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长期以来，城市污水二级处理主要以CODCr和SS为去除目标，对氨氮等无机营养物质的去除效果不佳，而污水处理厂二级出水的再生回用又是节约水资源的重要途径，因此，有效控制和降低水中氨氮的含量已成为一项紧迫的课题，而如何采用价廉、实用的低浓度氨氮处理技术又是当前的研究重点之一。目前，国内外废水脱氮的方法主要有化学法、混凝沉淀法、生化法和吸附法。化学法与混凝法处理效果稳定，氨氮去除率高，且操作简便，然而产生大量难于处理的污泥及出水中盐的浓度增加等缺点限制了它的推广应用；生化法则在控制与管理上要求比较高，不易维持高且稳定的脱氮效果；吸附法以其独特的高效快速、操作简单、无二次污染、吸附剂可重复利用等优点越来越引起人们的关注。国内外常用的吸附材料主要有活性炭、活性氧化铝、硅胶、沸石以及合成沸石等，但这些吸附材料具有稳定性差、吸附容量低、再生频繁等缺点。

 

脱氮滤料为我们公司通过近三年的配制和烧结而研制成功的新型产品，主要采用多种天然矿粉和金属化合物混合成型，通过一定温度，精心烧结成的规整化滤料，滤料粒径为5-8mm，在晶体结构上，滤料具有空旷的骨架，晶穴体积约为总体积40%-50%，独特的晶体结构使其具有大量均匀的微孔，与其它多孔物质相比，滤料具有很大的比表面积(600-1000m2/g)的特点。

 

二、技术原理

脱氮滤料对氨氮的去除作用有两种：一种是离子交换作用，主要是去除污水中离子态分布的氨氮；另一种是吸附作用，主要用于去除污水中分子态分布的氨氮。

 

（1）离子交换作用

离子交换性是脱氮滤料重要性质之一。在滤料晶格中的空腔(孔穴)中K、Na等阳离子和水分子与格架结合得不紧，极易与其周围水溶液里的阳离子发生交换作用，交换后的滤料晶格结构也不被破坏。滤料的离子交换表现出明显的选择性。据研究，滤料对NH4+离子的交换容量在6-8mg/g之间变化。

 

（2）吸附作用

滤料的孔道结构使之具有很大的内表面积(600-1000m2/g)，因而能产生较大的扩散力，故可用作出色的吸附剂。滤料晶格内部有很多大小均匀的孔穴和通道，且尺寸固定、形状规则，孔穴之间通过开口的通道彼此相连，并与外界沟通。孔穴和通道的体积占沸石晶体总体积的50％以上。

 

选择性吸附是滤料吸附性能的一个重要特征。沸石内部的孔穴和通道，在一定的物理化学条件下，具有精确而固定的直径，孔径小(一般孔穴直径为6-15×10-10m，孔道为3-11×10-10m)，小于这个直径的分子可进入孔穴，能被其吸附，而大于这个直径的分子则被排除在外，NH4+离子的直径为2.86×10-10m，因此对NH4+离子具有很好的选择吸附性，而硅胶和活性炭等多孔物质则没有这种选择性。

同时滤料还具有良好的热稳定性和耐酸碱性，这都有利于滤料的化学稳定和在水处理中的运用。

 

表 脱氮滤料与国内沸石性能对比

性能指标	国内沸石	脱氮滤料
饱和吸附量	pH=5时为8-12mg/g，中性条件吸附量较低	中性条件下吸附量可达6-8 mg/g
再生条件	直接焙烧，酸（碱）处理，汽提法	pH中性，硫酸铵浓度8%
再生后吸附效果	吸附再生后吸附能力下降明显	无明显降低
再生频率	使用周期短，再生频繁	再生频率低

 

三、滤料处理低浓度氨氮废水工艺

（1）不用处理方式的比较

目前，氨氮的去除技术和工艺主要可以分为生物法和物理化学法两类。尽管它们都能获得较好的氨氮去除效果，但其适用条件及处理费用差异大。

 

表 各类处理法处理1kg氨氮的运行成本 （单位：元）

处理类型	评 价
生物法	对可生化性好的氨氮浓度较低的废水氨氮处理效果好，去除率可达98%以上，处理费用一般在2～20元/(kg NH4+-N)，处理后废水一般可直接排放。
氨吹脱	对高浓度氨氮废水去除效果好，氨氮去除率为80%～90%，处理成本较低，为1.8～10元/(kg NH4+-N)，但容易造成结垢影响操作且还可能造成二次污染。
磷酸铵镁法	对高低浓度氨氮废水均有较好的去除效果，氨氮去除率可达90%以上，但药剂费用高，处理费用为50～70元/(kg NH4+-N)，生成的沉淀需进一步处理，还可能给废水带来磷污染。
折点氯法	适合于低浓度的有机物含量少的氨氮废水处理，效果好，氨氮去除率可达96%以上，单位处理费用在37.6元/(kg NH4+-N)左右。副产物氯胺和氯代有机物，主要是三卤甲烷(THMs)会造成二次污染。
脱氮滤料法	适合于低浓度的有机物含量少的氨氮废水处理，效果好，氨氮浓度可稳定低于5mg/L，单位处理费用在2～15元/(kg NH4+-N)左右。

 

（2）脱氮滤料工艺特点

氨氮吸附装置采用串联工艺，当废水处理运行工作时，均匀的通过脱氮滤料层，水中的氨氮不断被脱氮滤料交换吸附而除去。当滤料饱和时，可以通过再生液再生而使滤料重复使用。

 

将多级脱氮滤料吸附设备装置串联运行，运行条件为固液比2:1，运行结果表明：三级脱氮滤料柱串联运行，1kg滤料处理175L废水（进水氨氮浓度30mg/L，出水氨氮小于5 mg/L，流速0.1m3/h）。再生采用负压再生，再生液为硫酸钠溶液。再生后的脱氮滤料吸附氨氮的能力与新的脱氮滤料相比降低不明显。

其优点是不板结，进水分布均匀能够快速的吸附废水中的氨氮，弥补了利用生化处理需要时间长，土建费用高等缺陷，同时出水可稳定控制在小于5mg/L，通过我们的实践证明，我们的脱氮滤料吸附氨氮的饱和量为6-8mg/g。

 

特点：

① 滤料内部空隙大，吸附比表面面积大，对水体中低浓度氨氮有很好的吸附效果。

 

② 常规吸附材料具有稳定性差、吸附容量低、再生频繁等缺点，而本公司的脱氮滤料具有可再生，吸附稳定的特点。

 

③ 再生条件为中性条件，操作方便。

 

四、技术应用范围

该技术主要针对低浓度氨氮废水的处理，特别是城市污水处理氨氮提标工程。

 

⑴ 低浓度氨氮废水处理；高效去除氨氮，出水氨氮稳定低于5mg/L。

 

⑵ 化工废水、制药废水；深度处理后可大大降低COD含量。

 

⑶ 生活污水、河道景观水体；可以作为生态处理的滤料，BAF滤料等。