4种填料对氨氮的吸附效果
污水处理填料
污水处理填料污水处理填料是用于污水处理过程中的一种重要材料，它可以有效地去除污水中的污染物，提高水质。
下面将详细介绍污水处理填料的标准格式文本。
一、引言部份：污水处理填料是一种用于污水处理的填料材料，具有良好的去除污染物和提高水质的效果。
本文将介绍污水处理填料的种类、特点、应用范围等方面的内容，以期为污水处理工程提供参考。
二、污水处理填料的种类：1. 生物膜填料：生物膜填料是一种常用的污水处理填料，其表面具有大量的微生物附着层，可以通过微生物的降解作用去除污水中的有机物质。
常见的生物膜填料有生物陶瓷填料、生物滤球等。
2. 吸附填料：吸附填料是一种能够吸附污水中的溶解性有机物质和重金属离子的材料。
常见的吸附填料有活性炭、陶瓷颗粒、树脂球等。
3. 过滤填料：过滤填料是一种通过物理过滤作用去除污水中的悬浮物质和颗粒物质的材料。
常见的过滤填料有石英砂、煤炭颗粒、玻璃纤维等。
三、污水处理填料的特点：1. 高效去除污染物：污水处理填料具有较大的比表面积和孔隙结构，能够提供更多的附着面积，从而增加污染物的接触机会，提高去除效率。
2. 耐腐蚀性强：污水处理填料通常使用耐酸碱、耐高温的材料制成，能够在恶劣环境下长期稳定运行，具有较强的耐腐蚀性。
3. 使用寿命长：污水处理填料具有较高的物理强度和耐久性，能够经受长期的使用和水流冲击，减少更换和维护成本。
4. 结构稳定性好：污水处理填料的结构稳定性好，不易变形和阻塞，能够保持良好的通水性能，确保污水处理效果。
四、污水处理填料的应用范围：污水处理填料广泛应用于城市污水处理厂、工业废水处理厂、农村污水处理站等各类污水处理工程中。
其主要作用是去除污水中的有机物质、悬浮物质和重金属离子，提高水质。
五、污水处理填料的性能测试：为了确保污水处理填料的质量和性能，需要进行一系列的性能测试。
常见的测试项目包括比表面积测定、孔隙率测定、耐腐蚀性测试等。
六、结论：污水处理填料是一种重要的污水处理材料，具有高效去除污染物、耐腐蚀性强、使用寿命长和结构稳定性好等特点。
四种填料对氨氮的吸收效果
J. Lake Sci.(湖泊科学), 2008, 20(6): 755-760 . E-mail: jlakes@ 2008 by Journal of Lake Sciences4 种填料对氨氮的吸附效果*金相灿1, 贺 凯1,2, 卢少勇1, 胡小贞1, 李胜男2(1: 中国环境科学研究院湖泊生态环境创新基地, 国家环境保护湖泊污染控制重点实验室, 北京 100012) (2: 吉林建筑工程学院市政与环境工程学院, 长春 130021) 摘 要: 氮是引发湖泊富营养化的重要元素之一, 湖泊外源和内源氮的去除对湖泊富营养化的控制非常关键, 其中填料对氨氮的去除是湖泊外源控制的重要途径. 研究了4种填料(天然沸石,陶粒,蛭石和土壤)对氨氮的吸附行为,填料去除氨氮的主 要途径以及溶液中pH值和温度对氨氮去除率的影响. 结果表明沸石对氨氮的吸附效果明显, 蛭石次之, 土壤与陶粒效果较差. 沸石去除氨氮的途径以离子交换作用为主, 物理吸附作用很小; 陶粒,土壤和蛭石3种填料的离子交换作用和物理吸附作用的 效果相当. 4种填料的吸附量在温度为15-35℃内均随温度的升高而减小, 在pH值为3-9范围内随pH值升高而增大, 振荡6h均 达到吸附平衡. 关键词: 填料; 氨氮; 吸附; 解吸; 影响因素Adsorption effect of ammonia by four fillingsJIN Xiangcan1, HE Kai1,2, LU Shaoyong1, HU Xiaozhen1 & LI Shengnan2(1: State Environmental Protection Key Laboratory for Lake Pollution Control, Research Center of Lake Environment, Chinese Research Academy of Environment Sciences, Beijing 100012, P.R.China) (2: College of Environmental and Natural Resources, Jilin University, Changchun 130021, P.R.China)Abstract: Nitrogen is one kind of important elements related to eutrophication of lakes. The removal of exterior pollution source and interior pollution source is significant for eutrophication control of lakes. Ammonia removal by fillings is an important ways for the control of exterior pollution source of lakes. The ammonia adsorption behavior of four kinds of fillings, such as savageness zeolite, haydite, vermiculite and soil were investigated. The main way of ammonia removal by fillings, the effects of solution pH and temperature on removal rate of ammonia were observed. The results indicated that there were significant differences between zeolite and other fillings, and the sorption efficiency in the order were zeolite, vermiculi, soil and haydite. The ion exchange function is the main way of removing ammonia by zeolite, zeolite has the worst sorption ability, whereas other three fillings have almost the same sorption and ion exchange capacities. In addition, adsorption capacities of these four fillings decreased as temperature increased between 15-35℃; as the pH values increased at the range of 3-9 the adsorption capacities of these four fillings increase too. All adsorption experiments reached equilibrium within six hours. Keywords: Fillings; ammonia; adsorption; desorption; relevant factors湖泊等水环境的富营养化给人类带来环境,生态和经济等方面的诸多损失, 富营养化的原因和控制 途径引起了世界各国的强烈关注, 我国针对水环境的富营养化问题已经开展了大量的工作. 氮是引发湖 泊富营养化的重要元素之一, 然而人类活动引起的输入湖泊的氮负荷总量仍呈增加趋势, 湖泊外源和内 源氮的去除对湖泊富营养化的控制非常关键, 许多入湖河流中的氨氮浓度普遍较高, 填料对氨氮的去除 是湖泊外源控制的重要途径. 人工湿地作为一种生态处理系统广泛应用于各种污水处理与生态修复, 但目前仍存在着一些问题,* 国家高技术研究发展计划(863)项目(2005AA60101005)和国家重点基础研究发展规划(973)项目(2002CB4123)联合资助. 2007-12-07 收稿; 2008-06-05 收修改稿. 金相灿, 男, 研究员; E-mail: Jinxiangcan2004@.756J. Lake Sci.(湖泊科学), 2008, 20(6)如氨氮难以高效去除, 其去除率多不超过60%[1-3], 因此强化人工湿地的氨氮去除能力非常重要. 而除氮的 关键之一在于填料筛选, 新型价廉高效的吸附材料的开发应用是目前人工湿地污水处理的研究热点[4-5]. 近年来, 一些通透性好,比表面积大,具有吸附能力的多孔填料被填充到人工湿地系统, 大大提高 了氮的去除效果[6-9]. 本文通过对几种填料的物理性质,对氨氮的吸附性能及pH值,温度对吸附的影响, 探索出适宜的人工湿地去除氨氮填料.1 材料及方法1.1 填料物理性质的测定 以天然沸石,陶粒,土壤和蛭石为填料, 测定填料的比表面积,干容重,孔隙率和水力渗透系数等 物理性质. 其中填料干容重和孔隙率采用标准土壤科学方法测定, 水力渗透系数依据达西渗透原理[10]用 自制装置测定, 在常温常压下依BET氮气吸附法原理用NOVA3200e型全自动比表面与孔隙度分析仪测定 各种填料的比表面积. 1.2 填料吸附动力学实验 氨氮吸附动力学实验采用50mg/L的氨氮溶液, 取1g填料和20ml氨氮溶液于100ml离心管中, 在25℃ 下, 恒温振荡, 取样时间设定为5min, 10min, 30min, 1h, 1.5h, 2h, 6h, 振荡平衡后用0.45μm滤纸过滤悬浮 液, 采用纳氏试剂光度法[11]测定溶液中残余的氨氮. 每个取样时间重复测定样品3次. 最终通过初始氨氮 质量浓度减去残余氨氮质量浓度计算填料的吸氨氮量. 1.3 填料等温吸附与解吸实验 等温吸附: 称取在 105℃下干燥 2h 过 60 目的沸石,陶粒,北京土壤和蛭石各 1g 于 100ml 具塞离心 管中, 分别准确加入含氨氮浓度为 10,25,50,80,100,200,250,300mg/L 的溶液 20ml. 在 25℃下 振荡 6h 后离心, 采用纳氏试剂光度法[11]测定上清液中的氨氮. 以溶液平衡吸附浓度对填料平衡吸附量作 图即得到填料等温氨氮吸附曲线. 等温解吸: 经吸附试验后的填料样品采用 10ml 无水乙醇悬浮洗涤, 离心后弃去上清液. 加入 0.02mol/L 的 CaCl2 溶液, 在 25℃下振荡 24h, 离心, 采用纳氏试剂法[11]测定上清液中的氨氮即为氨氮解吸量. 1.4 溶液 pH 值,温度对填料吸附的影响实验 取 0.5g 填料于 100ml 离心管中, 加入一定浓度的氨氮溶液, 分别改变溶液的 pH 值(1,3,5,7,9, 11,13)和反应温度(15℃,25℃,35℃), 振荡 6h 后, 离心, 采用纳氏试剂光度法[11]测定上清液中的氨氮 含量, 分别以 pH 值和温度对氨氮吸附量作图.2 结果与讨论2.1 填料的吸附动力学实验 4 种填料(表 1)对磷吸附动力学曲线(图 1)表明, 4 种填料对氨氮的吸附具有相似的变化趋势. 在 0.5h 内吸附量显著上升, 其后稍有下降, 在 1.5h 后吸附量趋于平缓, 3-6h 吸附量增加不大, 3h 后吸附基本达到 平衡. 这 4 种填料均具有吸附速度快, 缓慢平衡的特点, 因此以 6h 作为吸附平衡时间. 出现这种现象是 因为开始时填料结构中孔道上的吸附交换位置是空的, 随着溶液中氨氮浓度的升高, NH4+非常快的占据了 表 1 填料物理性质[12] Tab.1 Physical properties of the fillings 填料 沸石 陶粒 土壤 蛭石 粒径(目) 18 18 18 18 孔隙率(%) 53.70 50.00 38.10 67.00 干容重(g/cm3) 2.00 2.21 1.92 1.67 水力渗透系数(cm/s) 0.3928 0.0809 0.2186 -金相灿等:4 种填料对氨氮的吸附效果757孔道中的吸附位置, 填料吸附量增加非常快. 后来由于吸附交换位置被占据, 填料吸附氨氮逐渐达到饱 和, 吸附逐渐达到平衡. 另在0.5h之前陶粒,土壤和蛭石3种填料均有负吸附现象, 可能是由于在这3种填料的孔道上含有结 合不稳定的氨氮, 在吸附开始阶段, 它们首先释放本身的氨氮, 然后再吸附溶液中的氨氮.图 1 4 种填料氨氮吸附动力学曲线 Fig.1 The ammonium adsorption kinetic curve of four fillings 2.2 填料对氨氮的等温吸附图 2 4 种填料对氨氮吸附等温线 Fig.2 The ammonium adsorption isotherm of four fillings4 种填料对氨氮吸附量随溶液中氨氮浓度的增加而增加(图 2). 在相同的初始浓度下, 沸石的吸附曲 线上升最快, 平衡浓度低. 陶粒,土壤与蛭石的吸附曲线上升缓慢, 吸附量增量不大. 单位体积填料去氨 氮效果以沸石最佳为 4.81mg/g; 蛭石, 陶粒与土壤的吸附效果接近, 分别为 1.04mg/g, 0.72mg/g, 0.57mg/g, 吸附量均不高. 张曦等 [13] 对沸石吸附氨氮的研究表明: 溶液中氨氮浓度愈大, 可供交换的氨氮就愈多; 而且溶液本体与沸石表面形成的浓度差愈大, 造成氨氮向沸石内部迁移并进行交换反应的动力也愈大. 因此, 随着溶液浓度的增大, 填料氨氮吸附量增大. 沸石的比表面积是陶粒的 7.4 倍, 土壤的 4.0 倍, 蛭石的 4.3 倍. 在吸附 6h 之后, 沸石对氨氮的吸附 量分别是陶粒的 6.8 倍, 土壤的 8.4 倍和蛭石的 4.6 倍. 可见填料吸附性能与其比表面积大小有关, 比表 面积越大, 填料内部孔道越多, 吸附性能越好. 2.3 填料去除氨氮的主要途径 沸石, 陶粒, 土壤和蛭石的填料交换容量与吸附容量见图 3. 填料对氨氮的吸附包括离子交换作用和物 理吸附作用. 物理吸附主要由填料表面的静电力和毛细力等产生, 离子交换是填料晶体内部阳离子与 NH4+交换的化学过程[14-18]. 沸石对氨氮的解吸量远小于吸附容量, 说明沸石主要是通过离子交换作用去除水中的氨氮, 而物理 吸附作用相对很小, 与徐丽花等 [19]研究结果一致(图3a). 陶粒,土壤和蛭石的解吸量占吸附量的大部分 (平均百分比为40%,40%,48%), 说明它们的物理吸附作用与离子交换作用相当(图3). 4种填料的解吸量 大小为蛭石>土壤>陶粒>沸石. 2.4 温度对填料吸附的影响 4 种填料的氨氮吸附量在 15-35℃范围内变化不大, 随着反应温度的升高吸附量总体上缓慢下降, 35℃时吸附量最小, 说明低温有利于提高这 4 种填料对 NH4+的离子交换和选择, 有利于交换平衡向正方 向进行(图 4). 这与任刚等[20]对沸石吸附氨氮的研究以及 Inocente 等[21]的热力学分析结果一致. 因此要提 高吸附效果, 反应温度要低, 但考虑到湿地中的植物, 温度不宜太低, 所以在常温条件下, 这 4 种填料对 氨氮有较好的吸附作用, 这与张冬娜等[22]的研究结果一致.758J. Lake Sci.(湖泊科学), 2008, 20(6)图 3 4 种填料交换容量与吸附容量的对比 Fig.3 Exchange capacities vs. adsorption capacities contrast of four fillings图4 温度对4种填料氨氮吸附的影响 Fig.4 Effect of temperature on ammonium adsorption of four fillings金相灿等:4 种填料对氨氮的吸附效果 2.5 pH 值对填料吸附的影响759pH 值对填料吸附氨氮的影响见图 5. 通常, 氨在水溶液中可同时以 NH4+和 NH3 两种形式存在, 存在 如下可逆反应[23]: NH4+NH3+H+ 溶液pH值对氨的存在形式有较大影响, 当pH值小于7时, 溶液中存在的主要是NH4+, 但其含量随pH 值的增大不断减少; 当pH值大于9时, NH4+在溶液中的含量少于NH3; 当pH值大于11时, 氨在溶液中主要 以NH3的形式存在[24]. 图5显示了各种填料在不同pH值时对氨氮吸附量的影响. 当pH值处于3-9范围时, 吸附量达到最大, 此时填料吸附溶液 中NH4+以离子交换为主; 当pH值小于3时, 由于H+的影响, 使 填料对NH4+ 的吸附量急剧减少; 当pH在1附近时, 土壤发生 了负吸附现象; 当pH值大于9时, 溶液中以NH3为主, 导致填 料对氨氮的吸附量急剧下降, 而沸石在pH值等于12时还保持 较高的吸附量. 张 冬 娜 等 [22] 对 沸 石 吸 附 氨 氮 的 研 究 显 示 在 pH 值 范 围 6.0-7.3沸石对氨氮去除率最高; 胡日利等[21]对蛭石吸附氨氮 的研究表明蛭石在中性条件下对氨氮的去除率最高. 而本试 验研究的四种填料均能在pH值3-9范围内保持较高的吸附效 果, 其原因可能是填料的产地,内部结构不同. 图5 pH值对4种填料吸附氨氮的影响 Fig.5 Effect of pH value on ammonium adsorption of four fillings3 结论1) 沸石,蛭石,陶粒和土壤这4种填料相比, 沸石对氨氮的吸附量最大. 在吸附6h之后, 沸石对氨氮 的吸附量分别是陶粒的6.8倍, 土壤的8.4倍, 蛭石的4.6倍. 2) 4种填料的吸附量在温度为15-35℃范围内随温度的升高而减小, 在pH值3-9范围内最大. 沸石在 pH值为3-12范围内均有很高的吸附量. 3) 从对氨氮吸附量和吸附途径两方面综合考虑, 沸石的吸附氨氮效果最好, 是人工湿地等土壤处理 系统中良好的氨氮吸附填料.4 参考文献[1] Aguirre P, Ojeda E, Garcia J et al. 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粉末状活性炭和活化沸石对氨氮去除效果的实验研究
3) p H 值对氨氮吸附性能的影响 。分别于 6 只装 有 200 mL 浓度为 50 mg/ L 含氨氮废水的三角瓶中加 入 5 g 干燥活化沸石 ,并将各瓶废水的 p H 值分别调 至 41 0 , 51 0 , 61 0 , 71 0 , 81 0 , 91 0 , 在 恒 温 振 荡 机 上 以 25 ℃振荡 。经 1h 反应后 ,分析溶液中的氨氮浓度 ,作 吸附性能曲线 。
环 境 工 程
2009 年第 27 卷增刊
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作吸附性能曲线 。 11 21 2 活化沸石吸附能力测试
1) 活化沸石用量对氨氮吸附性能的影响 。分别于 8 只装有 200 mL 浓度为 50 mg/ L 含氨氮废水的三角 瓶中加入不同质量 (见图 2) 的干燥活化沸石 ,在恒温 振荡机上以 25 ℃振荡 1 h 后 ,分析溶液中的氨氮浓度 , 作吸附性能曲线 。
在 11 21 1 和 11 21 2 所得数据的基础上 ,用厦门白 鹭洲湖水作为处理的背景水体 ,测试活化沸石和活性 炭联合处理水体中氨氮的效果 。(注 :由于湖水氨氮含 量较低 ,实验前将水体氨氮浓度调节至 50 mg/ L)
1) 投加顺序对氨氮吸附性能的影响 。分别于 3 只 装有 200 mL 浓度为 50 mg/ L 含氨氮废水的三角瓶中 投加 5 g 的活化沸石和 5 g 的活性炭 ,投加顺序分别 为 : (a) 先放沸石搅拌 15 min 后加活性炭 ; ( b) 先放活 性炭搅拌 15 min 后加沸石 ; (c) 沸石和活性炭同时投 放 ,在恒温振荡机上 25 ℃振荡 1h 后 ,分析溶液中的氨 氮浓度 ,作吸附性能曲线 。
氨氮吹脱效率影响因素
第6卷第2期2009年6月长沙理工大学学报(自然科学版)Journal of Changsha U niversity of Science and T echnology(N atural Science)Vol.6No.2J un.2009收稿日期:2008-12-31基金项目:湖南省教育厅科研资助项目(05C231)作者简介:黄 勇(1983-),男,湖北荆门人,长沙理工大学硕士生,主要从事环境水力学方面的研究. 文章编号:1672-9331(2009)02-0088-04氨氮吹脱效率影响因素黄 勇1,胡旭跃1,吴方同1,阳常清2,谢守鹏1(1.长沙理工大学水利学院,湖南长沙 410004;2.汕头市达濠市政建设有限公司,广东汕头 515071)摘 要:为了研究不同因素对氨氮吹脱效率的影响程度以及最佳工艺运行参数,采用填料为排列规整的聚丙烯阶梯环的吹脱塔进行正交吹脱试验.试验结果表明,氨氮吹脱效率的影响因素顺序为:p H >气液比>水力负荷>氨氮负荷;在水温为27～30℃、气温为25～27℃、进水氨氮负荷为24.46～80.38kg/m 2・m 3,p H =11.0、气液比为3300、水力负荷为2.25m 3/m 2・h 时,能得到较好的吹脱效果,出水氨氮浓度均低于20mg/L ,氨氮去除率均能达到98%以上.关键词:氨氮;吹脱;正交试验中图分类号:X703文献标识码:AInfluence factors about ammonia nitrogen stripping eff iciencyHUAN G Y ong 1,HU Xu 2yue 1,WU Fang 2tong 1,YAN G Chang 2qing 2,XIE Shou 2peng 1(1.School of Water Conservancy ,Changsha University of Science and Technology ,Changsha 410004,China ;2.Shantou Dahao Municipal Construction Limited Company ,Shantou 515071,China )Abstract :In order to st udy t he influence of t he different factor to t he removal efficiency of ammo nia nit rogen as well as t he best craft operational factor ,using polyp ropylene 2stage 2ring as p urging tower fillings ,ort hogonal experiment s were conducted to investigate t he in 2fluencing factors on t he removal efficiency of ammonia nitrogen.The result showed t hat t he sequence of t he degree size of effecting on ammonia nit rogen st ripping efficiency ,one by one in order ,was :p H >air/water ratio >hydraulic load >ammonia nit rogen load.The opti 2mum parameters were as following :water temperat ure is 27～30℃,air temperat ure is 25～27℃,ammonia nit rogen load of t he influent is 750～1150mg/L ,p H =11.0,air/water ra 2tio is 3300and t he hydraulic load is 2.25m 3/m 2・h.The result s showed t hat stripping effi 2ciency of ammonia nit rogen could be higher t han 98%and concent ration of t he effluent was below 20mg/L in t he optimum p rocess conditions.K ey w ords :ammonia nit rogen ;st ripping ;ort hogonal test 炼油、化肥及畜牧业等许多废水中含有高浓度的氨氮,氨氮浓度一般远高于500mg/L ,如果直接进行生化处理,易造成进水中C/N 值较低.当采用生化法处理污水时,要想取得良好的硝化和脱氮效果,就必须额外添加碳源并增加碱度.而且高浓度氨氮本身对微生物的活动和繁殖有抑制 第6卷第2期黄 勇,等:氨氮吹脱效率影响因素作用,因此首先必须进行除氮预处理.常见的除氮预处理方法包括离子交换法、折点加氯法、生物脱氮法、吹脱汽提法和化学沉淀法等.吹脱法由于运行费用较低,在国内外应用尤为广泛.影响氨氮吹脱工艺效率的因素较多,如:气液比、水力负荷、进水氨氮浓度、水温、气温、大气压、接触时间、p H 值、接触面积、填料种类和布水方式等.不同试验基准的参数不同,得出的试验结果就会有较大差别.P.H.Liao[1]等认为,提高p H值在相同条件下可以减少吹脱时间,在p H值为9.5～10.5时,氨氮吹脱效率与吹脱空气和废水温度直接相关.徐晓鸣[2]等通过高浓度氨氮废水的超声吹脱正交试验,确定了试验的最佳工艺条件:p H为11,吹脱时间为90min,吹脱温度为40℃,超声波功率为80W.在此最佳吹脱条件下,氨氮的去除率可以达到99%以上.陈莉荣[3]等人通过处理高浓度氨氮稀土废水的吹脱试验,得出影响氨氮吹脱效率的因素主次顺序为:p H>温度>吹脱时间>气液比,较佳的水平条件分别为:p H=10～12,温度T=30℃,时间t=1h,气液比=2000,在此条件下氨氮去除率达90%以上.李良[4]等人通过吹脱法处理含油废水的正交试验,得出p H值、鼓气量和鼓气时间这3个因素的影响程度为:p H值>鼓气量>鼓气时间.在工程应用中,气液比、氨氮负荷、p H值和水力负荷等因素若有所波动,则会导致吹脱效率不稳定,对后续处理工艺的运行极为不利.因此,找出气液比、氨氮负荷、p H值和水力负荷等因素影响氨氮吹脱效率的主次顺序以及它们在吹脱时的最优组合,就显得尤为重要.本研究采用填料为排列规整的聚丙烯阶梯环的吹脱塔进行吹脱试验,通过正交试验方法,重点研究了气液比、进水氨氮负荷、p H值和水力负荷这4个因素对氨氮吹脱效率影响的主次顺序以及它们之间的最优化组合.1 试验部分1.1 材料与方法水样采用曝气自来水配制,氨氮浓度和p H 值分别由N H4HCO3和NaO H投加量控制.在PVC箱中配制好试验原水,经提升水泵送至吹脱柱顶,由布水喷嘴喷淋到吹脱柱内的填料上.空气由鼓风机从吹脱柱承托层底部送入,吹脱柱底部设置取样口,吹脱尾气用自来水吸收后排放.为避免各试验间的干扰,每次试验结束后,吹脱柱均需用自来水反复洗涤,并进行空塔吹脱,以排尽填料附着水.试验装置如图1所示.吹脱柱采用有机玻璃制做,Φ1=135mm,有效长度L=2.0m;填料为聚丙烯阶梯环,Φ2=25mm,呈规整排列填充于吹脱柱内;PVC水箱容积V=300L.图1 吹脱试验装置Fig.1 Stripping Experimental equipment 试验检测项目包括:水温、气温、p H值、氨氮负荷,其中,p H值采用P HS J-3F精密酸度计测定,氨氮负荷采用电极法测定.1.2 正交试验设计多因素试验采用正交法,主要研究p H值、气水比、氨氮负荷和水力负荷4个因素对吹脱效果的综合影响.氨氮负荷以进水氨氮浓度表示,水力负荷以进水流量表示.试验水温为27～30℃,气温为25～27℃,采用L9(34)正交试验,p H值、气水比、氨氮负荷和水力负荷均取3个水平.正交试验表如表1所示.表1 正交试验表T able1 Table of orthogonal test因素水平Ap H值B进水氨氮负荷/(kg・m2・m3)C气液比D水力负荷/(m3・m2・h) 110.024.463000 1.96210.552.423300 2.24311.080.383600 2.5298长沙理工大学学报(自然科学版)2009年6月2 结果与讨论2.1 正交试验结果正交试验结果见表2.极差及方差分析见表3,4.表2 正交试验结果T able2 Result of orthogonal test试验组Ap H值B氨氮负荷C气液比D水力负荷出水氨氮/(mg・L-1)去除率/(%)111119.2297.37212227.0497.9931333 6.1598.244213211.5598.465221314.4798.076232115.8397.897312318.9698.358323118.1398.429331216.5698.56表3 数据极差分析T able3 Data analysis of rangeA B C DK1293.60294.18293.68294.00∑X iK2294.42294.48295.01294.23883.35K3295.33294.69294.66295.12P=(X i^2)/9R0.580.170.440.3786700.803K1286200.9686541.8786247.9486436.00Q T=∑(X i^2) K2286683.1486718.4787030.9086571.2986701.896K3287219.8186842.2086824.5287095.81S T=P-Q TQ i86701.3086700.8586701.1286701.04 1.0932S i0.500.040.320.23—表4 数据方差分析T able4 Data analysis of variance方差来源A B C D误差E总和T离差平方和0.500.040.320.230.04 1.09自由度222228均方(MS)0.250.020.160.120.02—F值12.48 1.107.92 5.83——F临界值F0.01(2,2)=99F0.05(2,2)=19F0.10(2,2)=92.2 讨 论1)p H值、气液比、氨氮负荷和水力负荷对吹脱效率的影响.从表1～3的数据可知,当p H值介于10～11之间时,p H值、气液比、氨氮负荷和水力负荷对吹脱效率影响程度由大到小依次为:p H值>气液比>水力负荷>氨氮负荷.就去除率而言,工艺的最佳组合为A3B3C1D2,即进水氨氮负荷为80.38kg/m2・m3时,在p H值为11.0、气液比为3000、水力负荷为2.24m3/m2・h条件下,去除效果最佳.从各因素对氨氮吹脱效率的影响程度来看,在确定最佳工艺条件时,首先要调节p H值.水中的氨氮大多以铵离子和游离氨的形式存在,两者之间的离解平衡关系式为:N H+4+O H-N H3+H2O.由该式可知,当p H值增大,废水中游离氨成分逐渐增加,在一定的气液比条件下,提高p H值对氨氮去除率的影响程度亦逐渐增强,对吹脱有利.当p H值大于10.5时,氨氮离解率在80%以上;当p H值达11时,氨氮离解率高达90%[5].工程上调节p H需要消耗大量的碱,所以吹脱最佳p H值为11.其次为气液比.影响氨气从水中向大气转移的因素有两个:一是水气界面处的表面张力;二是界面处的氨浓度差.表面张力最小,气态氨释放量就最大.如果形成水滴,气态氨转移量的增加将会很小.因此,反复形成水滴有助于氨的吹脱.水和大气中氨氮的浓度差是气态氨转移的动力.为使水滴周围环境中的氨氮浓度最小,必须将空气快速循环,用含低浓度气态氨的空气搅动水滴,有助于加快氨的释放.但当气液比过大时,会造成尾气夹带液滴现象;进水量较小时,会消耗大量的能源,所以将气液比控制在3000左右是比较合理的.水力负荷和进水氨氮浓度的极差很小,所以在实际吹脱的时候,可以将水力负荷和进水氨氮负荷分别控制在2.24m3/m2・h和80.38kg/m2・m3,吹脱效率可达98%以上.从表4可知,当p H值介于10～11之间时, p H值、氨氮负荷、气液比和水力负荷4个因素的F值分别为12.48,1.10,7.92,5.83,均小于F0.05(2,2)=19;当α=0.10,只有p H值的F值大于其临界值9.由此可见,对于p H值介于10～11时,氨氮负荷、气液比和水力负荷对吹脱效率影响不显著,其中氨氮负荷的显著性几乎没有.大多数研究表明,气液比和水力负荷(与水力停留时间成反比)均为影响氨氮吹脱的显著因素[6～8].本研究结果则表明,气液比和水力负荷并非影响氨氮吹脱的显著因素.其原因主要是,由于在各自的水平设置时,可能均处于氨氮吹脱的高效段,且浓度梯度设置不够合理导致影响不显著.黄海09 第6卷第2期黄 勇,等:氨氮吹脱效率影响因素明[6]在研究氨氮浓度对吹脱效率影响时,发现初始浓度对氨氮吹脱效果的影响并不大,随着浓度的升高,去除率增量在5个百分点以内,与本研究结果较为吻合.说明氨吹脱可适合于不同浓度的氨氮废水的处理,并都能取得较好的处理效果.2)NaO H的用量.试验中发现,调原水p H值时,NaO H的用量非常大,这与吴方同[12]等人的试验结果是相一致的.每300L水在进水氨氮的浓度为400mg/L左右时,要将p H值调至10.5,需要使用纯度不少于96.0%的NaO H至少1.5kg.分析其原因为:由于在试验中采用N H4HCO3(含氮量为17.1%)调节原水氨氮浓度,当在原水中加入大量N H4HCO3,再加入NaO H来调节p H值,NaO H 首先要与N H4HCO3等摩尔反应后才能起到调节p H值的作用,所以NaO H的用量会很大.因此,在实际应用中,p H调节剂用量与原水水质、特别是碱度关系很大,应根据现场试验来确定NaO H 的投加量.3 结 论1)对于高浓度氨氮,影响其吹脱效果按显著程度依次为:p H值>气液比>水力负荷>氨氮负荷.2)当p H值介于10～11之间时,氨氮负荷、气液比和水力负荷对吹脱效率影响不显著,其中氨氮负荷的显著性几乎没有.3)当水温为27～30℃,气温为25～27℃,进水氨氮负荷为24.46～80.38kg/m2・m3时,在p H为11.0、气液比为3300、水力负荷为2.24m3/m2・h条件下,能得到较好的吹脱效果,出水氨氮浓度均低于20mg/L,氨氮去除率达到98%以上.〔参考文献〕[1] P H Liao,A chen,K V Lo.Removal of nitrogen f romswine manure wastewaters by ammonia stripping[J].Biore2source Tec2hnology,1995,(54):17220.[2] 徐晓鸣,王有乐,李 焱.超声吹脱处理氨氮废水工艺条件的试验研究[J].兰州理工大学学报,2006,32(3),67269.XU Xiao2ming,WAN G Y ou2le,L I Yan.Experimentalinvestigation of processing conditions for treatmentwastewater containing ammonia nitrogen with ultra2sonic stripping[J].Journal of Lanzhou University ofScience and Technology,2006,32(3),67269.[3] 陈莉荣,戴宝成,武文斐,等.高浓度氨氮稀土废水的吹脱试验研究[J].化工技术与开发,2007,36(9):38240.CH EN Li2rong,DA I Bao2you,WU Wen2qian,et al.Study on air stripping of high concentration ammoni2 ac wastewater in rare earth 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人工湿地填料技术交底
人工湿地填料技术交底一、人工湿地填料的定义和作用人工湿地填料是人工湿地系统中的重要组成部分，它是指填充在湿地床体中的各种材料。
其主要作用包括：1、提供微生物附着生长的表面微生物在人工湿地中起着关键的净化作用，填料的粗糙表面和多孔结构为微生物的附着和生长提供了广阔的空间，形成丰富的生物膜，从而促进污染物的降解和转化。
2、过滤和截留污染物填料能够过滤和截留污水中的固体颗粒、悬浮物和部分有机物，减少后续处理单元的负荷。
3、吸附和离子交换一些填料具有吸附和离子交换的性能，可以吸附污水中的重金属离子、氮、磷等污染物，从而提高水质净化效果。
4、支撑植物生长为湿地植物提供稳定的扎根和支撑，保障植物的正常生长和发育。
二、常见的人工湿地填料类型1、砾石砾石是一种常见的填料，具有较大的粒径和较好的水力传导性能。
它价格相对较低，来源广泛，但吸附性能相对较弱。
2、沸石沸石具有独特的孔隙结构和离子交换性能，对氨氮等污染物有较好的去除效果。
3、陶粒陶粒是一种人造轻质骨料，孔隙率高，吸附性能较好，但其成本相对较高。
4、火山岩火山岩具有丰富的孔隙和粗糙的表面，有利于微生物附着，对有机物和氮、磷的去除有一定作用。
5、煤渣煤渣成本低廉，但需要经过适当处理以去除有害物质，其对一些污染物也有一定的吸附能力。
三、人工湿地填料的选择原则1、物理性质（1）粒径：一般来说，粒径较大的填料有利于水流通过，减少堵塞风险，但过小的粒径可能会导致孔隙过小，影响水力传导性能。
通常选择的粒径范围在 5 100mm 之间。
（2）孔隙率：孔隙率高的填料有利于微生物生长和氧气传递，提高处理效果。
（3）水力传导性能：良好的水力传导性能能够保证污水在湿地床体中的均匀分布和快速流动，避免积水和短流现象。
2、化学性质（1）稳定性：填料应在长期的运行过程中保持化学性质的稳定，不与污水中的物质发生化学反应而导致自身结构和性能的改变。
（2）吸附性能：具有一定的吸附能力，能够吸附和去除污水中的污染物。
硝化细菌浓度及滤料对养殖水中氨氮处理效果的影响
硝化细菌浓度及滤料对养殖水中氨氮处理效果的影响王际英;李宝山;李华东;陈玮;王世信;黄炳山;张利民【摘要】分别研究了不同硝化细菌浓度(0、20、60、120mL/l00L)和不同微生物滤料(珊瑚石、锅炉煤渣、牡蛎壳)对养殖水中氨氮处理效果的影响.结果显示,添加硝化细菌后,水体中的氨氮浓度呈现下降趋势,在8～12h出现极低值后,开始上升,但上升速度较慢；随着水体中硝化细茵添加量的增加,水体中的氨氮浓度下降速度加快；水体中亚硝酸氮浓度呈现先上升后下降的趋势,并在4～6h出现极高值,然后迅速下降,且硝化细菌添加量越高,下降速度越快.硝化细菌对以珊瑚石和锅炉煤渣为滤料的养殖水体中氨氮和亚硝酸氮的处理效果显著优于牡蛎壳,但珊瑚石和锅炉煤渣之间无显著差异.综合试验结果,应急水质处理时,硝化细菌菌剂的添加量以一次60mL/l00L(或以活菌计数为1.2×l09个/100L)、间隔24h添加1次为宜；经过脱硫筛选之后的锅炉煤渣可以作为循环水养殖用滤料.%The present research was conducted to research the effect of different nitrifying bacteria concentrate (0 mL/100 L,20 mL/100 L,60 mL/100 L,120 mL/100 L) and different microbial substratum (coral stone,boiler cinder,and oyster shell) on ammonia nitrogen removal.The results showed that ammonia nitrogen decreased after adding nitrifying bacteria,and reached the lowest after 8-12 hours,then the concentration of ammonia nitrogen increased slowly.The more nitrifying bacteria added,the faster ammonia nitrogen decreased.The concentration of nitrite nitrogen increased firstly,and got the highest after 4-6 hours,but then decreased rapidly.The more nitrifying bacteria added,the faster nitrite nitrogen decreased.Coral stone and boiler cinder were better than oyster shell as microbial substratum,but there was nosignificant difference between them.It can be concluded that adding 60 mL/100 L or 1.2×109/100 L nitrifying bacteria every 24 hours can control the water quality,and boiler cinder can be used as a high quality microbial substratum in Recycling Mariculture.【期刊名称】《渔业现代化》【年(卷),期】2012(039)003【总页数】6页(P7-12)【关键词】硝化细菌;氨氮;珊瑚石;锅炉煤渣;牡蛎壳;水产养殖【作者】王际英;李宝山;李华东;陈玮;王世信;黄炳山;张利民【作者单位】山东省海洋水产研究所,山东烟台264006;山东省海洋水产研究所,山东烟台264006;山东省海洋水产研究所,山东烟台264006;山东省海洋水产研究所,山东烟台264006;山东省海洋水产研究所,山东烟台264006;山东省海洋水产研究所,山东烟台264006;山东省海洋水产研究所,山东烟台264006【正文语种】中文【中图分类】S959氨氮是养殖水体中最主要的有害物质，尤其是在高投入、高产出的养殖系统中，由于大量投喂人工饵料，水体中含氮有机物大量积累;同时，由于放养密度大，生物代谢旺盛，排泄的氨氮数量增多。
去除氨氮的化学药剂
去除氨氮的化学药剂氨氮的去除工艺主要有折点加氯法、选择性离子交换法、氨吹脱法、以及化学沉淀法。
折点氯化法是将氯气或次氯酸钠通入废水中将废水中的NH3-N氧化成N2的化学脱氮工艺。
当氯气通入废水中达到某一点时水中游离氯含量较低，氨的浓度降为零。
当氯气通入量超过该点时，水中的游离氯就会增多。
因此该点称为折点，该状态下的氯化称为折点氯化。
处理氨氮污水所需的实际氯气量取决于温度、pH 值及氨氮浓度。
氧化每克氨氮需要9～10mg氯气。
pH值在6～7时为较佳反应区间，接触时间为0.5～2小时。
折点加氯法处理后的出水在排放前一般需要用活性碳或二氧化硫进行反氯化，以去除水中残留的氯。
1mg残留氯大约需要0.9～1.0mg的二氧化硫。
在反氯化时会产生氢离子，但由此引起的pH值下降一般可以忽略，因此去除1mg残留氯只消耗2mg左右（以CaCO3计）。
折点氯化法突出的优点是可通过正确控制加氯量和对流量进行均化，使废水中全部氨氮降为零，同时使废水达到消毒的目的。
对于氨氮浓度低（小于50mg/L）的废水来说，用这种方法较为经济。
为了克服单独采用折点加氯法处理氨氮废水需要大量加氯的缺点，常将此法与生物硝化连用，先硝化再除微量残留氨氮。
氯化法的处理率达90～100，处理效果稳定，不受水温影响，在寒冷地区此法特别有吸引力。
投资较少，但运行费用高，副产物氯胺和氯化有机物会造成二次污染，氯化法只适用于处理低浓度氨氮废水。
离子交换是指在固体颗粒和液体的界面上发生的离子交换过程。
离子交换法选用对NH4+离子有很强选择性的沸石作为交换树脂，从而达到去除氨氮的目的。
该工艺需要对树脂进行再生，再生液为高浓度氨氮，需要进一步处理。
空气吹脱法是将废水与气体接触，将氨氮从液相转移到气相的方法。
该方法适宜用于高浓度氨氮废水的处理。
吹脱是使水作为不连续相与空气接触，利用水中组分的实际浓度与平衡浓度之间的差异，使氨氮转移至气相而去除废水中的氨氮通常以铵离子（NH4+）和游离氨（NH3）的状态保持平衡而存在。
水中氨氮的去除方法
水中氨氮的去除方法废水中的氮常以合氮有机物、氨、硝酸盐及亚硝酸盐等形式存在。
生物处理把大多数有机氮转化为氨，然后可进一步转化为硝酸盐。
水中氨氮的去除方法有多种，但目前常见的除氮工艺有生物硝化与反硝化、沸石选择性交换吸附、空气吹脱及折点氯化等。
下面我们详细介绍一下这几种水中氨氮的去除方法：一、生物硝化与反硝化(生物陈氮法)(一) 生物硝化在好氧条件下，通过亚硝酸盐菌和硝酸盐菌的作用，将氨氮氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的过程，称为生物硝化作用。
生物硝化的反应过程为：由上式可知：(1)在硝化过程中，1g氨氮转化为硝酸盐氮时需氧4.57g；(2)硝化过程中释放出H+，将消耗废水中的碱度，每氧化lg 氨氮，将消耗碱度(以CaCO3计) 7.lg。
影响硝化过程的主要因素有：(1)pH值当pH值为8.0～8.4时(20℃)，硝化作用速度最快。
由于硝化过程中pH将下降，当废水碱度不足时，即需投加石灰，维持pH值在7.5以上；(2)温度温度高时，硝化速度快。
亚硝酸盐菌的最适宜水温为35℃，在15℃以下其活性急剧降低，故水温以不低于15℃为宜；(3)污泥停留时间硝化菌的增殖速度很小，其最大比生长速率为＝0.3～0.5d-1(温度20℃，pH8.0～8.4)。
为了维持池内一定量的硝化菌群，污泥停留时间必须大于硝化菌的最小世代时间。
在实际运行中，一般应取＞2 ,或＞2 ；(4)溶解氧氧是生物硝化作用中的电子受体，其浓度太低将不利于硝化反应的进行。
一般，在活性污泥法曝气池中进行硝化，溶解氧应保持在2～3mg/L以上；(5)BOD负荷硝化菌是一类自养型菌，而BOD氧化菌是异养型菌。
若BOD5负荷过高，会使生长速率较高的异养型菌迅速繁殖，从而佼白养型的硝化菌得不到优势，结果降低了硝化速率。
所以为要充分进行硝化，BOD5负荷应维持在0.3kg(BOD5)/kg(SS).d以下。
(二) 生物反硝化在缺氧条件下，由于兼性脱氮菌(反硝化菌)的作用，将NO2--N和NO3--N还原成N2的过程，称为反硝化。