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多年来,制革废水的处理主要集中在COD、铬、硫等方面,氨态氮指标在污水处理中并没有引起重视,在污水处理技术设计中往往被忽视。氨态氮浓度过高而导致的富营养等生态问题越来越被人们重视,氨态氮的处理迫在眉睫。
沸石是一种天然无毒、无味且对环境没有污染的吸附剂,对氨态氮具有很强的吸附性,在水源水、城市污水、生活污水、屠宰废水等的氨态氮处理方面已经有了较好的应用,而在制革废水氨态氮处理的应用方面报道很少。本论文对沸石用于处理制革废水中氨态氮的问题进行了一系列的研究。
(1)收集并测试了制革各工段的废水水质及水量。结果发现COD和有机氮的排放量远高于氨态氮。COD的排放主要集中于浸灰脱毛、脱灰软化、浸水和湿整理工段,氨态氮的排放主要集中于脱灰软化工段,有机氮的排放主要来自浸灰脱毛和脱灰软化工段。准备工段是污染物的主要产生阶段,其COD、有机氮和有机氮排放量占总污染物的85%以上。
(2)用活性污泥法处理各工段废水样,并监测不同时间水样的变化。结果表明:整个处理过程中,pH稳定在7~8;13h时,浸酸铬鞣废水的氨态氮去除率最高,为52.18%,浸灰脱毛废水的有机氮去除率最高,为66.07%;70h时,湿整理废水的氨态氮去除效果最好,去除率为78.24%,浸灰废水的有机氮去除效果最好,为38.97%。
(3)通过静态吸附试验确定了沸石对铵的吸附等温式。天然沸石的吸附等温式为q=1.4818C0.3221,R2=0.9548,合成沸石的吸附等温式为g=1.2750C0.5492,R2=0.9933。
(4)不同条件沸石吸附铵的试验结果表明,当温度从25℃升至35℃,沸石对铵的去除率提高3%~5%。合成沸石对铵的吸附速率要高于天然沸石。两种沸石均在pH=6时,吸附效果最好。含盐量对天然沸石的吸附效果影响较大,可使氨态氮去除率下降30%左右,而对合成沸石影响较小。Na2SO4对天然沸石的影响大于NaCl,对合成沸石则恰好相反。
(5)天然沸石改性试验的结果表明,低浓度的HCl、NaOH和NaCl的改性可提高沸石对铵的吸附。NaCl最佳改性条件为1.0~1.5mol/L NaCl,温度70℃,时间3h,改性沸石对铵的去除率达78%,比未改性时提高了15%。天然沸石对实际制革废水的去除率高于50%;而沸石改性后,去除率可提高15%~20%。
(6)沸石再生试验结果表明,NaOH和NaCl溶液对沸石的最佳再生浓度分别为0.5 mol/L和1.0mol/L。NaCl再生沸石的阳离子全交换容量高于NaOH再生沸石。