【文章內(nèi)容簡介】 脂，其中用得最多 的是對水中有機(jī)污染物和臭味有較強(qiáng)吸附作用的疏水性物質(zhì) — 活性炭?；钚蕴浚?AC）具有豐富微孔結(jié)構(gòu)和表面憎水性，其對水中某些污染物有極強(qiáng)的親和力，是有效的去除方法。美國大多數(shù)水處理工作者認(rèn)為，活性炭吸附是從水中去除多種有機(jī)物的“最佳實(shí)用技術(shù)”，可作為其它深度處理技術(shù)的一個參照標(biāo)準(zhǔn)?；钚蕴靠山?jīng)濟(jì)有效的去除嗅、味、色度、氯化有機(jī)物、農(nóng)藥、放射性污染物及其它人工合成有機(jī)物?；钚蕴繎?yīng)用可以單獨(dú)采用，亦可以與其它方法組合使用而取得更佳效果。如活性炭與預(yù)氧化同時使用，可減少氯化有機(jī)物的生成量，此外還有生物活性炭等方法。水處理 中顆粒活性炭（ GAC）使用較多，并已發(fā)展為球形活性炭、浸透型活性炭、高分子涂層活性炭等多種類型。用活性炭做吸附劑去除水中污染物，雖能取得良好的效果，但其價格較貴，再生困難，對大部分極性短鏈含氧有機(jī)物，如甲醇、乙醇、甲醛、丙酮、甲酸等不能去除 [6]。人們開始研制高效、價廉的粘土吸附材料作為水處理吸附劑。粘土的比表面積大，低溫再生能力強(qiáng)，儲量豐富，但大量粘土投入混凝劑中也增加了沉淀池的排泥量，給生產(chǎn)運(yùn)行帶來了一定困難。目前這類吸附劑大多數(shù)仍處于研究階段，重點(diǎn)在于對其吸附性能和加工條件、表面改性等方面的探討，以期 提高吸附容量和吸附速率。 離子交換法 (ion exchange process)是液相中的離子和固相中離子間所進(jìn)行的的一種可逆性化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)液相中的某些離子較為離子交換固體所喜好時，便會被離子交換固體吸附，為維持水溶液的電中性，所以離子交換固體必須釋出等價離子回溶液中。 離子交換劑的種類很多，主要分為無機(jī)離子交換劑和有機(jī)離子 交換 劑。 離子交換法采用無機(jī)離子交換劑沸石作為交換樹脂，沸石具有對非離子氨的吸附作用和與離子氨的離子交換作用，它是一類硅質(zhì)的陽離子交換劑，成本低，對 ?4NH 有很強(qiáng)的選擇性。離子交換法具有投資省、工藝簡單、占地小、操作較為方便、溫度和毒物對脫氮率影響小等優(yōu)點(diǎn)，適用于中低濃度的氨氮廢水 (＜ 500mg/L)，對于高濃度的氨氮廢水，會因樹脂再生頻繁而造成操作困難。離子交換法去除率高，但再生液為高濃度氨氮廢水，仍需進(jìn)一步處理。常用的離子交換系統(tǒng)有三種類型：固定床、混合床、移動床。 （ 3） 膜過濾技術(shù) 蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ） 4 膜分離法是新興的高分離、濃縮、提純、凈化技術(shù)，是用天然或人工合成高分子薄膜做介質(zhì)，以外界能量或化學(xué)位差為推動力，對雙組分或多組分溶液進(jìn)行過濾 分離、分級提純和富集的物理處理方法。膜法在美國被 EPA推薦為最佳工藝之一，日本則把膜技術(shù)作為21世紀(jì)的基盤技術(shù)，并實(shí)施國家攻關(guān)項(xiàng)目“ 21 世紀(jì)水處理膜研究（ MAC21）”，專門開發(fā)膜凈水系統(tǒng) [7]。目前常見的膜法有：微濾、超濾、納濾、反滲透、電滲析、滲透蒸發(fā)、液膜及剛出現(xiàn)的毫微濾技術(shù)等。從膜濾法的功能上看，反滲透能有效的去除水中的農(nóng)藥、表面活性劑、消毒副產(chǎn)物、 THMs、腐殖酸和色度等。納濾膜用于分子量在 300— 1000 范圍內(nèi)的有機(jī)物質(zhì)的去除。而超濾和微濾膜可去除腐殖酸等大分子量（大于 1000）的有機(jī)物。因此， 膜濾技術(shù)是解決目前飲用水水質(zhì)不佳的有效途徑 [8]。膜法能去除水中膠體、微粒、細(xì)菌和腐殖酸等大分子有機(jī)物，但對低分子量含氧有機(jī)物如丙酮、酚類、酸、丙酸幾乎無效。把膜工藝進(jìn)一步應(yīng)用到給水處理中的障礙是：基建投資和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高，易發(fā)生堵塞，需要高水平的預(yù)處理和定期的化學(xué)清洗，還存在濃縮物處置的問題。然而，隨著清洗方式的改進(jìn)，膜堵塞和膜污染問題的改善以及各種膜價格的降低，相信在不久的將來，膜法一定會在給排水領(lǐng)域造成重大影響。 化學(xué)技術(shù) （ 1） 預(yù)氧化技術(shù) 預(yù)氧化技術(shù)是指向原水中加入強(qiáng)氧化劑，利用強(qiáng)氧化 劑的氧化能力，去除水中的有機(jī)污染物，提高混凝沉淀效果。常用的氧化劑有氯氣、臭氧和高錳酸鉀等。 臭氧氧化法是在水處理中受到普遍關(guān)注的氯消毒副產(chǎn)物對人體具有致命危害之后開始重視并廣泛采用的方法。臭氧（ O3）是應(yīng)用最廣泛的新型氧化劑。 高錳酸鉀預(yù)氧化可控制氯酚、 THMS 的生成，并有一定的色、嗅、味去除效果，對烯烴、醛、酮類化合物也有較好的去除能力。但經(jīng)高錳酸鉀氧化后的產(chǎn)物中，有些是堿基置換突變物前驅(qū)物，它們不易被后續(xù)工藝去除，當(dāng) Cl2 投量高時，前驅(qū)物轉(zhuǎn)化為致突變物，增加出水的致突變活性。 二氧化氯（ ClO2）可有 效破壞藻類、酚，改善水的色、嗅、味。二氧化氯是氧化劑，不是氯化劑，不會像 Cl2 那樣與水體中的有機(jī)物發(fā)生鹵代反應(yīng)而生成對人體有害的、致癌的有機(jī)鹵代物。有研究認(rèn)為，甚至 ClO2本身的氧化作用也能去除 THMS 的前體物。但是，往往由于氧化不徹底，一些小分子有機(jī)物更易生成三鹵甲烷。 （ 2） 光化學(xué)氧化法 光化學(xué)氧化法是在化學(xué)氧化和光輻射的共同作用下，使氧化反應(yīng)在速率和氧化能力上比單獨(dú)的化學(xué)氧化、輻射有明顯提高的一種水處理技術(shù)。光氧化法均以紫外光為輻射源，同時水中需預(yù)先投入一定量氧化劑如過氧化氫，臭氧或一些催化劑，如染 料、腐殖質(zhì)等。它對難降解而具有毒性的小分子有機(jī)物去除效果極佳，光氧化反應(yīng)使水中產(chǎn)生許多活性極高的自由基，這些自由基很容易破壞有機(jī)物結(jié)構(gòu)。屬于光化學(xué)氧化法的如光敏化氧化，光激發(fā)氧化，光催化氧化等 [9]。 光激發(fā)氧化法是以臭氧、過氧化氫、氧和空氣等作為氧化劑，將氧化劑的氧化作用和光化學(xué)輻射相結(jié)合，可產(chǎn)生氧化能力很強(qiáng)的自由基。紫外 — 臭氧聯(lián)用技術(shù)可以氧化臭氧所蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ） 5 不能氧化的微污染水中的有機(jī)物，如三氯甲烷、六氯苯、四氯化碳、苯，使之變成 CO2 和H2O，降低水中的致突變物活性，其氧化效果比單獨(dú)使用 UV 和 O3 要好。但是，紫外 — 臭氧工藝對有機(jī)物或 THMs 的去除能力還有待進(jìn)一步探討，而且該工藝費(fèi)用較高，還不容易推廣應(yīng)用。 光催化氧化法是在水中加入一定數(shù)量的半導(dǎo)體催化劑，它在紫外線輻射下也能產(chǎn)生強(qiáng)氧化能力的自由基，能氧化水中的有機(jī)物，常用的催化劑有 TiO2。該方法的強(qiáng)氧化性、對作用對象的無選擇性與最終可使有機(jī)物完全礦化的特點(diǎn)，使光催化氧化在飲用水深度處理方面具有較好的應(yīng)用前景。但是 TiO2粉末顆粒細(xì)微，不便加以回收，同傳統(tǒng)凈水工藝相比，光催化氧化處理費(fèi)用較高，設(shè)備復(fù)雜，近期內(nèi)推廣使用受到限制。光催化氧化投入實(shí)際應(yīng)用所需要解決的主要問 題是確定長期運(yùn)行過程中催化劑中毒情況及尋求理想的再生方法；解決催化劑的分離回收或固定化問題；反應(yīng)器的設(shè)計(jì)及提高光能利用率等?？梢灶A(yù)見，隨著研究的不斷深入，光催化氧化必將越來越得到重視 [10]。 光敏化降解主要的研究對象是水環(huán)境中的石油污染物直鏈烷烴。敏化劑能夠從直鏈烷烴的碳原子上奪取氫原子后生成羥基，在氧的作用下使其降解為酮、烯、醛、醇等。這些化合物均比烷烴更加容易被水環(huán)境中的微生物所降解。光敏化降解常用的敏化劑是蒽醌[11]。 光化學(xué)氧化法目前尚處于研制階段，由于運(yùn)行成本較大，尚難大規(guī)模的在生產(chǎn)中應(yīng)用，但 該項(xiàng)技術(shù)發(fā)展很快，在生產(chǎn)上的應(yīng)用將為期不遠(yuǎn)。 （ 3） 折點(diǎn)氯化法 折點(diǎn)氯化法是污水處理工程中脫氮的一種工藝。它是將氯氣通入廢水中達(dá)到某一點(diǎn)，在該點(diǎn)時水中游離氯含量較低，而氨的濃度降為零。當(dāng)氯氣通入量超過該點(diǎn)時，水中的游離氯就會增多。因此，該點(diǎn)稱為折點(diǎn)。該狀態(tài)下的氯化稱為折點(diǎn)氯化。折點(diǎn)氯化法除氨的機(jī)理為氯氣與氨反應(yīng)生成無害的氮?dú)?，其反?yīng)方程式為： +→ ++++，兩者重量比為 76： 1，為了保證完全反應(yīng)，一般氧化 1mg 氨氮需加 910mg 的氯氣。 pH值在 67 時為最佳反應(yīng)區(qū)間，接觸時間為 。氯化法的處理率達(dá) 90%100%，處理效果穩(wěn)定，不受水溫影響，投資較少，折點(diǎn)氯化法的缺點(diǎn)是加氯量大，費(fèi)用高，工藝過程中，每氧化 1mol 的氨氮會產(chǎn)酸 4mol，也就是說每氧化 1mg/L 的堿度 (以 CaCO3計(jì) )來中和產(chǎn)生的酸，從而增加了總?cè)芙夤腆w的含量，副產(chǎn)物氯胺和氯代有機(jī)物會造成二次污 染。 （ 4） 濕式催化氧化法 濕式催化氧化法是八十年代中期國際上發(fā)展起來的一種治理高濃度有機(jī)廢水的先進(jìn)環(huán)保技術(shù)（屬于物理化學(xué)方法），該技術(shù)的主 要原理是在一定壓力（ 28Mpa）和溫度（ 200280℃）下，經(jīng)空氣氧化使廢水中的有機(jī)物、氨分別氧化分解成 CO H2O 及 N2等無害物質(zhì)，達(dá)到凈化目的?？墒菇够瘡U水中 COD 和 NH3 N 的去除率分別達(dá) 99． 5％和99． 8％。工業(yè)廢水中含氮化合物的氨氮、氰化物、硫氰化物、有機(jī)氧化物等經(jīng)濕式催化氧化法處理后，最終生成 N CO SO42等。其反應(yīng)如下： NH3+3／ 4O2=3／ 2H2O+1／ 2N2 NH4SCN+7／ 2O2=N2+ H2O+H2SO4+CO 蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ） 6 生物法 生物脫氮處理法就是利用 微生物的新陳代謝功能，通過微生物的吸附、降解廢水中的有機(jī)污染物，將廢水中呈溶解、膠體以及微細(xì)懸浮狀態(tài)的有機(jī)物、有毒物等污染物質(zhì)，轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、無害的物質(zhì)的廢水處理方法。進(jìn)行生物脫 氮 可分為硝化－反硝化兩個步驟。硝化反應(yīng)是將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的過程，包括兩個基本反應(yīng)步驟 :由亞硝酸菌參與的將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽的反應(yīng) 。由硝酸菌參與的將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的反應(yīng)。亞硝酸菌和硝酸菌都是自養(yǎng)菌， 它們利用廢水中的碳源，通過與。 NH4+一 N 的氧化還原反應(yīng)獲得能量。反應(yīng)方程式如下 亞硝化 :2 NH4++3 O2→ 2 N02 +2H20+4 H+ 硝化 :2 NO2+O2→ 2 N03 硝化菌的適宜 pH值為 。最佳溫度為 35 C ,溫度對硝化菌的影響很大，溫度下降 10 0C，硝化速度下降一半 。DO 濃度 :23mg/L。 BODS 負(fù)荷 : kgBODs/(kgMLSS178。 d)。泥齡 35 d 以上。在缺氧條件下，由于兼性脫氮菌 (反硝化菌 )的作用，將硝化過程中產(chǎn)生的硝酸鹽或亞硝 酸鹽還原成 N 的過程，稱為反硝化。反硝化過程中的電子供體是各種各樣的有機(jī)底物 (碳源 )。以甲醇為碳源為例，其反應(yīng)式為 : 6 N03+2CH30H→ 6 N02 +2CO2+4 H20 6 NO2 +3 CH3OH→ 3 N2+3CO2+3 H2O +6 OH 反硝化菌的適宜 pH 值為 。最佳溫度為 30 C，當(dāng)溫度低于 10℃時，反硝化速度明顯下降，而當(dāng)溫度低至 3℃時，反硝化作用將停止 。DO 濃度 : BODS/TN35。生物脫氮法可去除多種含氮化合物，總氮去除率可達(dá) 70/ 95%，二次污染小且比較經(jīng)濟(jì)，因此在國內(nèi)外運(yùn)用最多。 新型生物脫氮法 近年來國內(nèi)外出現(xiàn)了一些全新的脫氮工藝，為高濃度氨氮廢水的脫氮處理提供了新的途徑。主要有短程硝化反硝化、好氧反硝化和厭氧氨氧化。 （ 1） 短程硝化反硝化 生物硝化反硝化是應(yīng)用最廣泛的脫氮方式。由于氨氮氧化過程中需要大量的氧氣，曝氣費(fèi)用成為這種脫氮方式的主要開支。短程硝化反硝化（將氨氮氧化至亞硝酸鹽氮即進(jìn)行反硝化），不僅可以節(jié)省氨氧化需氧量而且可以節(jié)省反硝化所需炭源。此外， pH和氨氮濃度等因素對脫氮類型具有重要影響。 （ 2） 厭氧氨氧化（ ANAMMOX）和全程自養(yǎng)脫氮 (CANON) 厭氧氨氧化是指在厭氧條件下氨氮以亞硝酸鹽為電子受體直接被氧化成氮?dú)獾倪^程。ANAMMOX 的生化反應(yīng)式為： NH4++NO2－→ N2↑ +2H2O ANAMMOX 菌是專性厭氧自養(yǎng)菌，因而非常適合處理含 NO2－、低 C/N 的氨氮廢水。與傳統(tǒng)工藝相比，基于厭氧氨氧化的脫氮方式工藝流程簡單，不需要外加有機(jī)炭源，防止二次污染，又很好的應(yīng)用前景。厭氧氨氧化的應(yīng)用主要有兩種： CANON 工藝和與中溫亞硝化蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ） 7 （ SHARON）結(jié)合，構(gòu)成 SHARONANAMMOX 聯(lián)合工藝。 CANON 工藝是在限氧的條件下，利用完全自養(yǎng)性微生物將氨氮和亞硝酸鹽同時去除的一種方法，從反應(yīng)形式上看，它是 SHARON 和 ANAMMOX 工藝的結(jié)合，在同一個反應(yīng)器中進(jìn)行。 (3) 好氧反硝化 傳統(tǒng)脫氮理論認(rèn)為，反硝化菌為兼性厭氧菌，其呼吸鏈在有氧條件下以氧氣為終末電子受體在缺氧條件下以硝酸根為終末電子受體。所以若進(jìn)行反硝化反應(yīng)，必須在缺氧環(huán)境下。近年來，好氧反硝化現(xiàn)象不斷被發(fā)現(xiàn)和報道，逐漸受到人們的關(guān)注。一些好氧反硝化菌已經(jīng)被分離出來，有些可以同時進(jìn)行好氧反硝化和異養(yǎng)硝化（如 Robertson 等分離、篩選出的 ）。這樣就可以在同一個反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)真正意義上的同步硝化反硝化，簡化了工藝流程，節(jié)省了能量。 在反硝化過程中會產(chǎn)生 N2O 是一種溫室氣體，產(chǎn)生新的污染，其相關(guān)機(jī)制研究還不夠深入，許多工藝仍在實(shí)驗(yàn)室階段，需要進(jìn)一步研究才能有效地應(yīng)用于實(shí)際工程中。另外，還有諸如全程自養(yǎng)脫氮工藝、同步硝化反硝化等工藝仍處在試驗(yàn)研究階段。 沸石礦物簡介 沸石的資源分布 從地質(zhì)學(xué)上講沸石的形成是在內(nèi)力地質(zhì)作用中形成于晚期低溫?zé)嵋弘A段。主要見于巖漿巖 （特別是基性火山巖）的裂縫或杏仁體中，與方解石﹑ 石髓﹑ 石英等共生。在外力地質(zhì)作用中，沸石礦物分布很廣，特別多見于有火山碎屑形成的沉積巖中。目前世界上已有美、日、獨(dú)聯(lián)體以及匈牙利等 40 多個國家發(fā)現(xiàn)了沸石礦床，礦床總數(shù)達(dá) 1 千個以上，集中分布在環(huán)太平洋地區(qū)和古地中海地區(qū)，僅以獨(dú)聯(lián)體和美國而言儲量就達(dá) 20億噸以上。日本沸石資源