摘要：就沸石和石英砂濾料對黃河原水中的濁度、有機(jī)物、氨氮的去除效果及過濾中的水頭損失情況進(jìn)行了對比試驗(yàn)，結(jié)果表明，粒徑為0.5~2mm的沸石對水中氨氮的去除效果明顯優(yōu)于同粒徑的石英砂，對濁度、有機(jī)物的穩(wěn)定去除效果與石英砂基本相同，且水頭損失小、運(yùn)行周期長是適宜的新型濾料。

除可作為離子交換劑用于水處理之外，沸石還以其比表面積大、吸附能力強(qiáng)、表面粗糙等特點(diǎn)而用作濾料，故了解其過濾性能極具現(xiàn)實(shí)意義。

1 原水水質(zhì)

試驗(yàn)原水為黃河水，其水質(zhì)見表1。

表1 原水水質(zhì)

2 試驗(yàn)裝置

試驗(yàn)裝置及流程見圖1。

試驗(yàn)采用下向流方式運(yùn)行。沸石、石英砂過濾器均采用內(nèi)徑為100mm，高為2m的有機(jī)玻璃柱，濾料粒徑均為0.5~2mm，濾層高度均為1.2m，每隔10cm設(shè)一測壓管。所用的天然沸石已經(jīng)鹽洗、干燥處理。

進(jìn)水流量由流量計(jì)控制。采用恒水頭過濾方式，水力負(fù)荷為10m³/（m²·h）。

試驗(yàn)采用簡單的水反沖洗方式，反沖時(shí)濾床膨脹率達(dá)50%，并維持10min。

3 結(jié)果及討論

進(jìn)行了加藥和不加藥兩組直接過濾試驗(yàn)。試驗(yàn)前分別采用硫酸鋁、堿式氯化鋁、PAM等混凝劑做了混凝燒杯試驗(yàn)選取硫酸鋁為混凝劑投加量為15mg/L。

3.1 對濁度的去除

不加藥直接過濾時(shí)，在一個(gè)過濾周期內(nèi)砂濾與沸石對濁度的去除情況見圖2。

由圖2可知，在相同的過濾條件下，天然沸石對濁度的穩(wěn)定去除效果與石英砂相差不大，但其過濾周期約為石英砂的兩倍。若采用硫酸鋁為混凝劑正常運(yùn)行時(shí)二者的出水濁度都能控制在3NTU以下。試驗(yàn)中可觀察到過濾的前3h內(nèi)石英砂的效果略優(yōu)，這可能是因?yàn)樵谑�英砂的粒度分布中�?xì)砂占優(yōu)勢。

3.2 對有機(jī)物的去除

沸石對有機(jī)物的去除效果略優(yōu)于石英砂，前者對COD_Mn的去除率為10%~15%，而后者約為8%。

3.3 對NH₃-N的去除

圖3表明沸石對NH₃-N的去除效果明顯優(yōu)于石英砂。在運(yùn)行開始時(shí)，沸石床對NH₃-N的去除率可達(dá)95%，但隨著時(shí)間的延長去除效果逐漸下降運(yùn)行5h左右時(shí)去除率降至55%，并可維持相當(dāng)長的時(shí)間。而砂濾對NH₃-N的去除率則很低（約為8%）。

3.4 水頭損失

在過濾過程中，由于污染物顆粒的滯留水頭損失隨時(shí)間的延長而變大，并且隨濾料粒徑、過濾速率和濾料孔隙率的不同而變化。與石英砂過濾相比，沸石的水力特性較好。不加藥時(shí)沸石和石英砂濾層的阻力變化情況見圖4。試驗(yàn)表明，在原水濁度為35NTU、濾速為10m/h的情況下，沸石在過濾開始后5h內(nèi)總水頭損失不超過9kPa，而同期內(nèi)砂濾的水頭損失已經(jīng)超過15kPa，此時(shí)需要停止運(yùn)行并進(jìn)行反沖。這是因?yàn)榉惺�的孔隙率大、孔徑分布合理而使深層濾料的截污能力可以得到充分發(fā)揮，故過濾周期更長、產(chǎn)水量更大。

一個(gè)運(yùn)行周期結(jié)束后，可用水反沖沸石床，控制膨脹率為50%并維持10min。反沖后沸石去除濁度和有機(jī)物的能力得到了恢復(fù)，但交換、吸附氨氮的能力顯著下降，需要經(jīng)過再生才能繼續(xù)發(fā)揮作用[可采用Ca(OH)₂、NaCl濕法再生。

4 結(jié)語

通過對比試驗(yàn)研究了沸石和石英砂直接過濾對水中濁度、有機(jī)物、氨氮的去除效果及過濾中的水頭損失情況，結(jié)果表明，粒徑為0.5~2mm的沸石對濁度、有機(jī)物的去除效果與同粒徑的石英砂相比差別不大，但對水中氨氮的去除效果明顯優(yōu)于石英砂，且水頭損失小、運(yùn)行周期長、是適宜的新型濾料。