針對凈水廠處理氨氮污染難度大而可選用處理手段較少等問題,通過實驗研究不同沸石粉對氨氮去除性能以及沸石和其他濾料對氨氮的去除效果對比,并探討沸石對氨氮去除的機理。研究結果表明,沸石對氨氮去除分為三個階段,而第一階段是其最主要去除過程;天然沸石粉處理本次模擬氨氮污染的最佳投量為1.0g·L-1;沸石濾料對氨氮的處理效果最優,不會造成二次風險,其等溫吸附符合Fruendlich等溫式,離子交換可能是其對氨氮的最主要去除作用。

一、背景闡述

目前,國內外對含氨氮水體的應對手段主要有:前投粉末炭吸附法、曝氣法、折點加氯法、離子交換法、生物預處理法、粗濾慢濾法等。雖然上述方法對水中氨氮有一定的去除效果,但是生產成本高、實施難度大等因素導致上述方法都存在一定的缺陷。沸石是一種天然、不可多得的多孔硅鋁酸鹽礦物質,作為濾料時具有截留水中懸浮物、吸附、離子交換等多重作用。較高的離子交換能力和高氨氮選擇性,使其粉末對水中氨氮的去除成為可能。沸石濾料濾池掛膜快、氨氮去除率高、耐沖擊負荷強,這與其較高孔隙率與較大比表面積有關,同時其對氨氮離子交換容量高,可減少氨氮沖擊的負荷對出水水質的影響。

二、沸石粉對氨氮去除的最佳投量

分別取1L東江原水(氨氮加標濃度為3.0mg·L-1)于6個混凝試驗燒杯中,混凝試驗主要模擬凈水廠實際生產參數進行設置,程序設定為:前投10min,轉速設定為100r·min-1,在開始攪拌的同時分別往#2至#6燒杯中投加0.2g·L-1、0.5g·L-1、1.0g·L-1、1.5g·L-1和2.0g·L-1實驗1.2.1中效果最佳沸石粉;第一階段2min,500r·min-1,在開始攪拌的同時投加1.5mg·L-1聚合氯化鋁;第二階段10min,50r·min-1;第三階段靜置沉淀30min后取上清水樣并過0.45μm濾膜,參照GB/T5750.5(9)-2006水楊酸鹽分光光度法對水樣中氨氮濃度進行檢測。

通過不同地區的沸石粉對氨氮的去除能力存在差異,本次研究中河北圍場縣的沸石粉對氨氮的處理效果相對優秀。沸石粉對水體中氨氮的去除可分為三個階段,而在第一階段基本對氨氮污染完成了大部分的處理,是一種對氨氮的高速處理手段。