沸石法工业污水氨氮治理技术研究翁哲华

沸石法工业污水氨氮治理技术研究翁哲华

翁哲华

台州同创环保工程有限公司浙江省317000

摘要：目前为止，随着我们的生活以及生产的发展，我们的污水的处理越来越受到广泛的人们的关注，污水中含有的大量的氨氮是我们进行污水的处理的主要的污染物，对我们的环境有着很大的损害以及破坏。

关键词：沸石法；污水；氨氮治理

一、前言

由于斜发沸石自然资源非常丰富，开采成本低，因此有很多方向在这一领域的发展。国内外对沸石去除废水的研究很多，使用氯化钠洗脱剂的选择，以及回收过程中得到的洗脱液氨需要一个基础的介绍（如氧化钙），随着新添加阳离子（Ca2+），使回收氯化钠带来困难。本文研究了天然沸石去除废水中氨氮的工艺条件，对钙氧化物直接洗脱工艺进行了探讨，建立了一套完整的氨氧化工艺流程，为天然沸石处理工艺的发展提供了最佳操作参数。

二、工艺流程

如图1所示的流程图。废水处理的沸石交换柱中的氨被吸收废水中的氨含量在国家标准（≤50mg／L），直接排放。再生后的沸石吸附柱洗脱后，洗脱液（产生的氯化钠或氯化钙）处理后回收到系统解决方案。

三、试验方法

1、天然斜发沸石改型

取重10g20-40对象的斜发沸石，加入20%的溶液NCl100ml，用电炉，倾斜混浊的溶液，然后加入100ml盐水预热，煮炉0.5h，以前同样的操作，最后用蒸馏水使沸石冷却至室温，完成修改。

2、沸石对铵离子全交换容量测定

修改后的钠沸放入φ5mm×300mm的交换柱，用蒸馏水洗涤至无氯离子废水—。然后已知pH值的NH4+浓度在一个恒定的流量交换柱氨氮废水通过污水流动，在一定规模的停止，废水的测定容量瓶NH4+的浓度和废水中的NH4+低浓度后，我们可以计算出整个分子筛的铵离子交换容量。改变氨氮废水的PH值，重复上述步骤，可测得在不同PH值下的沸石对氨氮的交换容量。

3、吸附曲线测定

在一定的温度和流量下，所以充满了氨氮废水流动的钠沸石Φ20mm×4000mm交换柱出口处接受并充分摇匀1000ml容量瓶中，用分光光度法测定铵离子的浓度，然后转向1000ml取样，在废水的吸附量为横坐标测定铵离子浓度，吸附后纵坐标绘制吸收曲线浓度废水。在试验过程中，用甘油溶液加热，沸石柱温度变化，重复上述步骤，在不同温度下测得的吸附曲线，并通过改变不同流速测得的氨氮废水吸附曲线。

4、沸石洗脱试验

本试验采用两种洗脱试验。首先，用饱和盐水：在一定的温度和流量，所以，用分光光度法测定洗脱液流通过吸铵沸石交换柱后，在出口处接受100ml量瓶中铵离子浓度，然后依次100ml样品，洗脱剂用量为横坐标的洗脱液中铵离子浓度的垂直轴测定铵离子的浓度，绘制洗脱曲线。改变系统的温度，重复试验，在不同温度下得到的洗脱曲线。改变流速以获得不同流速下的饱和氯化钠洗脱曲线。第二，氧化钙乳液洗脱的使用：在一定的温度和流量，沸石柱产生一定量的氧化钙乳液，加热蒸氨洗脱时间为横坐标，纵坐标的铵洗脱的累积量，绘制洗脱曲线。直流蒸发氨冷凝器冷却，可直接获得氨。

四、试验结果与讨论

1、沸石对氨氮污水中铵离子的全交换容量及pH值的影响

不同pH值下沸石对氨氮污水中铵离子的全交换容量试验结果见表1

从表1可以看出，部分酸和中性条件下沸石的总交换容量不是很大，并且在碱性条件下交换量显著减少。这是由于NH4+的存在并溶解氨分子的废水中化学平衡：NH4++OH-?NH3?H2O

在pH>7时，反应向右，减少的NH4+比率的污水，NH3-和H2O的分子增多，导致离子交换能力下降，它也示出了用于铵离子交换机制的沸石。因此，废水浓度应在pH被控制5到7之间。

2、吸附条件对去除氨氮的影响

（1）温度的影响

根据吸附过程的温度，如图2。从图2中我们可以看到，在0.0027米/s的速度，随着温度的增加的影响，能达到国家排放标准（小于或等于50毫克/升），废水处理的减少量和吸附量减少。

根据文献，在上述离子交换反应，随着温度的降低，平衡常数的增大，沸石的以NH4+的选择性增强，这是为NH4+的离子交换是有利的。因此，吸附温度应在较低的温度来控制。

（2）流速的影响

如如图3所示。从图3看出，在温度和pH值对吸附过程流率的效果是不变的，与流速的增加，铵离子交换容量增加。这种现象是由于在交换过程是通过膜扩散控制引起的。沸石和水性溶液中的阳离子交换主要是膜扩散，扩散和三个控制机构表面反应。该膜扩散控制，通过该柱的溶液的流量的增加，和内部的扩散和表面反应控制没有此效果的交换速度增加。因此，为了达到良好的吸附效果，应选择较高的吸附速度。

3、洗脱条件的影响

（1）饱和盐水进行洗脱试验

①温度的影响

如图4所示。从图4洗脱温度低看解吸过程的温度，累积铵的洗脱液通常比洗脱温度低，即温度越高，洗脱NH4+总更大和洗脱更完全。这是由于温度变化引起的平衡常数的变化。温度上升，减少上述的反应平衡常数，有利于洗脱。从图4还可以看出和50℃至100℃范围内，溶出效果非常接近，所以洗脱时应该控制温度至50℃至75℃下可以是，这样既可以提高洗涤效果和可降低能耗。

②流速的影响

解吸过程的速度，如图5。从解吸效果洗脱速率有明显的效果，用洗脱速度的增加，NH4+总洗脱体积减小。为了获得更好的溶出效果应是两相足够的接触时间，液相速度不宜太快。这样在洗脱应降低流速，更完全的离子交换。

（2）利用氧化钙乳液进行洗脱的影响

如图6所示。图中的25毫克/升之间的氧化钙乳剂浓度控制的测试以30毫克/升，pH值控制在14％左右，在110℃下的洗脱温度控制到120℃。酸铵回收率可高达95.6％。在测试过程中，在同一时间的洗脱过程和氨处理，减少了操作步骤，和氧化钙与氯化钠，价格便宜，而且氯化钠洗脱过程相比，成本明显降低。

五、循环试验

使用氯化钠溶液作为洗脱剂的测试周期。我们在废水的pH值是5，吸附温度为20℃，吸附速率为0.0027米/秒，洗脱温度为75℃，洗脱速度0.0008米/s的条件下，进行多循环试验。测试结果示于表2中。

从表2的数据表明，吸附，废水截留35L，测量为21.3mg/L至国家标准的平均浓度（小于或等于50毫克/升）和氨氮废水中除去率为91.3％。

当1.5L截取的溶出，使之充分混合，测定4离子达到6300mg/L时，比原料废水浓度更25.6倍的NH的浓度，效果理想。

结果可以证明，由上述条件得到的参数是合适的，和氨氮废水中的浓度已达到国家标准。

六、结论

在废水处理中氨氮废水，pH值=5的浓度的使用斜发沸石，12.96mg/g的沸石的平均总交换容量，并且具有增加的pH值的交换容量增大；高速，低温有利于吸附，低转速，高温有利于洗脱；循环试验表明，出水浓度从246mg/L降低到21.3mg/L，去除氨氮率达到了91.3％，达到国家标准。使用2种洗脱液（氯化钠溶液和氧化钙乳液）洗脱的实验，结果表明，钙沸石具有去除氨氮的能力强，氨回收率达到95.6％。在废水脱除技术研究开发氨氮的结果为大型沸石法的技术基础，开辟了中国废水处理的新方法。

参考文献：

[1]杨胜科等.沸石去除地下水中氨氮的影响因素分析及作用机理讨论.西安工程学院学报，2000，22（3）：69-72.

[2]袁俊生王士钊等.斜发沸石对钾离子交换平衡的研究.海湖盐与化工，2001，30（5）：5-7.

[3]何岩赵由才周恭明.高浓度氨氮废水脱氮技术研究进展[J].工业水处理，2012.

[4]赵慧，谢陈鑫，滕厚开，陈军，傅送保，单忠平，柯小军.高效串联-改进式BAF处理氨氮废水的研究[J].工业水处理.2010（06）