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長期以來，城市污水二級處理主要以CODCr和SS為去除目標，對氨氮等無機營養物質的去除效果不佳，而污水處理廠二級出水的再生回用又是節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緊迫的課題，而如何採用價廉、實用的低濃度氨氮處理技術又是當前的研究重點之一。目前，國內外廢水脫氮的方法主要有化學法、混凝沉澱法、生化法和吸附法。化學法與混凝法處理效果穩定，氨氮去除率高，且操作簡便，然而產生大量難于處理的污泥及出水中鹽的濃度增加等缺點限制了它的推廣應用；生化法則在控制與管理上要求比較高，不易維持高且穩定的脫氮效果；吸附法以其獨特的高效快速、操作簡單、無二次污染、吸附劑可重複利用等優點越來越引起人們的關注。國內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定性差、吸附容量低、再生頻繁等缺點。

 

脫氮濾料為我們公司通過近三年的配製和燒結而研製成功的新型產品，主要採用多種天然礦粉和金屬化合物混合成型，通過一定溫度，精心燒結成的規整化濾料，濾料粒徑為5-8mm，在晶體結構上，濾料具有空曠的骨架，晶穴體積約為總體積40%-50%，獨特的晶體結構使其具有大量均勻的微孔，與其它多孔物質相比，濾料具有很大的比表面積(600-1000m2/g)的特點。

 

二、技術原理

脫氮濾料對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分布的氨氮；另一種是吸附作用，主要用於去除污水中分子態分布的氨氮。

 

（1）離子交換作用

離子交換性是脫氮濾料重要性質之一。在濾料晶格中的空腔(孔穴)中K、Na等陽離子和水分子與格架結合得不緊，極易與其週圍水溶液里的陽離子發生交換作用，交換后的濾料晶格結構也不被破坏。濾料的離子交換表現出明顯的選擇性。據研究，濾料對NH4+離子的交換容量在6-8mg/g之間變化。

 

（2）吸附作用

濾料的孔道結構使之具有很大的內表面積(600-1000m2/g)，因而能產生較大的擴散力，故可用作出色的吸附劑。濾料晶格內部有很多大小均勻的孔穴和通道，且尺寸固定、形狀規則，孔穴之間通過開口的通道彼此相連，並與外界溝通。孔穴和通道的體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重要特征。沸石內部的孔穴和通道，在一定的物理化學條件下，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)，小於這個直徑的分子可進入孔穴，能被其吸附，而大於這個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則沒有這種選擇性。

同時濾料還具有良好的熱穩定性和耐酸碱性，這都有利於濾料的化學穩定和在水處理中的運用。

 

表 脫氮濾料與國內沸石性能對比

性能指標	國內沸石	脫氮濾料
飽和吸附量	pH=5時為8-12mg/g，中性條件吸附量較低	中性條件下吸附量可達6-8 mg/g
再生條件	直接焙燒，酸（碱）處理，汽提法	pH中性，硫酸銨濃度8%
再生后吸附效果	吸附再生后吸附能力下降明顯	無明顯降低
再生頻率	使用週期短，再生頻繁	再生頻率低

 

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，氨氮的去除技術和工藝主要可以分為生物法和物理化學法兩類。儘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用差異大。

 

表 各類處理法處理1kg氨氮的運行成本 （單位：元）

處理類型	評 價
生物法	對可生化性好的氨氮濃度較低的廢水氨氮處理效果好，去除率可達98%以上，處理費用一般在2～20元/(kg NH4+-N)，處理后廢水一般可直接排放。
氨吹脫	對高濃度氨氮廢水去除效果好，氨氮去除率為80%～90%，處理成本較低，為1.8～10元/(kg NH4+-N)，但容易造成結垢影響操作且還可能造成二次污染。
磷酸銨鎂法	對高低濃度氨氮廢水均有較好的去除效果，氨氮去除率可達90%以上，但藥劑費用高，處理費用為50～70元/(kg NH4+-N)，生成的沉澱需進一步處理，還可能給廢水帶來磷污染。
折點氯法	適合於低濃度的有機物含量少的氨氮廢水處理，效果好，氨氮去除率可達96%以上，單位處理費用在37.6元/(kg NH4+-N)左右。副產物氯胺和氯代有機物，主要是三鹵甲烷(THMs)會造成二次污染。
脫氮濾料法	適合於低濃度的有機物含量少的氨氮廢水處理，效果好，氨氮濃度可穩定低於5mg/L，單位處理費用在2～15元/(kg NH4+-N)左右。

 

（2）脫氮濾料工藝特點

氨氮吸附裝置採用串聯工藝，當廢水處理運行工作時，均勻的通過脫氮濾料層，水中的氨氮不斷被脫氮濾料交換吸附而除去。當濾料飽和時，可以通過再生液再生而使濾料重複使用。

 

將多級脫氮濾料吸附設備裝置串聯運行，運行條件為固液比2:1，運行結果表明：三級脫氮濾料柱串聯運行，1kg濾料處理175L廢水（進水氨氮濃度30mg/L，出水氨氮小於5 mg/L，流速0.1m3/h）。再生採用負壓再生，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。

其優點是不板結，進水分布均勻能夠快速的吸附廢水中的氨氮，彌補了利用生化處理需要時間長，土建費用高等缺陷，同時出水可穩定控制在小於5mg/L，通過我們的實踐証明，我們的脫氮濾料吸附氨氮的飽和量為6-8mg/g。

 

特點：

① 濾料內部空隙大，吸附比表面面積大，對水體中低濃度氨氮有很好的吸附效果。

 

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

 

③ 再生條件為中性條件，操作方便。

 

四、技術應用範圍

該技術主要針對低濃度氨氮廢水的處理，特別是城市污水處理氨氮提標工程。

 

⑴ 低濃度氨氮廢水處理；高效去除氨氮，出水氨氮穩定低於5mg/L。

 

⑵ 化工廢水、製藥廢水；深度處理后可大大降低COD含量。

 

⑶ 生活污水、河道景觀水體；可以作為生態處理的濾料，BAF濾料等。