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天然沸石对猪场厌氧发酵液中氨氮吸附作用的试验研究

信息来源:潍坊沸石生物技术开发中心 作者:

 

  为达到利用人工湿地处理高氨氮污水的目的,采用天然沸石作为人工湿地基质,对比研究了天然沸石对NH4Cl溶液和猪场厌氧发酵液中氨氮的等温吸附特征、吸 附动力学过程,考察了吸附时间、氨氮初始浓度、沸石用量对沸石吸附氨氮的影响.结果表明,Freundlich方程较Langmuir方程能更为准确地描 述天然沸石对两种水质中氨氮的等温吸附特征;在两种水质中,单分子层饱和吸附量分别为16.20 mg·g-1和3.85mg·g-1.天然沸石对氨氮的吸附作用受吸附时间、氨氮初始浓度及沸石用量影响较大,在两种水质中,沸石对氨氮的吸附过程在 0~8 h内均随时间显著上升,到48 h时达到吸附平衡;当采用NH4Cl溶液时,初始氨氮的浓度由10mg·L-1增加到500 mg· L-1时,平衡吸附量由0.19 mg·g-1增加到5.91 mg·g-1;当采用猪场厌氧发酵液时,初始氨氮的浓度由39.4 mg·L-1增加到502.9 mg· L-1时,平衡吸附量由0.63 mg·g-1增加到3.20 mg·g-1;增加沸石用量,可以提高氨氮的去除率,但单位质量沸石的氨氮吸附量随之降低.准二级动力学可以很好地描述天然沸石吸附两种水质中氨氮的动力 学过程;由模型得出的天然沸石对氨氮的平衡吸附量与试验所得最大吸附量偏差范围分别为5%~11%和2.9%~5.4%.

  猪场厌氧发酵液中氨氮的含量很高,直接排放会严重污染水环境。中小型猪场的厌氧发酵液一般用于喷洒农作物或作为土地肥料使用等,但是对于日产百万吨厌氧发酵液的大型猪场,常因为猪场周围没有足够土地消纳而出现未经任何处理而排入水体的现象。目前猪场厌氧发酵液除作为农作物肥料外,其排入水体前处理方式的研究方向主要为序批式活性污泥法(SBR)和膜生物反应器法等,但运行成本高,大部分微利型的养猪业难以承受。人工湿地污水处理技术是以植物-微生物-基质为主导进行物理、化学以及生物作用的污水降解技术,因具有处理成本低、操作简单等优点近年来应用广泛。其中,基质的选取是人工湿地处理系统的重要部分,其合理选择以及搭配可以强化污染物去除,提高人工湿地系统整体运行效果。基质对污染物的去除过程包括物理过滤、离子交换、专性与非专性吸附、螯合作用、沉降反应等。设想如果能利用高效吸附氨氮的基质作为填料,不仅将提高人工湿地处理具有高氨氮浓度的猪场厌氧发酵液的能力,而且为猪场厌氧发酵液的处理寻找到一个经济型处理方式。