用活沸石去除氨氮在工業污水處理中的應用

何蜀東

（重慶賦潔環保工程有限公司，重慶 400030）

在一些工業園區小型污水處理廠的運行過程中，部分工藝技術對氨氮及其它污染物的去除效果較差，尤其是在氣溫較低的冬季，不能保證氨氮的穩定達標。為了改善設計中的缺陷，保證在氣溫低于10℃時NH3-N等污染物能穩定達標排放，對系統進行了改造并引用了活沸石作為去除氨氮等污染物的主要工藝及原材料之一。實踐證明，該改造工藝既能有效保證在不同季節含氨氮廢水的穩定達標排放，而且有利于重金屬及其它污染物的有效去除。

1 幾座小型園區工業污水處理廠原設計工藝

1.1 廢水設計進水水質

幾座污水處理廠的污水來源主要是工業園區小型企業的綜合廢水，廢水組成為：機加工廢水（60%）、食品廢水（10%）、其它企業廢水（10%）、園區生活廢水（20%），原由某環保公司設計采用物化預處理+國外專利CES復合生態系統+人工濕地，設計處理能力180m3/d。廢水設計進水的水質見表1。

表1 園區工業廢水進水水質

1.2 原設計出水水質標準

原廢水設計出水水質達到《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）中一級排放標準（見表2）。

表2 原設計出水水質標準

根據當地環保要求，整改后出水水質應達到《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）中V類水質標準（見表3）；主要污染物去除率見表4。

表3 改造后要求達到標準

表4 技改后主要污染物去除率

1.3 原設計工藝

原工藝采用物化預處理去除部分懸浮物、重金屬、CODCr等污染物，經沉淀池后進入水解酸化池，難降解的有機物水解酸化為易被好氧微生物氧化分解的低分子有機物，然后進入從國外引進的CES復合生態系統，該系統由風機進行連續曝氣，然后經配水池進入人工水平潛流濕地。人工濕地采用普通基質，濕地面積25m2，濕地表面負荷和水力停留時間均無法滿足要求。但能起到機械過濾截留的作用。

1.4 原設計工藝運行效果

該系統自2011年10月建成運行以來，CODCr、NH3-N等無法達標，而且在實際運行過程中，進水氨氮通常為40～60mg/L，經過該系統處理后，出水氨氮為20～35mg/L，CODCr出水在100mg/L以上，并伴有刺激性氣味，同時人工濕地由于面積太小，無法滿足要求，僅靠復合生態系統曝氣時硝化菌的作用，氨氮的去除率為20%。

通過一段時間的運行，筆者對該系統各環節進行了詳細的數據分析，提出改進意見并實施了改造。

2 污水處理廠的技改方案

該類污水處理廠改造的重點是去除CODCr和NH3-N，因此將原設計的CES復合生態系統改為接觸氧化法，停留時間（HRT）為8h，接觸氧化法采用組合式填料，在此階段通過充分的硝化作用可將NH3-N降至15mg/L以下，去除率≥65%。

該污水處理廠改造的主要難度為氨氮從15mg/L降至2.0mg/L，而氨氮的主要去除機理是在好氧條件下，氨氮被硝化菌硝化。根據當地環保局的達標升級要求，需要對達到《污水處理綜合排放》一級標準的污水進一步進行處理而達到地面水V類標準，因此改造工藝要選擇對CODCr、氨氮等污染物去除率較高的設備和工藝。根據對目前國內外廣泛使用的反滲透、超濾、離子交換等幾種工藝進行綜合技術經濟分析，最后選定采用活沸石作為去除氨氮的主要材料。

活沸石是天然沸石經過多種特殊工藝活化而成，其吸附性能及離子交換性能比天然沸石更強，不僅能去除濁度、氨氮、色度、異味，而且對水中有害的重金屬、鐵離子及有機物（酚、氨氮、磷酸根等物質）具有吸附交換作用，也有利于去除水中各種微污染物，其去除水中鐵、氟的效果更為顯著。

2.1 活沸石在本工藝改造過程中的應用

首先本工藝采用固定單層床離子交換工藝，逆流再生。當過濾器工作時，源水自上而下通過活沸石層，水中的鐵、氨氮、重金屬等不斷被活沸石吸附而除去。

當出水達到一定量時，氨氮去除罐的活沸石吸附交換容量會達到飽和，達到飽和狀態的活沸石失去了交換能力，此時停止運行進行再生，再生工藝簡單可行。

同時，為了讓氨氮得到更有效的去除，將原有工藝中人工濕地基質材料的1/3更換為活沸石，更換后，增強了去除氨氮等污染物的能力，除了活沸石的離子交換作用外，還有植物根系、基質表面的生物膜的吸收、硝化、反硝化及基質的機械截留過濾等共同作用，不僅能將CODCr、TN等有效去除，而且也能有效控制重金屬、病毒等其它污染物。

2.2 處理效果

根據所選擇工藝技術的特點，可達到如下效果：1）除氨氮能力：10g/kg濾料，去除率99%；2）去BOD能力：3g/kg濾料，去除率60%；3）去CODCr能力：3g/kg濾料，去除率60%；4）去磷化物能力：8g/kg濾料，去除率98%。

2.3 運行效果

該技改工程自運行以來，出水CODCr、NH3-N等穩定達標，出水水質外觀無色無味、澄清透明，并且克服了前端接觸氧化法當水溫≤10℃時微生物新陳代謝受到抑制而影響CODCr、NH3-N的去除率。

在進水氨氮通常超過40mg/L的情況下，出水氨氮在冬季均能達到2mg/L及以下的排放濃度。在大多數情況下，經過該系統處理后的廢水其NH3-N檢不出（完全硝化）。同時CODCr、SS、BOD5及重金屬等的去除效果也都非常明顯。

3 小結

本次技改工程引入活沸石作為氨氮過濾介質，并將人工濕地基質材料部分更換為活沸石，在小型工業廢水處理中取得了成功應用。

將活沸石應用于小型工業廢水處理中不僅可以保證氨氮等污染物的穩定去除，而且將活沸石取代部分人工濕地基質，可提高人工濕地處理負荷，達到很好的效果。對于如何以活沸石取代部分人工濕地基質，提高處理負荷及停留時間，減少人工濕地的占地面積，還有待于更進一步研究。