除可作为离子交换剂用于水处理之外,沸石还以其比表面积大、吸附能力强、表面粗糙等特点而用作滤料,故了解其过沸石滤料性能极具现实意义。

1、原水水质

试验原水为黄河水,其水质见表1。

沸石滤料对黄河原水的处理-国投盛世

2、试验

采用下向流方式运行。沸石、石英砂过滤器均采用内径为100mm、高为2m的有机玻璃柱,滤料粒径均为0.5~2mm,滤层高度均为1.2m,每隔10cm设一测压管。所用的天然沸石已经盐洗、干燥处理。

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进水流量由流量计控制。采用恒水头过滤方式,水力负荷为10m3Π(m2·h)。

试验采用简单的水反冲洗方式,反冲时滤床膨胀率达50%,并维持10min。

3、结果及讨论

进行了加药和不加药两组直接过滤试验。试验前分别采用硫酸铝、碱式氯化铝、PAM等混凝剂做了混凝烧杯试验,最终选取硫酸铝为混凝剂,投加量为15mgΠL。

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1对浊度的去除

不加药直接过滤时,在一个过滤周期内砂滤与沸石对浊度的去除情况见图2。

由图2可知,在相同的过滤条件下,天然沸石对浊度的稳定去除效果与石英砂相差不大,但其过滤周期约为石英砂的两倍。若采用硫酸铝为混凝剂,正常运行时二者的出水浊度都能控制在3NTU以下。试验中可观察到过滤的前3h内石英砂的效果略优,这可能是因为在石英砂的粒度分布中细砂占优势。

2对有机物的去除

沸石对有机物的去除效果略优于石英砂,前者对CODMn的去除率为10%~15%,而后者约为8%。

3NH3-N的去除

图3表明沸石对NH3-N的去除效果明显优于石英砂。在运行开始时,沸石床对NH3-N的去除率可达95%,但随着时间的延长去除效果逐渐下降,运行5h左右时去除率降至55%,并可维持相当长的时间。而砂滤对NH3-N的去除率则很低(约为8%)。

4水头损失

在过滤过程中,由于污染物颗粒的滞留,水头损失随时间的延长而变大,并且随滤料粒径、过滤速率和滤料孔隙率的不同而变化。与石英砂过滤相比,沸石的水力特性较好。不加药时沸石和石英砂滤层的阻力变化情况见图4。试验表明,在原水浊度为35NTU、滤速为10mΠh的情况下,沸石在过滤开始后5h内总水头损失不超过9kPa,而同期内砂滤的水头损失已经超过15kPa,此时必须停止运行并进行反冲。这是因为沸石的孔隙率大、孔径分布合理而使深层滤料的截污能力可以得到充分发挥,故过滤周期更长、产水量更大。

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一个运行周期结束后,可用水反冲沸石床,控制膨胀率为50%并维持10min。反冲后沸石去除浊度和有机物的能力得到了恢复,但交换、吸附氨氮的能力显著下降,必须经过再生才能继续发挥作用[可采用Ca(OH)2、NaCl湿法再生]。

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4、结语

通过对比试验研究了沸石和石英砂直接过滤对水中浊度、有机物、氨氮的去除效果及过滤中的水头损失情况,结果表明,粒径为0.5~2mm的沸石对浊度、有机物的去除效果与同粒径的石英砂相比差别不大,但对水中氨氮的去除效果明显优于石英砂,且水头损失小、运行周期长,是适宜的新型滤料。