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沸石濾料對黃河原水的處理效果

時間:2021/11/23點擊:

摘要:就沸石和石英砂濾料對黃河原水中的濁度、有機物、氨氮的去除效果及過濾中的水頭損失情況進行了對比試驗,結果表明,粒徑為0.5~2mm的沸石對水中氨氮的去除效果明顯優于同粒徑的石英砂,對濁度、有機物的穩定去除效果與石英砂基本相同,且水頭損失小、運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、表面粗糙等特點而用作濾料,故了解其過濾性能極具現實意義。

1 原水水質

試驗原水為黃河水,其水質見表1。

表1 原水水質

項目 CODMn(mg/L) 濁度(NTU) pH 水溫(℃) NH3-N(mg/L)
測定值 4.2 25-46 6.5-7.0 10-18 3.8

2 試驗裝置

試驗裝置及流程見圖1。

沸石濾料對黃河原水的處理效果

試驗采用下向流方式運行。沸石、石英砂過濾器均采用內徑為100mm,高為2m的有機玻璃柱,濾料粒徑均為0.5~2mm,濾層高度均為1.2m,每隔10cm設一測壓管。所用的天然沸石已經鹽洗、干燥處理。

進水流量由流量計控制。采用恒水頭過濾方式,水力負荷為10m3/(m2·h)。

試驗采用簡單的水反沖洗方式,反沖時濾床膨脹率達50%,并維持10min。

3 結果及討論

進行了加藥和不加藥兩組直接過濾試驗。試驗前分別采用硫酸鋁、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,在一個過濾周期內砂濾與沸石對濁度的去除情況見圖2。

沸石濾料對黃河原水的處理效果

由圖2可知,在相同的過濾條件下,天然沸石對濁度的穩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行時二者的出水濁度都能控制在3NTU以下。試驗中可觀察到過濾的前3h內石英砂的效果略優,這可能是因為在石英砂的粒度分布中細砂占優勢。

3.2 對有機物的去除

沸石對有機物的去除效果略優于石英砂,前者對CODMn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的去除效果明顯優于石英砂。在運行開始時,沸石床對NH3-N的去除率可達95%,但隨著時間的延長去除效果逐漸下降運行5h左右時去除率降至55%,并可維持相當長的時間。而砂濾對NH3-N的去除率則很低(約為8%)。

沸石濾料對黃河原水的處理效果

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。不加藥時沸石和石英砂濾層的阻力變化情況見圖4。試驗表明,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內總水頭損失不超過9kPa,而同期內砂濾的水頭損失已經超過15kPa,此時需要停止運行并進行反沖。這是因為沸石的孔隙率大、孔徑分布合理而使深層濾料的截污能力可以得到充分發揮,故過濾周期更長、產水量更大。

沸石濾料對黃河原水的處理效果

一個運行周期結束后,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物的能力得到了恢復,但交換、吸附氨氮的能力顯著下降,需要經過再生才能繼續發揮作用[可采用Ca(OH)2、NaCl濕法再生。

4 結語

通過對比試驗研究了沸石和石英砂直接過濾對水中濁度、有機物、氨氮的去除效果及過濾中的水頭損失情況,結果表明,粒徑為0.5~2mm的沸石對濁度、有機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于石英砂,且水頭損失小、運行周期長、是適宜的新型濾料。

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