吸附-混凝技術(shù)對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)對含氮廢水進行處理，并以廢水中T-N和NH3-N的去除率為研究對象，對吸附劑的種類及加量、pH值、PAC和PAM加量進行篩選;實驗結(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63.15%和42.16%;同時對工藝參數(shù)進行了優(yōu)化，當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，可以使T-N和NH3-N的去除率分別達到65.16%和41.56%。

關 ?鍵 ?詞：吸附;混凝;改性硅藻土;除氮

中圖分類號：X 703 ????????文獻標識碼： ???????文章編號： 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，導致環(huán)境惡化，影響到了周圍人類的生活。因此，對于水體中的大量含氮污染物進行合理有效的去除成為當前的主要任務[1-3]。

廢水中的氮主要以合氮有機物、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，被較多的學者用于廢水中氮的去除[4-7]。趙雅萍等[8]利用鈣型沸石對氨氮進行吸附處理，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，吸附吸附容量的標準偏差分別為6.34%和6.59%。張璐等[9]發(fā)現(xiàn)天然沸石對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，相對于生物法的處理價格，一些天然吸附劑的價格較為便宜且吸附性能較佳[10，11]。本文主要基于吸附法對廢水中氮的去除效果，將吸附技術(shù)與混凝技術(shù)的優(yōu)點進行綜合，利用吸附劑的吸附性與混凝藥劑的混凝效果對廢水中的氮的去除進行研究。

1 ?實驗部分

1. 1 ?實驗材料

實驗主要藥品：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。

實驗水樣取自某污水處理廠的二級出水，水質(zhì)分析如表1所示。

1.2 ?實驗方法

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間，然后加入一定量的混凝藥劑進行混凝處理，并測定混凝處理后水樣的透光率和氮去除率，篩選出最佳的實驗條件。

1.3 ?檢測方法

本實驗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，篩選出最佳的吸附劑種類。

由圖1可以看出，對廢水直接進行混凝處理后，對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，其對廢水中的部分NO3-與NO2-的吸附作用較差，且對有機氮的吸附更差，使得水中的T-N和NH3-N的去除效果較差。

而利用吸附劑對廢水進行吸附后，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，在廢水中均勻分散后，改性硅藻土形成的膠體顆粒增強了對廢水中氮的吸附作用[10，12]。綜合考慮，本實驗利用改性硅藻土作為吸附劑對廢水進行吸附-混凝處理。

2.2 ?吸附劑加量對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，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，當改性硅藻土的加量為100 mg/L時，T-N和NH3-N的去除率達到最大，分別為63.15%和42.16%。

但繼續(xù)增大改性硅藻土加量時，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，當改性硅藻土加量達到一定的量時，硅藻土吸附呈現(xiàn)出飽和狀態(tài)，產(chǎn)生了“膠體保護”現(xiàn)象，隨著改性硅藻土加量的增大，對水中的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，本實驗中改性硅藻土的加量選擇為100 mg/L。

2.3 ?pH值的變化對廢水中氮的去除處理效果影響

調(diào)節(jié)原水的pH值，加入改性硅藻土對廢水進行吸附處理，再加入混凝藥劑后進行混凝處理，并以處理后水樣中氮含量的去除率為考察指標，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pH值為8時，T-N的去除率可達64.29%，而NH3-N的去除率也達到42.06%。但是pH值在較低和較高時，會影響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，影響了吸附劑的表面電荷和其它化學性質(zhì)，從而影響吸附劑的吸附性能，同時，在較低的pH值下，混凝效果相對較差，也會導致T-N和NH3-N的去除效果較弱[13]。因此，本實驗在對廢水進行處理時，pH選擇為8。

2.4 ?PAC加量對廢水中氮的去除處理效果影響

調(diào)節(jié)廢水的pH值為8，利用改性硅藻土對廢水進行吸附處理后，再加入一定量的PAC和PAM對其進行混凝處理，并以處理后水樣中氮含量的去除率為考察指標，篩選出最佳的吸附劑加量。由圖4可知，對廢水采用吸附-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PAC加量為60 mg/L時，T-N的去除率為65.16%，NH3-N的去除率也達到41.56%。之后PAC加量的增大對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，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加量會導致其濁度較大，透光性較差[12，13]。因此綜合考慮后，本實驗中PAC的最佳加量為60 mg/L。

2.5 ?PAM加量對廢水中氮的去除處理效果影響

調(diào)節(jié)廢水的pH值為8，利用改性硅藻土對廢水進行吸附處理后，再加入60 mg/L的PAC和一定量PAM后對其進行混凝處理，并以處理后水樣中氮含量的去除率為考察指標，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，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小的膠體粒迅速吸附和橋聯(lián)，從而形成絮體，進一步提高降低處理后水的濁度。同時，形成的絮體沉淀物也會吸附部分有機氮，從而促進廢水中氮的去除[12，13]。因此，本實驗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含氮廢水進行吸附處理發(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63.15%和42.16%

（2）對含氮廢水進行吸附-混凝處理，并對處理工藝進行優(yōu)化，當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，可以使T-N和NH3-N的去除率分別達到65.16%和41.56%。

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