以作微生物的載體，又通過離子交換作用吸附氨氮，沸石對氨氮的吸附和硝化可以同時在沸石表面發(fā)生。這種技術是近年來引起人們重視的一種生物、物化相結合實現(xiàn)廢水脫氨氮新技術。研究表明，采用生物沸石脫除氨氮這種新型生物脫氨氮技術具有很好的緩沖氨氮進水沖擊負荷能力，該技術具有很高研究價值。影響生物沸石反應器處理微污染水效果的主要因素有水力負荷(濾速)、沖擊負荷、氣水比、沸石粒徑、填料高度和水溫等。研究表明，生物沸石反應器對水中氨氮的去除效果受水力負荷和水溫的影響較大，水力負荷的提高和水溫的下降，氨氮的去除率明顯下降；而李運林得出水力負荷和氣水比對氨氮的去除效果影響較大。考察了應用硝化和離子交換結合的方法，即在填料床使用天然沸石進行離子交換，在斜發(fā)沸石和絲光沸石上進行硝化細菌菌落培養(yǎng)，氨氮去除反應加劇，能在不敏感的情況下快速反應，并且比單純使用離子交換方法的費用要少。考察了沸石一固定化技術一序批式生物反應器(SBR)組合工藝的研究與應用，在沸石聯(lián)合大孔載體SBBR中，經(jīng)2個周期，NH4-N、COD、NO、-N以及TN均可以達到國家飲用水標準(GB5749—2006)。將天然沸石與PVC多面空心球懸浮填料有機結合形成的生物沸石填料對城市污水處理廠二級出水進行深度處理實驗研究，結果表明，在生物膜培養(yǎng)過程中，以NH4+一N的去除率保持穩(wěn)定作為生物膜培養(yǎng)成熟的標志。經(jīng)生物沸石填料深度處理的出水水質(zhì)穩(wěn)定，NH4+一N質(zhì)量濃度在2mg/L以下，去除率達90％以上，能夠滿足城市雜用水回用水質(zhì)標準的要求。此外，還有一些學者在生物沸石脫氨氮方面也做出了不少成果。生化沸石用于水處理，不僅能有效去除水中氨氮污染物，而且抗沖擊負荷的能力強，其去除效果與其他生物載體相比具有明顯優(yōu)勢。這種方法與單純的沸石離子交換脫氨氮相比，可以減少化學再生劑的投加量，降低處理成本。因此，生化結合沸石技術將是今后研究的一大熱點。