沸石種類繁多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,具有吸附分離、離子交換、催化、耐酸堿、耐輻射和比重小等特點,但天然沸石孔穴易被其他雜質(zhì)阻塞,相互連通的程度較差,造成其吸附能力較差;通過對沸石進(jìn)行高溫活化處理,可以提高其水處理性能,因此活化后的沸石可以被用作吸附劑來去除水中的氨氮,重金屬離子以及某些陰離子污染物。

活化后的Zeolite其孔道連通性增強,孔隙率提高,有助于微生物的附著生長,可以將顆粒狀沸石用作曝氣生物濾池的濾料,由于顆粒狀沸石的形狀不規(guī)則,直接用作曝氣生物濾池的濾料,堆積過于密實,造成濾池水頭損失過大,曝氣不均勻,反沖洗周期短等缺點。對此,需要以天然斜發(fā)沸石為主要原料,添加粘合劑,成孔劑等制備出一種免燒型球型復(fù)合沸石生物濾料,該濾料孔隙率高,形狀規(guī)則,并能夠?qū)⒎惺奈胶碗x子交換性能與曝氣生物濾池的生物代謝功能有機結(jié)合起來,提高曝氣生物濾池處理污水的效果。

天然斜發(fā)沸石經(jīng)105-110 ℃下活化2 h后冷卻,入球磨機球磨制得沸石粉,過80目標(biāo)準(zhǔn)篩,按一定比例添加成孔劑、粘合劑,混合均勻后,噴霧加水,利用手動成球機滾動成球,形成粒徑3-5 m的規(guī)則球狀濾料,取出,入恒溫養(yǎng)護箱,保持溫度 25 ℃,濕度 99%,養(yǎng)護 3-7 d取出、漂洗,烘干后得成品。

對沸石進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訜?,可以使沸石結(jié)構(gòu)內(nèi)部的結(jié)合水及有機雜質(zhì)逸出,增加沸石的孔穴連通性,提高其吸附與離子交換性能,過高的溫度及過長的活化時間會造成沸石內(nèi)部孔洞坍塌而降低其吸附與離子交換性能;成孔劑添加量決定著復(fù)合沸石濾料的孔隙率的高低,但是過量的添加成孔劑勢必造成復(fù)合沸石濾料機械強度的降低;同時沸石粉的添加量決定著復(fù)合沸石濾料對氨氮的吸附容量。綜上所述,考慮活化溫度、活化時間,原料的配比3個因素作為實驗因子,以筒壓強度、顯氣孔率以及對氨氮的吸附容量三者作為實驗指標(biāo),進(jìn)行正交實驗。35%的粘合劑添加量為復(fù)合沸石濾料成型所必需的粘合劑用量,僅改變沸石粉與成孔劑的配比,使兩者的總量占總質(zhì)量的?65%。各因素與各水平的選擇具體如表?1所示。

掛膜啟動初期,陶粒曝氣生物濾池在運行對氨氮的去除率很低,而Zeolite濾料對氨氮的平均去除率為52.36%。并且在掛膜初期,陶粒不具備對氨氮的吸附與離子交換去除的能力,其氨氮去除率極低,而沸石濾料中沸石成分此時表現(xiàn)出對氨氮的吸附去除效果,在掛膜啟動初期就具有較高的氨氮去除率。并且通過微觀顯微鏡可知,沸石濾料的空穴與孔道內(nèi)部均被微生物填滿,因此沸石濾料在微生物掛膜方面要顯著的優(yōu)于陶粒。

總之,根據(jù)實驗可知,沸石濾料與陶粒相比,表面粗糙,具有更大的比表面積及更高孔隙率,沸石濾料BAF在掛膜啟動與穩(wěn)定運行階段,對氨氮的去除效果均優(yōu)于陶粒BAF,因此更適合作為曝氣生物濾池的載體。