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(guò)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。
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(guò)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(jiàn)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(jiàn)圖1。
試驗(yàn)采用下向流方式運(yùn)行。沸石、石英砂過(guò)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(guò)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(guò)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(duì)濁度的去除
不加藥直接過(guò)濾時(shí)，在一個(gè)過(guò)濾周期內(nèi)砂濾與沸石對(duì)濁度的去除情況見(jiàn)圖2。
由圖2可知，在相同的過(guò)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(guò)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(guò)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(kāi)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(guò)濾過(guò)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(guò)濾速率和濾料孔隙率的不同而變化。與石英砂過(guò)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(jiàn)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(guò)濾開(kāi)始后5h內(nèi)總水頭損失不超過(guò)9kPa，而同期內(nèi)砂濾的水頭損失已經(jīng)超過(guò)15kPa，此時(shí)需要停止運(yùn)行并進(jìn)行反沖。這是因?yàn)榉惺目紫堵蚀蟆⒖讖椒植己侠矶股顚訛V料的截污能力可以得到充分發(fā)揮，故過(guò)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，需要經(jīng)過(guò)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(guò)對(duì)比試驗(yàn)研究了沸石和石英砂直接過(guò)濾對(duì)水中濁度、有機(jī)物、氨氮的去除效果及過(guò)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。
