沸石强化过滤的中试及生产性试验研究_丁磊

收稿日期:2008-01-06基金项目:安徽省高等学校青年教师科研资助项目(2005JQ1080);甘肃省经贸委、教育厅重点资助项目(GJ00-14-3)文章编号:1000-4734(2008)03-0289-05沸石强化过滤的中试及生产性试验研究丁磊1,王萍2(1.安徽工业大学建筑工程学院,安徽马鞍山243002;2.兰州交通大学化工学院,甘肃兰州730070)摘要:对新型水处理材料沸石强化常规给水处理工艺进行了中试和生产性试验,并与石英砂滤料做了对比。中试结果表明粒径为0.80～1.20mm沸石对浊度、氨氮、有机物都表现出良好的去除效果,过滤时的水头损失、反冲洗强度明显小于石英砂,不仅能满足反冲洗要求,还可节省反冲洗水量,降低运行成本。在生产性试验条件下,沸石对浊度、氨氮、耗氧量的去除率分别为95%、83%和39%。因此,在当前水源水遭到污染的情况下,用沸石替代石英砂滤料可明显改善水质,在不增加处理构筑物的情况下,对给水处理工艺可起到强化作用关键词:沸石;吸附;强化过滤;浊度;氨氮;有机物中图分类号:P578.P974;TQ424.23;TQ425.1文献标识码:A作者简介:丁磊,男,1978年生,硕士,讲师,从事水处理技术教学与研究工作.E-mail:dllyan@ahut.edu.cn常规给水处理是通过混凝、沉淀、过滤、消毒过程对水中悬浮物、胶体和致病微生物进行处理。该工艺对未受污染的天然地表水而言十分有效,处理水可以达到国家生活饮用水卫生标准(GB5749-85)。但对于被污染水源,水中氨氮和有机成分增多,不少有机污染物对人体有急性或慢性、直接或间接的毒害作用,其中包括致癌、致畸和致突变作用。现有的传统水处理工艺对有机物和氨氮的去除效果较差,出水中二者含量仍然很高[1]。过滤一般是指以粒状滤料层截留水中悬浮物质从而使水获得澄清的工艺过程。滤池通常置于沉淀池之后,进水浊度一般在10NTU以下,滤出水浊度一般达到饮用水标准。石英砂是通常采用的滤料,但其比表面积较小,去除有机物的能力很低。沸石是一种天然廉价的多孔矿物质,与传统的砂滤料相比,具有比表面积大、表面粗糙、吸附性能强等优点,用于去除水中硬度、重金属及氟已有报导[2-3]。由于沸石独特的晶体结构,其内部不仅具有色散力,还有较强的静电力,沸石作为滤料具有截留水中悬浮物、吸附、离子交换等多重作用[4]。用沸石替代传统滤池中的砂滤料,强化传统水处理工艺,与其他方法相比,可以在不增加专门构筑物和处理设备的前提下改善水质,具有简单、经济、安全等优点,有重要的研究价值。本文在小试的基础上,对沸石和石英砂的过滤效果进行了中试试验对比,以期获得沸石强化过滤的基础数据,继而以沸石滤料进行了生产性试验研究,验证中试试验结果。1试验1.1中试试验1.1.1试验材料中试采用甘肃省白银斜发沸石,其化学组成与物化指标见表1。经破碎筛分后取0.80～1.20mm的颗粒作为滤料,用5%的氯化钠溶液进行活化。1.1.2实验装置与方法中试设在甘肃省某市在建水厂备用水库旁的地下式泵房内,将水库储水作为试验原水,利用其5m静压自流进入中试装置。中试采用两座直径φ=500mm,高3.0m的钢制圆形滤罐,其一填充沸石滤料,另一填充相同粒径石英砂滤料做对比试验,滤料层高度均为0.70m,如图1所示。在滤罐的不同高度上设有分层取样管(以滤料顶层为起点,每隔20cm设一取样管,共3个)、U型测第28卷第3期2008年9月矿物学报ACTAMINERALOGICASINICAVol.28,No.3Sept.,2008DOI:10.16461/j.cnki.1000-4734.2008.03.014表1白银斜发沸石化学组成和物化指标Table1.CompositionofandphysicalparametersforzeolitesproducedinBaiYin化学组成(wB/%)SiO2Al2O3CaOMgOFeOP2O5MnONa2OFeK2OCO2H2O其它70.0012.501.601.100.750.030.032.902.301.002.003.10微量物化指标比表面积密度堆积密度莫氏硬度粒径外观10.91m2/g2.16g/cm31.136g/cm34～50.03～2.00mm淡褐色单斜晶系高硅沸石注:地矿部甘肃省中心实验室检测结果.压管、观察孔等,进水流量和反冲洗流量采用转子流量计计量。由于水库中储水存放时间已较长,水中可能存在的一些污染物的浓度已经很低,为了检测分析方便,试验时通过加药管人工加入某些化学物质,以提高污染物浓度。图1中试试验流程图Fig.1.Flowdiagramofpilotscaletest.1.1.3研究内容(1)沸石滤料的水力特性及反冲洗性能:利用中试装置中U型测压管,观察沸石