專利名稱：活化沸石生物濾池脫氮方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物脫氮方法，具體是一種活化沸石生物濾池脫氮方法。
背景技術(shù)：
氨氮是一種重要的環(huán)境污染物質(zhì)，其來源廣泛，排入水體后對水生生態(tài)系統(tǒng)有重要影響，易引起和加劇水體富營養(yǎng)化及赤潮的發(fā)生。所以，盡量減少工業(yè)廢水氨氮的排放是一項重要的環(huán)保措施。
由于傳統(tǒng)的污(廢)水處理工藝，基建投資大，處理效能低，能耗高，不能滿足高效低能及脫氮除磷的要求，故近十幾年來，各種廢水處理新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，其中，生物濾池技術(shù)成為重要的研究開發(fā)熱點。
生物濾池是19世紀(jì)末發(fā)展起來，在當(dāng)代污水生物處理中認(rèn)識得最早的工藝之一。早期出現(xiàn)的普通生物濾池水量負(fù)荷和BOD負(fù)荷均很低，雖然凈化效果好，但占地面積大，易于堵塞。后來又開發(fā)出一種伴有處理水回流、水力負(fù)荷和有機負(fù)荷均較高的高負(fù)荷生物濾池。1951年，德國人舒爾茲又根據(jù)氣體洗滌塔原理創(chuàng)立了塔式生物濾池，其單位體積填料去除有機物的能力大為提高，且QE占地面積大為減少。
普通生物濾池由池體、濾料、布水裝置和排水系統(tǒng)等4部分組成。濾料是生物膜賴以生長的載體，理想的濾料應(yīng)具備一些優(yōu)良的特性，包括①能提供大量的表面積；②能使廢水以液膜狀均勻分布于其表面；③有足夠大的孔隙率，使生物膜能隨水通過孔隙流到池底，并保證通風(fēng)良好；④適合于生物膜的形成及粘附，不易被微生物分解，又不抑制生物的生長；⑤不易變形和破碎。
濾料的材質(zhì)可以是卵石、石英石、花崗石，也可以是塑料，如聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯等制成的波紋板式、斜管式、蜂窩式等。
沸石是具有多孔性的鋁硅酸鹽，其結(jié)構(gòu)多種多樣，化學(xué)通式為MsDy[Alx+2ySin-(x+8y)O8n]mH2O。式中M是堿金屬或其它一價陽離子，D是堿金屬或其它二價陽離子，M、D通稱為可交換離子。括號中的陽離子Si、Al和氧一起構(gòu)成四面體格架，稱為結(jié)構(gòu)陰離子。沸石的空間結(jié)構(gòu)基本單元是由4個氧原子和一個硅或鋁原子堆砌成硅(鋁)氧四面體。在此四面體中，氧原子中有的價鍵未得到中和，使整個鋁氧四面體帶有負(fù)電，為保持電中和，缺少的正電荷由附近帶正電的陽離子如K+、Na+、Ca+、Mg2+等堿或堿土金屬離子來補償平衡、這些平衡陽離子和水分子與格架結(jié)合得不緊密，極易與周圍水溶液里的陽離子發(fā)生交換作用，交換后的沸石結(jié)構(gòu)不被破壞，這使沸石具有離子交換特性，對于有極性的分子具有很強吸附作用。
目前還在開發(fā)質(zhì)輕、強度高、耐腐蝕，比表面積和孔隙率大的新式塑料濾料，但尚未有報道將沸石用作生物濾池的濾料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對已有技術(shù)存在的缺點，提供一種具有優(yōu)異脫氮效果的活化沸石生物濾池脫氮方法，本發(fā)明以活化沸石用作生物濾池的濾料，從而可以達(dá)到很好的脫氮效果。
為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案活化沸石生物濾池脫氮方法，包括如下步驟1、天然沸石的活化；2、構(gòu)筑沸石生物濾池；3、廢水處理；4、生物濾池的再生。
其中，天然沸石的活化方法為用篩子篩分不同粒徑的沸石后，用清水清洗沸石，然后用0.2～4mol/L藥劑鈉鹽溶液在110～120℃溫度下浸泡10～20h，再用蒸餾水沖洗后放于烘干箱內(nèi)烘干。
構(gòu)筑沸石生物濾池的方法為本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的公知技術(shù)，廢水處理流程為將污水由生物濾池的上部進(jìn)入，出水由底部排出，用轉(zhuǎn)子流量計進(jìn)行流量控制，污水的流速為0.5～1.5m/s。
生物濾池的再生為用清水洗凈使用過的活化沸石，然后用0.2～2mol/L藥劑鈉鹽溶液或鈉鹽與鈣鹽的混合液浸泡10～24h后用清水沖洗。
與已有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果1、活化沸石生物濾床用于去除石油化工廠廢水NH4-N的深度處理，具有去除效率高、成本低、再生容易等特點；2、通過對不同濾料去除NH4-N、COD等污染物的能力進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)活化沸石不但對NH4-N具有很高的去除率，對COD和濁度也有較好的去除效果，使該類廢水完全可以達(dá)到國家有關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)，其脫氮性能大大優(yōu)于活性炭等傳統(tǒng)濾料；3、沸石資源廣泛，具有價格低、易開發(fā)、無污染等特點，是一種理想的新型濾料，值得進(jìn)一步研究開發(fā)。


圖1為活化沸石生物濾池與現(xiàn)有典型生物濾池的比較流程圖；圖2為各種濾料對各種濾料對NH4-N去除效果比較圖；圖3為各種濾料對COD的去除效果比較圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合具體實施例來對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍并不局限于實施例所描述的范圍。
實施例1活化沸石生物濾池脫氮方法，包括如下步驟1、天然沸石的活化；2、構(gòu)筑沸石生物濾池；
3、廢水處理；4、生物濾池的再生。
其中，天然沸石的活化方法為用篩子篩分不同粒徑的沸石后，用清水清洗沸石，然后用0.2mol/L藥劑鈉鹽溶液在120℃溫度下浸泡20h，再用蒸餾水沖洗后放于烘干箱內(nèi)烘干。
構(gòu)筑沸石生物濾池的方法為本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的公知技術(shù)，廢水處理流程為將污水由生物濾池的上部進(jìn)入，出水由底部排出，用轉(zhuǎn)子流量計進(jìn)行流量控制，污水的流速為0.5m/s。
生物濾池的再生為用清水洗凈使用過的活化沸石，然后用0.2mol/L藥劑鈉鹽溶液或鈉鹽與鈣鹽的混合液浸泡10h后用清水沖洗。
實施例2活化沸石生物濾池脫氮方法，包括如下步驟1、天然沸石的活化；2、構(gòu)筑沸石生物濾池；3、廢水處理；4、生物濾池的再生。
其中，天然沸石的活化方法為用篩子篩分不同粒徑的沸石后，用清水清洗沸石，然后用2mol/L藥劑氯化鈉溶液在115℃溫度下浸泡15h，再用蒸餾水沖洗后放于烘干箱內(nèi)烘干。
構(gòu)筑沸石生物濾池的方法為本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的公知技術(shù)，廢水處理流程為將污水由生物濾池的上部進(jìn)入，出水由底部排出，用轉(zhuǎn)子流量計進(jìn)行流量控制，污水的流速為1.0m/s。
生物濾池的再生為用清水洗凈使用過的活化沸石，然后用2mol/L藥劑氯化鈉浸泡18h后用清水沖洗。
實施例3活化沸石生物濾池脫氮方法，包括如下步驟1、天然沸石的活化；2、構(gòu)筑沸石生物濾池；3、廢水處理；4、生物濾池的再生。
其中，天然沸石的活化方法為用篩子篩分不同粒徑的沸石后，用清水清洗沸石，然后用4mol/L藥劑鈉鹽溶液在110℃溫度下浸泡10h，再用蒸餾水沖洗后放于烘干箱內(nèi)烘干。
構(gòu)筑沸石生物濾池的方法為本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的公知技術(shù)，廢水處理流程為將污水由生物濾池的上部進(jìn)入，出水由底部排出，用轉(zhuǎn)子流量計進(jìn)行流量控制，污水的流速為1.5m/s。
生物濾池的再生為用清水洗凈使用過的活化沸石，然后用2mol/L藥劑鈉鹽溶液或硝酸鈉與氯化鈣的混合液浸泡24h后用清水沖洗。
以下用實施例2所述的活化沸石作為濾料的生物濾池脫氮方法與其他幾種現(xiàn)有技術(shù)中的典型濾料的生物濾池脫氮方法進(jìn)行效果對比，其中所涉及的工藝流程及效果比較圖如附圖1、2及3所示。
附圖1為活化沸石生物濾池與現(xiàn)有典型生物濾池的流程比較圖；過濾柱內(nèi)裝填料，堆積高度.0.4～1.6m，污水由上部進(jìn)入，出水由底部排出，由轉(zhuǎn)子流量計進(jìn)行流量控制；其中圖中的標(biāo)號為1進(jìn)水，2為流量計，3為沸石過濾床(ZPB)，4為活性炭過濾床(ACB)，5為陶粒過濾床(CPB)。
圖2為給出了煉油廢水及其經(jīng)過各種濾床后，各種濾料對各種濾料對NH4-N去除效果比較圖。
由圖2中曲線可以看出，沸石濾床(ZPB)幾乎可以去除全部的氨氮。濾床進(jìn)水氨氮濃度在9.9mg/l至54.3mg/l之間變化，經(jīng)過ZPB系統(tǒng)后可降為0.1mg/l，去除率高達(dá)99％以上。然而，活性炭濾床與陶粒濾床平均去除率分別只有26.3％和13.6％。沸石濾床的再生時間為20d，而活性炭濾床及陶粒濾床的再生時間僅為11d。因此，沸石在去除氨氮方面性能大大優(yōu)于活性炭和陶粒。
圖3為各種濾料對COD的去除效果比較圖。
從圖3可以看到，進(jìn)水COD在86mg/l-133mg/l之間，經(jīng)過沸石濾床過濾后，出水COD濃度在58mg/l～98mg/l之間，其去除率24.8％左右，雖然去除效率不是很高，但完全可以滿足其廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)。活性炭濾床與陶粒濾床的COD去除率分別為7.53％和14.3％。
本試驗除對其主要污染物NH4和COD進(jìn)行檢測外，還對其它污染物，如進(jìn)行NOx-N、濁度、電導(dǎo)率、氧化還原電位(ORP)等進(jìn)行了檢測，結(jié)果見表1。
表1沸石對其它成分的去除效果

由表1可知電導(dǎo)率、濁度、總?cè)芙庑怨腆w以及氧化還原電位均出現(xiàn)下降現(xiàn)象，平均下降幅度分別為7.86％、53.3％、17.23％和10.04％；而硝態(tài)氮的濃度則出現(xiàn)較大幅度增加，估計平均增長了43.7％，這表明在沸石濾床中在操作后期出現(xiàn)了硝化反應(yīng)，由一般的過濾床變成了生物濾床。
沸石生物濾床用于去除石油化工廠廢水NH4-N的深度處理，具有去除效率高、成本低、再生容易等特點，在技術(shù)上是可行的。本文通過對不同濾料對NH4-N、COD等污染物去除能力進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)活化沸石不但對NH4-N具有很高的去除率，對COD和濁度也有較好的去除效果，使該類完全可以達(dá)到國家有關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)，其脫氮性能大大優(yōu)于活性炭等傳統(tǒng)濾料。沸石資源廣泛，具有價格低、易開發(fā)、無污染等特點，是一種理想的新型濾料，值得進(jìn)一步研究開發(fā)。
權(quán)利要求
1.活化沸石生物濾池脫氮方法，其特征在于包括如下步驟(1)天然沸石的活化；(2)構(gòu)筑沸石生物濾池；(3)廢水處理；(4)生物濾池的再生。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活化沸石生物濾池脫氮方法，其特征在于(1)步驟所述的天然沸石的活化方法為用篩子篩分不同粒徑的沸石后，用清水清洗沸石，然后將沸石置于0.2～4mol/L藥劑鈉鹽溶液中，在110～120℃溫度下浸泡10～20h，再用蒸餾水沖洗后放于烘干箱內(nèi)烘干。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活化沸石生物濾池脫氮方法，其特征在于(3)步驟的廢水處理流程為將污水由生物濾池的上部進(jìn)入，出水由底部排出，用轉(zhuǎn)子流量計進(jìn)行流量控制，污水的流速為0.5～1.5m/s。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活化沸石生物濾池脫氮方法，其特征在于(4)步驟的生物濾池的再生為用清水洗凈使用過的活化沸石，然后用0.2～2mol/L藥劑鈉鹽溶液或鈉鹽與鈣鹽的混合液浸泡10～24h后用清水沖洗。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種活化沸石生物濾池脫氮方法，具體包括如下步驟1.天然沸石的活化；2.構(gòu)筑沸石生物濾池；3.廢水處理；4.生物濾池的再生。本發(fā)明不但對NH
文檔編號C02F3/10GK1654360SQ200510032649
公開日2005年8月17日 申請日期2005年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月4日
發(fā)明者周少奇 申請人:華南理工大學(xué)