隨著飲用水源污染日益嚴重,原水突發性氨氮污染問題困擾著水廠的運行,原水中氨氮污染增加了消毒副產物的生成量及致突性,而傳統處理工藝不能有效去除氨氮和有機污染物。所以沸石水處理就顯得尤為重要了。
水是生命之源,也是影響社會經濟發展和生態環境改善的重要因素,而飲用水源的水質關系到人民的健康安全和社會的穩定。近幾十年來,隨著工業化迅速發展、城市化規模不斷擴大,人們在生活和生產過程中排放的生活污水和各種各樣的工業廢水超過天然水體的自凈容量,污染的天然水體流入水源地,引起飲用水源污染,趨勢相當嚴峻。不少地區飲用水源水質日益惡化,導致“水質性缺水”。
地表水體氨氮污染的來源廣泛,除主要來自于大量的未經處理的城市生活污水和工業廢水外,還有表土沉積巾的氮素等養分隨水土流失進入水體:農業生產中大量使用的氮肥等營養元素未被充分吸收利用后經地表徑流進入水體;另外,動物排泄物未作處理就排入水體,這些均是造成水體氨氮污染的來源。
沸石是巖石圈上部分布最廣的架狀硅酸鹽礦物之一,從古生代到新生代都有產出。它不僅可以在巖漿期后的熱液階段形成,而且在沉積成巖作用階段、表生作用(風化作用)階段、低級變質階段都可以生成。沸石得到廣泛的應用主要是因其特殊的物理化學性質,包括吸附性能、陽離子交換性能、催化性能和耐酸、耐熱、耐輻射性能等。
沸石去除氨氮主要是利用沸石對陽離子的選擇交換能力。由于沸石孔穴和孔道的直徑與氨氮微粒的直徑相當,故對NH4+具有很強的選擇吸附性能,沸石對溶液中NH4+的吸附,包括物理吸附過程和離子交換過程。物理吸附主要是由沸石表面的分子間作用力、靜電力等產生,與一般多孔性材料的吸附過程相同: 我國天然沸石的資源較為豐富,利用沸石去除氨氮成本低廉,具有較好的應用前景。
在水源污染較嚴重時,投加沸石粉法是將沸石粉投加到原水中,吸附水中的氨氮,然后通過后續的混凝沉淀加以去除的方法。投加沸石粉的基建與設備投資費用較低,使用靈活方便。在未來,有必要深入研究沸石粉最佳投加點和最優投加量范圍。在常規凈水工藝中,混凝、沉淀、過濾、消毒等每一個處理流程至關重要,前面的工藝對后續處理工藝影響甚大,并影響出水水質。混凝和沉淀的失效會造成濾池的砂濾層快速穿透,并會造成氯化消毒工藝產生對人體健康危害更大的消毒副產物。因此,沸石粉投加點的選擇主要考慮投加點要有充分的攪拌條件,使沸石粉與原水有良好的混合接觸,盡量延長與水體的接觸時間,充分利用粉末沸石的吸附能力,提高吸附率,盡量減小沸石粉對原有工藝的影響。