人造沸石去除高速公路服务区污水氨氮的实验研究

工业水处理 ›› 2023, Vol. 43 ›› Issue (6): 99-105.

人造沸石去除高速公路服务区污水氨氮的实验研究

吴永明¹^,²(), 邓利智¹, 赵红³, 沈紫飞¹, 任天成³, 周佳钰⁴, 邓觅²()

^1. 南昌大学资源与环境学院鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室，江西南昌 330031
^2. 江西省科学院微生物研究所，江西南昌 330096
^3. 江西省交通运输科学研究院有限公司，江西南昌 330200
^4. 南昌航空大学环境与化学工程学院，江西南昌 330063

收稿日期:2023-04-03 出版日期:2023-06-20 发布日期:2023-06-25
作者简介:
吴永明（1978— ），博士，研究员。E-mail：7086006@qq.com
邓觅，博士，副研究员。E-mail：dengmi@jxas.ac.cn。
基金资助:
江西省重点研发计划项目(20202BBGL73084); 江西省交通运输厅重大研发专项科技项目(2021Z0003); 江西省科技创新基地计划(20212BCD42014); 江西省科学院省级科技计划项目包干制示点示范项目(2021YSBG22024)

Removal of ammonia nitrogen from sewage in the service area of the highway by artificial zeolite

Yongming WU¹^,²(), Lizhi DENG¹, Hong ZHAO³, Zifei SHEN¹, Tiancheng REN³, Jiayu ZHOU⁴, Mi DENG²()

^1. Key Laboratory of Poyang Lake Environment and Resource Utilization，Ministry of Education，School of Resources & Environment，Nanchang University，Nanchang 330031，China
^2. Institute of Microbiology，Jiangxi Academy of Sciences，Nanchang 330096，China
^3. Jiangxi Transportation Research Institute Co. ，Ltd. ，Nanchang 330200，China
^4. College of Environmental and Chemical Engineering，Nanchang Hangkong University，Nanchang 330063，China

Received:2023-04-03 Online:2023-06-20 Published:2023-06-25

摘要/Abstract

摘要：

采用人造沸石处理高速公路服务区高浓度NH₃-N污水，从温度、投加量、pH和不同搅动方式等角度考察人造沸石对污水中NH₃-N去除的影响，同时结合人造沸石重复使用性能探讨其工程运用的潜能。结果表明：静置条件下，20 g/L人造沸石在4 ℃和25 ℃ 下24 h内对污水中NH₃-N的去除率分别达41.28%和48.34%（相差7.06%），表明温度对NH₃-N去除无显著影响；不同搅动方式对NH₃-N去除效果的影响表现为曝气>振荡>静置，20 g/L人造沸石在曝气（1.0 L/min）条件下，NH₃-N去除率达80.02%；当人造沸石投加量增大到50、100 g/L时，振荡（100 r/min）条件下NH₃-N去除率分别可达83.34%、89.48%；对于不同pH污水，曝气处理时pH对NH₃-N去除效果的影响表现为碱性>中性>酸性；人造沸石具有良好的重复使用性能，重复使用6次，NH₃-N去除率仍可达36.77%。人造沸石在去除高速公路服务区污水中NH₃-N方面具有一定的技术研究和实际应用价值。

关键词: 人造沸石, 高速公路服务区, 污水, 氨氮, 吸附动力学

Abstract:

Using artificial zeolite to treat high nitrogen-containing sewage in highway service areas，the effect on the removal of ammonia nitrogen in sewage was investigated from the perspectives of temperature，dosage，pH and different stirring methods. At the same time，the reuse performance of artificial zeolite was used to discuss its engineering application potential. The results showed that under static conditions，the ammonia nitrogen removal rates of 20 g/L artificial zeolite at 4 ℃ and 25 ℃ in 24 h were 41.28% and 48.34% respectively （the gap was 7.06%） in the wastewater. The outlet temperature had no obvious effect on the removal of ammonia nitrogen. The effect of different stirring methods on the removal of ammonia nitrogen followed aeration， shaking and standing，and NH₃-N removal rate of 80.02% with 20 g/L artificial zeolite under aeration（1.0 L/min）. When the dosage of artificial zeolite increased to 50 and 100 g/L，the removal rate of ammonia nitrogen could reach 83.34% and 89.48% under the condition of shaking（100 r/min）. For sewage with different pH，the nitrogen removal effect of pH followed alkaline，neutral and acidic by aeration treatment. The artificial zeolite had good reusability，after 6 times of repeated use，the ammonia nitrogen removal rate could still reach 36.77%. Artificial zeolite had certain technical research and practical application value in the removal of ammonia nitrogen from sewage in highway service areas.

Key words: artificial zeolite, highway service area, sewage, ammonia nitrogen, adsorption kinetics

中图分类号:

X703.1

吴永明, 邓利智, 赵红, 沈紫飞, 任天成, 周佳钰, 邓觅. 人造沸石去除高速公路服务区污水氨氮的实验研究[J]. 工业水处理, 2023, 43(6): 99-105.

Yongming WU, Lizhi DENG, Hong ZHAO, Zifei SHEN, Tiancheng REN, Jiayu ZHOU, Mi DENG. Removal of ammonia nitrogen from sewage in the service area of the highway by artificial zeolite[J]. Industrial Water Treatment, 2023, 43(6): 99-105.

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链接本文: https://www.iwt.cn/CN/Y2023/V43/I6/99

图/表 7

图1 不同温度下污水NH₃-N质量浓度变化

Fig. 1 Changes in the mass concentration of NH₃-N in sewage at different temperatures

图2 不同搅拌方式下污水NH₃-N质量浓度变化

Fig. 2 Changes in the mass concentration of NH₃-N in sewage under different mixing methods

图3 不同沸石投加量下污水NH₃-N质量浓度变化

Fig. 3 Variation of NH₃-N mass concentration of sewage under different zeolite dosage

图4 不同pH下污水NH₃-N质量浓度变化

Fig. 4 Changes in NH₃-N mass concentration of sewage at different pH

图5 人造沸石重复使用时NH₃-N质量浓度变化

Fig. 5 The mass concentration changes of NH₃-N for artificial zeolite reuse

图6 NH₃-N吸附的准一级动力学（a）和准二级动力学（b）模型结果

Fig. 6 Quasi-first-order kinetic （a） and quasi-second-order kinetic （b） model results of NH₃-N adsorption

表1 NH₃-N吸附的准一级动力学及准二级动力学拟合结果

Table 1 The fitting results of quasi-first-order kinetic and quasi-second-order kinetic of NH₃-N adsorption

沸石投加量/（mg·L^-1）	C ₀/ （mg·L^-1）	q _e（exp）/ （mg·g^-1）	准一级动力学模型			准二级动力学模型
沸石投加量/（mg·L^-1）	C ₀/ （mg·L^-1）	q _e（exp）/ （mg·g^-1）	k ₁/h^-1	q _e（cal）/ （mg·g^-1）	R ²	k ₂/（g·mg^-1·h^-1）	q _e（cal）/ （mg·g^-1）	R ²
5	177.62	10.56	0.080 8	3.101 3	0.949 7	0.062 1	12.335 0	0.995 8
20	170.84	4.86	0.015 7	0.608 4	-0.185 6	-1.415 6	4.557 5	0.996 2
50	177.62	2.90	-0.022 5	0.050 1	-0.151 8	-1.096 9	2.684 1	0.998 4
100	177.62	1.58	-0.047 2	0.009 4	0.055 0	-1.081 2	1.338 0	0.996 1

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