李德生，張金萍
(蘭州鐵道學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅蘭州730070)

　　摘　要： 就沸石和石英砂濾料對(duì)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(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果表明，粒徑為0.5～2mm的沸石對(duì)水中氨氮的去除效果明顯優(yōu)于同粒徑的石英砂，對(duì)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(zhǎng)，是適宜的新型濾料。
　　關(guān)鍵詞：沸石；石英砂；過濾；水頭損失
　　中圖分類號(hào)：TU991.24
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C
　　文章編號(hào)：1000-4602(2002)12-0037-02

　　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^［1、2］，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) 項(xiàng)目 CODMn(mg/L) 濁度(NTU) pH 水溫(℃) NH₃-N(mg/L) 測(cè)定值 4.2 25～46 6.5～7.0 10～18 3.8

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(cè)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(jiǎn)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)，最終選取硫酸鋁為混凝劑，投加量為15mg/L。
3.1　對(duì)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(duì)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(duì)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⑸暗牧６确植贾屑?xì)砂占優(yōu)勢(shì)。
3.2　對(duì)有機(jī)物的去除
　　沸石對(duì)有機(jī)物的去除效果略優(yōu)于石英砂，前者對(duì)CODMn的去除率為10%～15%，而后者約為8%。
3.3　對(duì)NH₃-N的去除
　　圖3表明沸石對(duì)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(duì)NH₃-N的去除率可達(dá)95%，但隨著時(shí)間的延長(zhǎng)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(zhǎng)的時(shí)間。而砂濾對(duì)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(zhǎng)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)必須停止運(yùn)行并進(jìn)行反沖。這是因?yàn)榉惺目紫堵蚀?、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(zhǎng)、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，必須經(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(yǔ)

　　通過對(duì)比試驗(yàn)研究了沸石和石英砂直接過濾對(duì)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(duì)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(duì)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(zhǎng)，是適宜的新型濾料。

參考文獻(xiàn)：

　?。?］王占生,劉文君.微污染水源飲用水處理［M］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1999.
　?。?］張銓昌.天然沸石離子交換性能及其應(yīng)用［M］.北京：科學(xué)出版社,1986.

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　　收稿日期：2002-02-26