由于豬場廢水經(jīng)厭氧發(fā)酵后產(chǎn)生的沼液成分復(fù)雜,富含大量的氮、磷等營養(yǎng)元素,若直接排放,勢必對周邊水體造成污染,須妥善處理后才能排放。采用傳統(tǒng)的生物處理方法難已達(dá)到預(yù)期效果,其主要原因是沼液中氨氮、總磷等污染物濃度較高,加之沼液本身C/N比例失調(diào),致使微生物生長受到抑制,生物脫氮過程又需要消耗大量的堿和較高的曝氣充氧能耗 造成沼液生物處理成本過高,使得國內(nèi)生豬養(yǎng)殖廠不堪重負(fù),沼液偷排現(xiàn)象時(shí)而發(fā)生。
沸石是一種具有四面體結(jié)構(gòu)、由(SiO2)m?衍生出來的?Si4+被?Al3+置換所形成的含水架狀結(jié)構(gòu)的多孔硅鋁酸鹽礦物質(zhì),具有良好的耐酸耐堿性、熱穩(wěn)定性、離子交換性和空曠的骨架結(jié)構(gòu),擁有巨大的空腔表面和空隙率。這種特殊的晶體結(jié)構(gòu)使其具備較高的吸附性和較強(qiáng)的離子交換特性。沸石孔道和孔穴中存在的多種堿金屬和堿土金屬離子,在濕潤狀態(tài)下能跟NH4+、K+、Fe2+、Zn2+、Na+、Mg2+、Cu2+、Ca2+等陽離子進(jìn)行離子交換,尤其是改性后的沸石,其吸附及離子交換性能進(jìn)一步增強(qiáng)。
通過試驗(yàn)可知,在沸石量為每100 mL 1~30 g時(shí),隨著沸石用量的增加,氨氮的去除率從 56.76%升至 86.89%,但并非沸石用量越大、去除效果越顯著,當(dāng)沸石投加量達(dá)每100 mL 10 g 時(shí),氨氮去除率接近最大值。而隨著沸石投加量的增大,沸石對氨氮的吸附量從5.29 mg·g-1降至 0.27 mg·g-1,單位質(zhì)量沸石對氨氮的吸附率呈下降趨勢。這可能是因?yàn)榉惺瘜H4+具有很強(qiáng)的選擇交換能力,而沸石用量的不斷增大促使其所含氧化物的溶出率不斷升高,使得沼液?pH?整體呈上升趨勢,導(dǎo)致沼液中NH4+多向?NH3·H2O的形式轉(zhuǎn)化,可供交換的?NH4+逐漸減少,從而降低了單位質(zhì)量改性沸石的吸附量。
當(dāng)沸石量從每100 mL 1 g?增至10 g時(shí),沸石對磷的去除率急劇增加,去除率從21.81%增至?80.1%,沸石量為每?100 mL 10 g時(shí),磷去除率接近最大值;當(dāng)沸石量從10 g增至30 g?時(shí),磷的去除率略有增加;隨著沸石投加量的不斷增大單位質(zhì)量沸石對磷的吸附量由0.17 mg·g-1?降至?0.02 mg·g-1,吸附量逐漸下降。這是由于隨著沸石用量的不斷增大,可提供的吸附點(diǎn)得到相應(yīng)的增加,沼液中的磷酸根離子同時(shí)受到多個(gè)吸附點(diǎn)的作用力,單個(gè)吸附點(diǎn)吸附能力受到限制,導(dǎo)致單位質(zhì)量沸石吸附率的降低。當(dāng)改性沸石對氨氮的吸附達(dá)到一定量時(shí),溶液中的氨氮和已吸附在沸石表面的氨氮產(chǎn)生斥力,使得沸石對氨氮的吸附能力逐漸降低,因此隨著氨氮初始濃度的升高,氨氮的去除率逐漸降低。
沸石對豬場沼液中有機(jī)態(tài)氮磷去除主要基于物理性吸附和沸石中的活性基團(tuán)與有機(jī)官能團(tuán)所產(chǎn)生的配位絡(luò)合,無機(jī)態(tài)氮磷則主要以離子交換及吸附沉淀形式得以去除;吸附后的沸石污泥含有大量氮磷元素,是一種優(yōu)質(zhì)緩釋肥料。本研究對于豬場沼液預(yù)處理及資源化應(yīng)用有一定的理論和實(shí)用價(jià)值。