一、介紹

長(zhǎng)期以來(lái)，城市污水二級(jí)處理主要以CODCr和SS為去除目標(biāo)，對(duì)氨氮等無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的去除效果不佳，而污水處理廠二級(jí)出水的再生回用又是節(jié)約水資源的重要途徑，因此，有效控制和降低水中氨氮的含量已成為一項(xiàng)緊迫的課題，而如何采用價(jià)廉、實(shí)用的低濃度氨氮處理技術(shù)又是當(dāng)前的研究重點(diǎn)之一。目前，國(guó)內(nèi)外廢水脫氮的方法主要有化學(xué)法、混凝沉淀法、生化法和吸附法。化學(xué)法與混凝法處理效果穩(wěn)定，氨氮去除率高，且操作簡(jiǎn)便，然而產(chǎn)生大量難于處理的污泥及出水中鹽的濃度增加等缺點(diǎn)限制了它的推廣應(yīng)用；生化法則在控制與管理上要求比較高，不易維持高且穩(wěn)定的脫氮效果；吸附法以其獨(dú)特的高效快速、操作簡(jiǎn)單、無(wú)二次污染、吸附劑可重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越引起人們的關(guān)注。國(guó)內(nèi)外常用的吸附材料主要有活性炭、活性氧化鋁、硅膠、沸石以及合成沸石等，但這些吸附材料具有穩(wěn)定性差、吸附容量低、再生頻繁等缺點(diǎn)。

脫氮濾料為我們公司通過(guò)近三年的配制和燒結(jié)而研制成功的新型產(chǎn)品，主要采用多種天然礦粉和金屬化合物混合成型，通過(guò)一定溫度，精心燒結(jié)成的規(guī)整化濾料，濾料粒徑為5-8mm，在晶體結(jié)構(gòu)上，濾料具有空曠的骨架，晶穴體積約為總體積40%-50%，獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)使其具有大量均勻的微孔，與其它多孔物質(zhì)相比，濾料具有很大的比表面積(600-1000m2/g)的特點(diǎn)。

二、技術(shù)原理

脫氮濾料對(duì)氨氮的去除作用有兩種：一種是離子交換作用，主要是去除污水中離子態(tài)分布的氨氮；另一種是吸附作用，主要用于去除污水中分子態(tài)分布的氨氮。

（1）離子交換作用

離子交換性是脫氮濾料重要性質(zhì)之一。在濾料晶格中的空腔(孔穴)中K、Na等陽(yáng)離子和水分子與格架結(jié)合得不緊，極易與其周圍水溶液里的陽(yáng)離子發(fā)生交換作用，交換后的濾料晶格結(jié)構(gòu)也不被破壞。濾料的離子交換表現(xiàn)出明顯的選擇性。據(jù)研究，濾料對(duì)NH4+離子的交換容量在6-8mg/g之間變化。

（2）吸附作用

濾料的孔道結(jié)構(gòu)使之具有很大的內(nèi)表面積(600-1000m2/g)，因而能產(chǎn)生較大的擴(kuò)散力，故可用作出色的吸附劑。濾料晶格內(nèi)部有很多大小均勻的孔穴和通道，且尺寸固定、形狀規(guī)則，孔穴之間通過(guò)開口的通道彼此相連，并與外界溝通?？籽ê屯ǖ赖捏w積占沸石晶體總體積的50％以上。

選擇性吸附是濾料吸附性能的一個(gè)重要特征。沸石內(nèi)部的孔穴和通道，在一定的物理化學(xué)條件下，具有精確而固定的直徑，孔徑小(一般孔穴直徑為6-15×10-10m，孔道為3-11×10-10m)，小于這個(gè)直徑的分子可進(jìn)入孔穴，能被其吸附，而大于這個(gè)直徑的分子則被排除在外，NH4+離子的直徑為2.86×10-10m，因此對(duì)NH4+離子具有很好的選擇吸附性，而硅膠和活性炭等多孔物質(zhì)則沒(méi)有這種選擇性。

同時(shí)濾料還具有良好的熱穩(wěn)定性和耐酸堿性，這都有利于濾料的化學(xué)穩(wěn)定和在水處理中的運(yùn)用。

表 脫氮濾料與國(guó)內(nèi)沸石性能對(duì)比

三、濾料處理低濃度氨氮廢水工藝

（1）不用處理方式的比較

目前，氨氮的去除技術(shù)和工藝主要可以分為生物法和物理化學(xué)法兩類。盡管它們都能獲得較好的氨氮去除效果，但其適用條件及處理費(fèi)用差異大。

表 各類處理法處理1kg氨氮的運(yùn)行成本 （單位：元）

（2）脫氮濾料工藝特點(diǎn)

氨氮吸附裝置采用串聯(lián)工藝，當(dāng)廢水處理運(yùn)行工作時(shí)，均勻的通過(guò)脫氮濾料層，水中的氨氮不斷被脫氮濾料交換吸附而除去。當(dāng)濾料飽和時(shí)，可以通過(guò)再生液再生而使濾料重復(fù)使用。

將多級(jí)脫氮濾料吸附設(shè)備裝置串聯(lián)運(yùn)行，運(yùn)行條件為固液比2:1，運(yùn)行結(jié)果表明：三級(jí)脫氮濾料柱串聯(lián)運(yùn)行，1kg濾料處理175L廢水（進(jìn)水氨氮濃度30mg/L，出水氨氮小于5 mg/L，流速0.1m3/h）。再生采用負(fù)壓再生，再生液為硫酸鈉溶液。再生后的脫氮濾料吸附氨氮的能力與新的脫氮濾料相比降低不明顯。

其優(yōu)點(diǎn)是不板結(jié)，進(jìn)水分布均勻能夠快速的吸附廢水中的氨氮，彌補(bǔ)了利用生化處理需要時(shí)間長(zhǎng)，土建費(fèi)用高等缺陷，同時(shí)出水可穩(wěn)定控制在小于5mg/L，通過(guò)我們的實(shí)踐證明，我們的脫氮濾料吸附氨氮的飽和量為6-8mg/g。

特點(diǎn)：

① 濾料內(nèi)部空隙大，吸附比表面面積大，對(duì)水體中低濃度氨氮有很好的吸附效果。

② 常規(guī)吸附材料具有穩(wěn)定性差、吸附容量低、再生頻繁等缺點(diǎn)，而本公司的脫氮濾料具有可再生，吸附穩(wěn)定的特點(diǎn)。

③ 再生條件為中性條件，操作方便。

四、技術(shù)應(yīng)用范圍

該技術(shù)主要針對(duì)低濃度氨氮廢水的處理，特別是城市污水處理氨氮提標(biāo)工程。

⑴ 低濃度氨氮廢水處理；高效去除氨氮，出水氨氮穩(wěn)定低于5mg/L。

⑵ 化工廢水、制藥廢水；深度處理后可大大降低COD含量。

⑶ 生活污水、河道景觀水體；可以作為生態(tài)處理的濾料，BAF濾料等。