吸附-混凝技術(shù)對(duì)廢水中氮的去除效果研究

何斯妙

摘 ?????要：采用吸附-混凝技術(shù)對(duì)含氮廢水進(jìn)行處理，并以廢水中T-N和NH3-N的去除率為研究對(duì)象，對(duì)吸附劑的種類及加量、pH值、PAC和PAM加量進(jìn)行篩選;實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，相比于活性炭和硅藻土，改性硅藻土的吸附性能較好，T-N和NH3-N的去除率可達(dá)63.15%和42.16%;同時(shí)對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，當(dāng)pH值為8、改性硅藻土加量為100 mg/L、PAC加量為60 mg/L、PAM的最佳加量為0.6 mg/L時(shí)，可以使T-N和NH3-N的去除率分別達(dá)到65.16%和41.56%。

關(guān) ?鍵 ?詞：吸附;混凝;改性硅藻土;除氮

中圖分類號(hào)：X 703 ????????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： ???????文章編號(hào)： 1671-0460（2019）08-1748-04

Abstract： The adsorption-coagulation technology was used to treat nitrogen-containing wastewater， and taking the removal rate of T-N and NH3-N in wastewater as research object， the type and amount of adsorbent， pH， PAC and PAM dosages were determined. The screening results showed that the adsorption performance of modified diatomite was better than that of activated carbon and diatomaceous earth. The removal rates of TN and NH3-N reached 63.15% and 42.16%. At the same time， the process parameters were optimized. When the pH value was 8， the modified diatomite dosage was 100 mg/L， the PAC dosage was 60 mg/L， and the optimum amount of PAM was 0.6 mg/L， the removal rates of TN and NH3-N reached 65.16% and 41.56%， respectively.

Key words： Adsorption; Coagulation; Modified diatomite; Nitrogen removal

隨著工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，資源的開發(fā)利用程度也越來越大，大量的生活污水與工業(yè)污水被排入到周圍的環(huán)境中，廢水中的大量氮、磷等污染物使得周圍水體富營養(yǎng)化，導(dǎo)致環(huán)境惡化，影響到了周圍人類的生活。因此，對(duì)于水體中的大量含氮污染物進(jìn)行合理有效的去除成為當(dāng)前的主要任務(wù)[1-3]。

廢水中的氮主要以合氮有機(jī)物、氨、硝酸鹽及亞硝酸鹽等形式存在，常用的處理方式主要有生物硝化與反硝化法，吸附法等，而生物消化與反硝化技術(shù)的處理周期較長，相比之下，吸附法處理手段簡單、快速，被較多的學(xué)者用于廢水中氮的去除[4-7]。趙雅萍等[8]利用鈣型沸石對(duì)氨氮進(jìn)行吸附處理，研究發(fā)現(xiàn)該吸附主要是是吸熱過程，其飽和吸附容量是46.29 mg/g，且具有較好的再生效果，吸附吸附容量的標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為6.34%和6.59%。張璐等[9]發(fā)現(xiàn)天然沸石對(duì)煤化工廢水中的氨氮有較好的去除效果，且堿改性后的沸石吸附性能明顯提高，同時(shí)利用鹽酸溶液在高溫條件下解吸飽和天然沸石，可使沸石的吸附能力得以再生。同時(shí)，相對(duì)于生物法的處理價(jià)格，一些天然吸附劑的價(jià)格較為便宜且吸附性能較佳[10，11]。本文主要基于吸附法對(duì)廢水中氮的去除效果，將吸附技術(shù)與混凝技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行綜合，利用吸附劑的吸附性與混凝藥劑的混凝效果對(duì)廢水中的氮的去除進(jìn)行研究。

1 ?實(shí)驗(yàn)部分

1. 1 ?實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)主要藥品：活性炭、硅藻土、改性硅藻土、聚合氯化鋁（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM）、鹽酸、氫氧化鈉等。

實(shí)驗(yàn)水樣取自某污水處理廠的二級(jí)出水，水質(zhì)分析如表1所示。

1.2 ?實(shí)驗(yàn)方法

取500 mL的含氮水樣于燒杯中，加入一定含量的吸附藥劑攪拌一定時(shí)間，然后加入一定量的混凝藥劑進(jìn)行混凝處理，并測定混凝處理后水樣的透光率和氮去除率，篩選出最佳的實(shí)驗(yàn)條件。

1.3 ?檢測方法

本實(shí)驗(yàn)中總氮的檢測方法采用過硫酸鉀氧化紫外分光光度法;氨氮的檢測方法采用納氏試劑光度法;濁度采用STZB型濁度儀測定。

2 ?結(jié)果與討論

2.1 ?活性污泥的分析

2.1.1 ?吸附劑對(duì)含氮廢水的處理效果影響

將活性炭、改性硅藻土與硅藻土以100 mg/L的加量分別加入到500 mL的廢水水樣內(nèi)，攪拌40 min后進(jìn)行混凝處理，并以處理后水樣中氮含量的去除率為考察指標(biāo)，篩選出最佳的吸附劑種類。

由圖1可以看出，對(duì)廢水直接進(jìn)行混凝處理后，對(duì)T-N的去除效果較差，僅為29.2%，NH3-N的去除效果也僅為15.59%;這可能是由于PAC水解后形成了帶正電的膠體顆粒，其對(duì)廢水中的部分NO3-與NO2-的吸附作用較差，且對(duì)有機(jī)氮的吸附更差，使得水中的T-N和NH3-N的去除效果較差。

而利用吸附劑對(duì)廢水進(jìn)行吸附后，再混凝處理，明顯有利于廢水中T-N和NH3-N的去除，同時(shí)發(fā)現(xiàn)，相比于活性炭和硅藻土的吸附效果，經(jīng)改性土吸附-混凝處理后，T-N和NH3-N的去除效果更佳，分別為63.15%和42.16%。這是添加吸附劑后，吸附劑表面具有較多的吸附孔道，有利于吸附;同時(shí)，在廢水中均勻分散后，改性硅藻土形成的膠體顆粒增強(qiáng)了對(duì)廢水中氮的吸附作用[10，12]。綜合考慮，本實(shí)驗(yàn)利用改性硅藻土作為吸附劑對(duì)廢水進(jìn)行吸附-混凝處理。

2.2 ?吸附劑加量對(duì)廢水中氮的去除處理效果影響

在廢水中分別加入50、100、150、200、250 mg/L的改性硅藻土，攪拌40 min后進(jìn)行混凝處理，并以處理后水樣中氮含量的去除率為考察指標(biāo)，篩選出最佳的吸附劑加量。

由圖2可知，隨著改性硅藻土加量的增大，廢水中T-N和NH3-N的去除率呈現(xiàn)出先增大，后穩(wěn)定的趨勢，當(dāng)改性硅藻土的加量為100 mg/L時(shí)，T-N和NH3-N的去除率達(dá)到最大，分別為63.15%和42.16%。

但繼續(xù)增大改性硅藻土加量時(shí)，T-N和NH3-N的去除效果不佳，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能是，當(dāng)改性硅藻土加量達(dá)到一定的量時(shí)，硅藻土吸附呈現(xiàn)出飽和狀態(tài)，產(chǎn)生了“膠體保護(hù)”現(xiàn)象，隨著改性硅藻土加量的增大，對(duì)水中的T-N和NH3-N的去除效果較弱且有所降低[10，12]。因此，綜合考慮，本實(shí)驗(yàn)中改性硅藻土的加量選擇為100 mg/L。

2.3 ?pH值的變化對(duì)廢水中氮的去除處理效果影響

調(diào)節(jié)原水的pH值，加入改性硅藻土對(duì)廢水進(jìn)行吸附處理，再加入混凝藥劑后進(jìn)行混凝處理，并以處理后水樣中氮含量的去除率為考察指標(biāo)，篩選出最佳的吸附劑加量。

由圖3可知，調(diào)節(jié)原水的pH值后，隨著pH值的增大，廢水中T-N和NH3-N的去除率呈現(xiàn)出先增大后降低的變化，當(dāng)pH值為8時(shí)，T-N的去除率可達(dá)64.29%，而NH3-N的去除率也達(dá)到42.06%。但是pH值在較低和較高時(shí)，會(huì)影響T-N和NH3-N的去除率，吸附-混凝效果較差。這可能是pH值在較低或較高時(shí)，影響了吸附劑的表面電荷和其它化學(xué)性質(zhì)，從而影響吸附劑的吸附性能，同時(shí)，在較低的pH值下，混凝效果相對(duì)較差，也會(huì)導(dǎo)致T-N和NH3-N的去除效果較弱[13]。因此，本實(shí)驗(yàn)在對(duì)廢水進(jìn)行處理時(shí)，pH選擇為8。

2.4 ?PAC加量對(duì)廢水中氮的去除處理效果影響

調(diào)節(jié)廢水的pH值為8，利用改性硅藻土對(duì)廢水進(jìn)行吸附處理后，再加入一定量的PAC和PAM對(duì)其進(jìn)行混凝處理，并以處理后水樣中氮含量的去除率為考察指標(biāo)，篩選出最佳的吸附劑加量。由圖4可知，對(duì)廢水采用吸附-混凝處理后，廢水中的T-N和NH3-N的去除率隨著PAC加量的增大呈現(xiàn)出一定的變化。

隨著PAC加量的增大，T-N的去除率呈現(xiàn)出增大的趨勢，當(dāng)PAC加量為60 mg/L時(shí)，T-N的去除率為65.16%，NH3-N的去除率也達(dá)到41.56%。之后PAC加量的增大對(duì)T-N和NH3-N的去除率影響不大，這是由于PAC的水解形成了帶正電荷的膠體顆粒，具有一定的吸附作用，同時(shí)，PAC的混凝作用，有利于吸附劑的混凝，降低廢水的濁度，過大的PAC加量會(huì)導(dǎo)致其濁度較大，透光性較差[12，13]。因此綜合考慮后，本實(shí)驗(yàn)中PAC的最佳加量為60 mg/L。

2.5 ?PAM加量對(duì)廢水中氮的去除處理效果影響

調(diào)節(jié)廢水的pH值為8，利用改性硅藻土對(duì)廢水進(jìn)行吸附處理后，再加入60 mg/L的PAC和一定量PAM后對(duì)其進(jìn)行混凝處理，并以處理后水樣中氮含量的去除率為考察指標(biāo)，篩選出最佳的吸附劑加量。

由圖5可以看出，廢水經(jīng)吸附-混凝后，隨著PAM添加量的增大，廢水中的T-N的去除率逐漸增大，在PAM加量為0.6時(shí)，T-N的去除率為65.16%，之后增大PAM加量，T-N的去除率變化不大。

這是由于PAM的加入能使被中和的膠體顆粒和一些很細(xì)小的膠體粒迅速吸附和橋聯(lián)，從而形成絮體，進(jìn)一步提高降低處理后水的濁度。同時(shí)，形成的絮體沉淀物也會(huì)吸附部分有機(jī)氮，從而促進(jìn)廢水中氮的去除[12，13]。因此，本實(shí)驗(yàn)PAM的最佳加量為0.6 mg/L。

3 ?結(jié) 論

（1）利用活性炭、硅藻土和改性硅藻土對(duì)含氮廢水進(jìn)行吸附處理發(fā)現(xiàn)，改性硅藻土的吸附性能較好，T-N和NH3-N的去除率可達(dá)63.15%和42.16%

（2）對(duì)含氮廢水進(jìn)行吸附-混凝處理，并對(duì)處理工藝進(jìn)行優(yōu)化，當(dāng)pH值為8、改性硅藻土加量為100 mg/L、PAC加量為60 mg/L、PAM的最佳加量為0.15 mg/L時(shí)，可以使T-N和NH3-N的去除率分別達(dá)到65.16%和41.56%。

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