用活沸石去除氨氮在工业污水处理中的应用

何蜀东

（重庆赋洁环保工程有限公司，重庆 400030）

在一些工业园区小型污水处理厂的运行过程中，部分工艺技术对氨氮及其它污染物的去除效果较差，尤其是在气温较低的冬季，不能保证氨氮的稳定达标。为了改善设计中的缺陷，保证在气温低于10℃时NH3-N等污染物能稳定达标排放，对系统进行了改造并引用了活沸石作为去除氨氮等污染物的主要工艺及原材料之一。实践证明，该改造工艺既能有效保证在不同季节含氨氮废水的稳定达标排放，而且有利于重金属及其它污染物的有效去除。

1 几座小型园区工业污水处理厂原设计工艺

1.1 废水设计进水水质

几座污水处理厂的污水来源主要是工业园区小型企业的综合废水，废水组成为：机加工废水（60%）、食品废水（10%）、其它企业废水（10%）、园区生活废水（20%），原由某环保公司设计采用物化预处理+国外专利CES复合生态系统+人工湿地，设计处理能力180m3/d。废水设计进水的水质见表1。

表1 园区工业废水进水水质

1.2 原设计出水水质标准

原废水设计出水水质达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中一级排放标准（见表2）。

表2 原设计出水水质标准

根据当地环保要求，整改后出水水质应达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中V类水质标准（见表3）；主要污染物去除率见表4。

表3 改造后要求达到标准

表4 技改后主要污染物去除率

1.3 原设计工艺

原工艺采用物化预处理去除部分悬浮物、重金属、CODCr等污染物，经沉淀池后进入水解酸化池，难降解的有机物水解酸化为易被好氧微生物氧化分解的低分子有机物，然后进入从国外引进的CES复合生态系统，该系统由风机进行连续曝气，然后经配水池进入人工水平潜流湿地。人工湿地采用普通基质，湿地面积25m2，湿地表面负荷和水力停留时间均无法满足要求。但能起到机械过滤截留的作用。

1.4 原设计工艺运行效果

该系统自2011年10月建成运行以来，CODCr、NH3-N等无法达标，而且在实际运行过程中，进水氨氮通常为40～60mg/L，经过该系统处理后，出水氨氮为20～35mg/L，CODCr出水在100mg/L以上，并伴有刺激性气味，同时人工湿地由于面积太小，无法满足要求，仅靠复合生态系统曝气时硝化菌的作用，氨氮的去除率为20%。

通过一段时间的运行，笔者对该系统各环节进行了详细的数据分析，提出改进意见并实施了改造。

2 污水处理厂的技改方案

该类污水处理厂改造的重点是去除CODCr和NH3-N，因此将原设计的CES复合生态系统改为接触氧化法，停留时间（HRT）为8h，接触氧化法采用组合式填料，在此阶段通过充分的硝化作用可将NH3-N降至15mg/L以下，去除率≥65%。

该污水处理厂改造的主要难度为氨氮从15mg/L降至2.0mg/L，而氨氮的主要去除机理是在好氧条件下，氨氮被硝化菌硝化。根据当地环保局的达标升级要求，需要对达到《污水处理综合排放》一级标准的污水进一步进行处理而达到地面水V类标准，因此改造工艺要选择对CODCr、氨氮等污染物去除率较高的设备和工艺。根据对目前国内外广泛使用的反渗透、超滤、离子交换等几种工艺进行综合技术经济分析，最后选定采用活沸石作为去除氨氮的主要材料。

活沸石是天然沸石经过多种特殊工艺活化而成，其吸附性能及离子交换性能比天然沸石更强，不仅能去除浊度、氨氮、色度、异味，而且对水中有害的重金属、铁离子及有机物（酚、氨氮、磷酸根等物质）具有吸附交换作用，也有利于去除水中各种微污染物，其去除水中铁、氟的效果更为显著。

2.1 活沸石在本工艺改造过程中的应用

首先本工艺采用固定单层床离子交换工艺，逆流再生。当过滤器工作时，源水自上而下通过活沸石层，水中的铁、氨氮、重金属等不断被活沸石吸附而除去。

当出水达到一定量时，氨氮去除罐的活沸石吸附交换容量会达到饱和，达到饱和状态的活沸石失去了交换能力，此时停止运行进行再生，再生工艺简单可行。

同时，为了让氨氮得到更有效的去除，将原有工艺中人工湿地基质材料的1/3更换为活沸石，更换后，增强了去除氨氮等污染物的能力，除了活沸石的离子交换作用外，还有植物根系、基质表面的生物膜的吸收、硝化、反硝化及基质的机械截留过滤等共同作用，不仅能将CODCr、TN等有效去除，而且也能有效控制重金属、病毒等其它污染物。

2.2 处理效果

根据所选择工艺技术的特点，可达到如下效果：1）除氨氮能力：10g/kg滤料，去除率99%；2）去BOD能力：3g/kg滤料，去除率60%；3）去CODCr能力：3g/kg滤料，去除率60%；4）去磷化物能力：8g/kg滤料，去除率98%。

2.3 运行效果

该技改工程自运行以来，出水CODCr、NH3-N等稳定达标，出水水质外观无色无味、澄清透明，并且克服了前端接触氧化法当水温≤10℃时微生物新陈代谢受到抑制而影响CODCr、NH3-N的去除率。

在进水氨氮通常超过40mg/L的情况下，出水氨氮在冬季均能达到2mg/L及以下的排放浓度。在大多数情况下，经过该系统处理后的废水其NH3-N检不出（完全硝化）。同时CODCr、SS、BOD5及重金属等的去除效果也都非常明显。

3 小结

本次技改工程引入活沸石作为氨氮过滤介质，并将人工湿地基质材料部分更换为活沸石，在小型工业废水处理中取得了成功应用。

将活沸石应用于小型工业废水处理中不仅可以保证氨氮等污染物的稳定去除，而且将活沸石取代部分人工湿地基质，可提高人工湿地处理负荷，达到很好的效果。对于如何以活沸石取代部分人工湿地基质，提高处理负荷及停留时间，减少人工湿地的占地面积，还有待于更进一步研究。