沸石—吸附法在脱除炼油废水中氨氮的应用

    石化炼油废水是原油炼制、加工及油品水洗等过程中产生的一类含油污水,水中污染物的种类多、浓度高,对环境危害大,尤其是为NH4+—N形态存在的氮污染最为严重。因此,探讨并改进氨氮的脱除方法,对满足日益严格的排放标准和循环回用等都势在必行。
    在氨氮的脱除过程中吸附法最具代表性,国内外做了大量的试验研究,提出了多种可行工艺,研究较多的有沸石、活性炭、粉煤炭等。
沸石是一种含水架状结构的多孔硅铝酸盐矿物质,构成沸石骨架的基本结构是硅氧四面体和铝氧四面体,它具有很大的比表面积,仅次于活性炭,可用作吸附剂、离子交换剂等。沸石对极性、不饱和及易极化分子具有优先的选择吸附作用,同时具有耐酸、耐碱、热稳定等性能。
炼厂二级处理后的炼油废水,沸石原矿在氨氮溶液中的静态吸附效果不是十分理想,因此考虑对沸石改性处理以提高其吸附性能。常用的几种改性和活化方法其基本原理都是借助一定的试剂或物理化学力,通过离子交换使矿石中一些离子溶出,由于离子溶出后产生了很多表面积大的孔洞,从而获得更大的吸附容量和选择性。
    动态吸附实验采用的进水方式均为顺流,控制其流量,使出口流量达到要求。穿透前2小时采样一次,穿透后1小时采油一次,直到吸附柱耗竭。进水氨氮深度控制在25mg/L以内。
    通过实验发现,无论填料是改性沸石还是沸石原矿,动态平均吸附量比静态大,改性沸石的平均吸附量是静态最大值的3.76倍。分析认为,这是因为静态实验相当于一个全反混体系,液相深度不断下降,直到达到一个吸附与解吸平衡的过程。
    实验还表明,在整个吸附过程中,钙、镁影响始终存在,从吸附出水化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,简称COD)值的变化来看,砂滤柱可以降低COD,之后吸附柱出口的COD变化不大。在实验的测量误差内,可以挖看做是一个定值。由此说明,炼油废水经过吸附柱的处理,有少部分有机成分被完全去除,剩余部分已经穿透。经过吸附柱的处理,炼油永的氨氮的深度可以达到回用指标。吸附柱在吸附炼油废水时不饱和吸附段比较长,饱和度为56.2%,说明当吸附柱穿透时还有一定的容量,适合多端吸附柱串联吸附,分段再生,提高吸附剂利用率。
沸石—吸附法处理炼油废水,动态吸附相对于静态吸附其吸附容量更大,沸石粒径、水的硬度、石油类污染物、COD等对除氨氮具有很大影响,处理过程中应该严格控制。同时,改性沸石和4060目沸石完全可以实现炼油废水二级出水回用的目的。

    吸附剂在达到饱和后,必须进行再生,才能重复使用。通过再生使用,可以降低处理成本,减少废渣排放,同时回收吸附质。沸石经过多次连续吸附再生实验后,平均损耗率低且吸附容量变化不大,所以工业上经济可行。 




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