生物沸石是以沸石為載體，利用沸石載體上生長的高質(zhì)量濃度生物膜，借助微生物的生物降解作用和沸石的吸附作用去除水中的有機(jī)物、氨氮等污染物質(zhì)。天然沸石是含水多孔硅鋁酸鹽的總稱，具有良好的吸附和離子交換性能，而且沸石孔隙率高，比表面積大，表面粗糙，對極性分子和細(xì)菌有富集作用，是一種比較理想的廉價(jià)生物載體和吸附劑。沸石作為一種新型的生物載體(形成生物沸石)應(yīng)用于水處理領(lǐng)域，不僅能同時(shí)發(fā)揮沸石的吸附性能和沸石載體上的微生物作用，而且沸石載體上富集的微生物能使沸石不斷得到生物再生，從而能提高反應(yīng)器的性能。因此，生物沸石在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用研究已越來越廣泛。

一、生物沸石在微污染水處理中的應(yīng)用

生物沸石用于微污染水源水的處理不僅能有效去除微污染水中的有機(jī)物、氨氮，而且對水中的鐵、錳、藻類等也有較好的去除效果。李德生等人進(jìn)行了生物沸石反應(yīng)器處理微污染水的模型試驗(yàn)研究，結(jié)果表明：生物沸石反應(yīng)器具有和生物活性炭、生物陶粒一樣的性能，對原水中NH4+- N、?NO2– N、?Mn、有機(jī)物、色度、濁度等去除率可分別達(dá)?90.4%、93.4%，95%、30%、72%、?77%。劉金香等人采用沸石曝氣生物濾池( ZBAF)處理微污染水源水的模型試驗(yàn)結(jié)果表明：在水力停留時(shí)間為15～60 min，氣水比為1:1時(shí)，ZBAF對,CODMn、?NH4+- N、UV254、濁度的平均去除率分別為31.2%、?94.8%、?9.3%和?67.1%。汪勝等人進(jìn)行了生物沸石濾池處理微污染水的中試研究，結(jié)果表明：水力負(fù)荷對NH4+- N、CODMn、鐵、錳、 濁度的去除都有不同程度的影響。 在最佳水力負(fù)荷為?3.18 m3/(m2·h)時(shí)，NH4+-N、?CODMn、 鐵、錳、濁度去除率分別為?75.2%?、31.8%、?27.8%、?31.6%、?48.2%。張金萍等人對生物沸石流化床和生物沸石固定床去除微污染水中有機(jī)物的效果進(jìn)行了對比研究。試驗(yàn)結(jié)果表明：生物沸石流化床工藝對微污染水源水中有機(jī)物的去除效果要優(yōu)于生物沸石固定床工藝，生物沸石流化床對有機(jī)物CODMn的去除率在各種狀態(tài)下均比固定床高10%左右。但流化床較固定床運(yùn)行操作麻煩，運(yùn)行費(fèi)用高。劉金香等人的模型試驗(yàn)研究表明：沸石和陶粒組合填料的曝氣生物濾池(ZCBAF)對微污染水的處理效果較好，對CODMn、UV254、?NH4+- N、濁度的平均去除率分別為32.25%、9.73%、95.57%、70.52%。

二、生物沸石在污廢水處理中的應(yīng)用

生物沸石能有效去除污廢水中的各種形式的氨氮、COD、?SS?等污染物質(zhì)。田文華等人采用ZBAF處理生活污水的中試結(jié)果表明：在水力負(fù)荷為2.2 m3/(m2·h)時(shí)，該濾池對COD、?NH4+- N和濁度的去除率分別可達(dá)73.9%、?88.4%和?96.2%。而且NH4+- N的去除效果受水力負(fù)荷的影響比COD?和濁度的大。陳月芳等人進(jìn)行了沸石復(fù)合填料生物流化床處理生活污水的試驗(yàn)研究。結(jié)果表明：當(dāng)流化床深度處理生活污水處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，出水CODcr質(zhì)量濃度為15.2～28.7 mg/L，去除率為48%～84.5%；出水氨氮質(zhì)量濃度≤2 mg/L，去除率為?92%～98%。

三、生物沸石去除污染物機(jī)理

沸石對NH4+- N的去除可以從其結(jié)構(gòu)上加以說明，構(gòu)成沸石的基本單元為硅氧四面體(SiO4)和鋁氧四面體( ALO4)，沸石晶格內(nèi)部 具有眾多的孔穴和通道，占沸石整體結(jié)構(gòu)的50%以上，其大小均勻、固定，使得沸石具有選擇吸附的功能，而且沸石孔穴中陽離子的存在使其具有離子交換的特性。因此，天然沸石對NH4+- N的去除主要是依靠化學(xué)吸附和離子交換作用。在生物沸石反應(yīng)器中，沸石表面在形成生物膜后，仍具有吸附和離子交換NH3- N的作用，同時(shí)在生物膜內(nèi)由于硝化細(xì)菌的存在，有可能將水體進(jìn)入膜相的NH4+- N直接硝化，在這種協(xié)同作用下，水中的NH3- N在生物沸石反應(yīng)器內(nèi)部能得到較好的去除。對硝氮的去除主要依賴沸石載體上微生物的反硝化作用。反硝化作用主要依靠反硝化菌(兼性厭氧菌) 完成，當(dāng)污水需要脫氮時(shí)，亞硝酸氮和硝酸氮可通過反硝化作用轉(zhuǎn)化為氮?dú)庾罱K回到自然界。生物沸石對COD的去除主要依靠沸石載體上的微生物作用，主要有以下幾個(gè)方面： (1)微生物對小分子有機(jī)物的降解。(2)微生物胞外酶對大分子有機(jī)物的分解作用。(3) 生物吸附絮凝作用。(4)生物沸石脫氮時(shí)對碳源的消耗。

生物沸石用于水處理，不僅能有效去除水中的COD、氨氮等污染物質(zhì)，而且抗沖擊負(fù)荷的能力強(qiáng)，其去除效果與其他生物載體相比具有明顯優(yōu)勢。另外，沸石作為一種新型的生物載體，易開發(fā)，在我國分布廣，無毒副作用。總之，生物沸石在水處理領(lǐng)域中將有十分廣闊的應(yīng)用前景。