摘要：就沸(fei)石(shi)(shi)和石(shi)(shi)英(ying)(ying)砂濾(lv)(lv)料對黃河原水中的(de)(de)濁度、有機物(wu)、氨(an)氮(dan)的(de)(de)去除(chu)效(xiao)(xiao)果及過濾(lv)(lv)中的(de)(de)水頭損失情況進(jin)行了(le)對比試驗，結果表明(ming)(ming)，粒徑為0.5~2mm的(de)(de)沸(fei)石(shi)(shi)對水中氨(an)氮(dan)的(de)(de)去除(chu)效(xiao)(xiao)果明(ming)(ming)顯(xian)優于同粒徑的(de)(de)石(shi)(shi)英(ying)(ying)砂，對濁度、有機物(wu)的(de)(de)穩定去除(chu)效(xiao)(xiao)果與石(shi)(shi)英(ying)(ying)砂基本相(xiang)同，且水頭損失小、運(yun)行周期(qi)長是適宜的(de)(de)新型濾(lv)(lv)料。

除可作為離(li)子交換劑(ji)用于水處理之外，沸(fei)石還以其比表(biao)面積大(da)、吸附能力強、表(biao)面粗糙等特點(dian)而用作濾料，故了解其過濾性能極具現實意(yi)義(yi)。

1 原水水質(zhi)

試驗原水為黃河水，其水質見表1。

表1 原水(shui)水(shui)質

2 試驗裝置

試(shi)驗(yan)裝置(zhi)及流程見圖1。

試驗(yan)采(cai)用下向流(liu)方式運(yun)行(xing)。沸石、石英(ying)砂過濾(lv)器均(jun)(jun)采(cai)用內徑為100mm，高為2m的有機(ji)玻璃柱，濾(lv)料(liao)粒徑均(jun)(jun)為0.5~2mm，濾(lv)層高度均(jun)(jun)為1.2m，每隔10cm設一測壓管。所用的天然沸石已經鹽洗、干(gan)燥(zao)處(chu)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(yan)采用簡(jian)單(dan)的水反沖洗方式，反沖時濾床膨脹率(lv)達50%，并維持10min。

3 結果及討論

進行了(le)加(jia)(jia)藥(yao)和不加(jia)(jia)藥(yao)兩(liang)組直接過濾(lv)試(shi)驗。試(shi)驗前分別(bie)采用硫(liu)酸鋁(lv)、堿式(shi)氯化鋁(lv)、PAM等混凝劑做了(le)混凝燒杯試(shi)驗選取硫(liu)酸鋁(lv)為(wei)混凝劑投(tou)加(jia)(jia)量為(wei)15mg/L。

3.1 對濁度(du)的去(qu)除(chu)

不(bu)加藥(yao)直(zhi)接過濾時，在一(yi)個過濾周(zhou)期內砂濾與沸石對濁度的去除(chu)情況見(jian)圖2。

由圖2可知(zhi)，在相同的(de)(de)(de)過(guo)濾條件下，天然沸石(shi)對濁度的(de)(de)(de)穩定去(qu)除效(xiao)果(guo)與石(shi)英(ying)砂(sha)(sha)相差不大，但其過(guo)濾周期約為石(shi)英(ying)砂(sha)(sha)的(de)(de)(de)兩倍。若采用硫(liu)酸鋁為混凝劑正常運行時二者的(de)(de)(de)出(chu)水濁度都能控制在3NTU以下。試驗中(zhong)(zhong)可觀察到過(guo)濾的(de)(de)(de)前3h內(nei)石(shi)英(ying)砂(sha)(sha)的(de)(de)(de)效(xiao)果(guo)略優，這可能是因為在石(shi)英(ying)砂(sha)(sha)的(de)(de)(de)粒度分布中(zhong)(zhong)細(xi)砂(sha)(sha)占優勢。

3.2 對(dui)有機物的(de)去(qu)除

沸石對有機物的去除效果略優于石英砂，前者對COD_Mn的去除(chu)率為(wei)10%~15%，而后者約為(wei)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(de)去除率則很低（約為8%）。

3.4 水頭損(sun)失

在(zai)過(guo)濾(lv)過(guo)程中，由于(yu)污(wu)染物顆粒的滯留(liu)水(shui)(shui)(shui)頭(tou)損(sun)失(shi)隨時(shi)(shi)間的延長(chang)(chang)而(er)變大，并(bing)(bing)且隨濾(lv)料粒徑(jing)、過(guo)濾(lv)速率(lv)和(he)濾(lv)料孔隙率(lv)的不同而(er)變化(hua)。與石(shi)英(ying)砂過(guo)濾(lv)相比，沸石(shi)的水(shui)(shui)(shui)力特性較好。不加藥時(shi)(shi)沸石(shi)和(he)石(shi)英(ying)砂濾(lv)層的阻力變化(hua)情(qing)況(kuang)(kuang)見(jian)圖4。試驗表(biao)明，在(zai)原水(shui)(shui)(shui)濁(zhuo)度為(wei)35NTU、濾(lv)速為(wei)10m/h的情(qing)況(kuang)(kuang)下，沸石(shi)在(zai)過(guo)濾(lv)開始后5h內總(zong)水(shui)(shui)(shui)頭(tou)損(sun)失(shi)不超過(guo)9kPa，而(er)同期內砂濾(lv)的水(shui)(shui)(shui)頭(tou)損(sun)失(shi)已(yi)經超過(guo)15kPa，此時(shi)(shi)需要停止運(yun)行并(bing)(bing)進行反沖。這是因(yin)為(wei)沸石(shi)的孔隙率(lv)大、孔徑(jing)分布合理而(er)使深(shen)層濾(lv)料的截污(wu)能力可以(yi)得到(dao)充(chong)分發揮，故過(guo)濾(lv)周期更長(chang)(chang)、產水(shui)(shui)(shui)量更大。

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(tong)過對(dui)(dui)比試(shi)驗研究了沸(fei)石和石英砂直(zhi)接過濾對(dui)(dui)水中(zhong)濁度、有機物、氨(an)氮(dan)的(de)去(qu)(qu)除效果及(ji)過濾中(zhong)的(de)水頭損(sun)失(shi)情況(kuang)，結果表明，粒徑為0.5~2mm的(de)沸(fei)石對(dui)(dui)濁度、有機物的(de)去(qu)(qu)除效果與同粒徑的(de)石英砂相比差別不大，但對(dui)(dui)水中(zhong)氨(an)氮(dan)的(de)去(qu)(qu)除效果明顯(xian)優(you)于石英砂，且水頭損(sun)失(shi)小(xiao)、運(yun)行周期長(chang)、是(shi)適宜的(de)新型濾料。