污水中氨氮的沸石—微滤处理及再生机制的研究

作     者：丁月桥 

作者单位：河北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵春霞

授予年度：2018年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：氨氮废水 沸石 微滤 离子交换 吸附 

摘      要：城市河道水体因受到沿岸生产、生活等散排污废水的影响,黑臭化趋势加重,不仅影响城市形象也破坏了水生态平衡,甚至危害人类健康。氨氮超标是河道黑臭的主因之一,因此,开发经济高效的河道水体应急氨氮处理工艺对保护水生态环境和提升沿岸区域的经济发展都具有重要的意义。传统的生物脱氮方法影响因素多,吹脱法、化学沉淀法、电渗析和反渗透等方法均不适于河道水体的治理。采用具有较好离子交换性的吸附剂能够快速高效的脱氮,但同时要考虑再生的问题。本文选取价廉稳定、离子选择性强的沸石作为吸附剂,采用粉末沸石-微滤工艺研究水中氨氮的快速去除及沸石再生机制。通过氨氮吸附实验比较不同沸石去除氨氮和脱附再生的效果,采用正交实验和沸石分子筛实验考察水中阳离子的竞争作用,并分析沸石的离子交换吸附过程。天然沸石由于表面的竞争阳离子的干扰,对水中氨氮去除效率明显低于人造沸石。实验结果表明沸石表面性质,共存阳离子浓度和阳离子亲和性是影响沸石离子交换顺序的主要因素。人造沸石对城市河道水体中阳离子的交换顺序为CaMgNHKNa,并用阳离子分配系数实验进行了验证。为循环利用沸石,减少运行费用,采用NaClO再生人造沸石,并优化再生条件。在氯氨摩尔比(Cl/N)为1.5:1时达到氧化折点,再生10 min后,沸石上的氨氮完全氧化,沸石得到再生。沸石去除氨氮和再生过程分别进行,有效的避免了氧化剂残留对水生态平衡的破坏。为准确预测粉末沸石-微滤工艺去除氨氮的效果,通过响应曲面实验建立了由竞争离子(Ca、Mg),氨氮浓度和沸石投量为主要因素的脱氮预测模型,在参数的设计范围内,模型能够较准确预测氨氮的去除率。考察了粉末沸石-微滤工艺的浸没式柱实验脱氮效果,操作流程简单,出水稳定性好,可通过增加沸石投量和反应时间提高去除效果。采用超细沸石-微滤-NaClO再生组合工艺快速去除城市河道水体中的氨氮,可在短时间内完成氨氮的离子交换吸附,同时提升水质,准确预测出水氨氮,NaClO折点再生沸石,同时清洗滤膜,避免氧化剂接触水体,工艺简单高效,无二次污染,为快速处理城市河道水体的污染问题提供了技术支持和保障。