改性辉沸石去除水中氨氮及用于强化介质筛护岸的实验研究

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在国家高技术研究发展计划(863 计划)“桂林市水环境质量改善与综合示范项目”的支持下,开展了对桃花江景观功能与水质净化功能相结合的水环境修复技术研究。其中对桃花江沿江护岸进行生态化修复是水环境综合整治的内容之一。该项目在桃花江护岸生态化修复中拟开发“以沸石吸附转化氨氮为主要强化功能的介质筛生态护岸构建技术”。本课题旨在通过实验室静态实验和模拟实验,系统地研究改性辉沸石对氨氮的去除效果、去除规律及吸附机理,探讨其应用于介质筛护岸的可行性。 通过静态实验,首先研究了辉沸石的氯化钠改性方法;其次研究了改性辉沸石对水中氨氮的吸附规律,以及pH值、氨氮初始浓度、钾钙镁等竞争性阳离子对沸石吸附氨氮的影响;考察了吸附铵饱和沸石生物再生的效果。通过小型模拟实验,研究了河水中氨氮在沸石强化的介质筛护岸内的扩散情况及迁移转化规律,考察了介质筛护岸对有机物的去除效果及其实现原位再生的效果。通过上述实验,主要得出以下结论: (1)对辉沸石进行NaCl改性的最佳条件是:NaCl浓度为50g/L,pH值为7,吸附时间为 12h,搅拌速度为 180rpm。改性过程中,进行搅拌要比静止浸泡效果好,所需的时间短。在实际应用中,若不便于进行搅拌,只要浸泡足够的时间同样可以得到良好的改性效果。 (2)改性辉沸石能较快地吸附水中的氨氮,其吸附速率用lagergren一级速率方程和二级速率方程均能很好的描述。改性辉沸石适合于处理弱酸性、低浓度的氨氮废水。水体中钾、钙、镁等阳离子对改性辉沸石吸附氨氮有一定的抑制作用。用 Langmuir 吸附等温方程式可以很好的描述改性辉沸石对氨氮的吸附过程。吸附铵饱和的沸石经生物再生后,铵吸附能力的恢复率可达71%。 (3)在两个月的实验期内,模拟介质筛护岸对水体中氨氮和有机物均表现出稳定的净化效果,氨氮的去除率在55%~67%之间,COD<,Cr>的去除率在27%~38%之间。主要起吸附去除作用的是改性沸石层区。随着实验的进行,介质筛表面有生物膜附着生长,在微生物的作用下,浅层介质筛中发生了硝化作用,而深层介质筛中有反硝化作用发生,介质筛同时进行着原位再生,因此,装置尽管长期运行,但介质筛护岸依然有较好的去除氨氮和有机物的效果。
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