沸石是一种架状结构的多孔穴和通道的硅铝酸盐，在我国分布广、储量大，较易开采，而且价格低廉。由于沸石具有巨大的比表面积(400～800m2/g)，有良好的吸附、交换性能，并且还是一种极性吸附剂，可以吸附有极性的分子和细菌，对细菌有富集作用，因此沸石是一种理想的生物载体，已被广泛应用于工农业及环境保护领域。将沸石与SBR结合起来，研究一种沸石强化SBR的生物处理工艺，以期能强化其生物脱氮功能，对开辟一条经济有效的污水处理新工艺具有重要的现实意义。

近年来，随着国家新的污水处理综合排放标准(GB18918-2002)的执行，对污水排放尤其是城镇污水处理排放的COD、氨氮和总氮等提出了更严格的要求。而现行的废水处理工艺在生物脱氮时暴露出许多问题，如工艺流程长、控制复杂，运行成本高等。简化脱氮工艺操作，降低运行成本，最大限度的去除氨氮，满足污水处理的新要求已成为当今环境工作者所面临的重要课题。

间歇式活性污泥法(SBR)在处理城市污水时通过好氧、厌氧或缺氧交替运行的方式，在有效去除有机物的同时，也能同时达到的脱氮效果。但在整个工艺过程中，操作、控制运行难度较大。因而，大多数情况下并不能达到预期脱氮效果，这是目前SBR工艺亟待解决的问题之一。

1、实验部分

1.1实验工艺流程和运行参数

工艺流程：污水→初沉池→SBR反应器→出水。

运行参数：SBR运行周期为：曝气6h、沉淀和排水3h、闲置2h。泥龄18d，污泥浓度3000～3500mg/L，pH值6.0～7.0，水温20～22℃，SV：23%，SVI：68。

SBR：有效容积11.5L，透明有机玻璃制造。

1.2实验方法

1.2.1沸石对有机物及氨氮的吸附

取一定量生活污水7000mL，加入一定浓度的氯化铵溶液，成为配制的混合溶液。将配制的混合溶液分成7等份，每份投加沸石1.6g。分别搅拌不同时间，分别检测进、出水COD及NH3-N浓度，可以得出不同吸附时间下沸石对COD及NH3-N交换吸附容量，比较后即可得出最佳吸附平衡时间。

1.2.2沸石强化SBR脱氮与常规SBR生物脱氮的对比

在两个相同的SBR反应器中，采用相同的污水进水浓度，相同的菌种，接种培养相同的时间，其中一个为常规SBR反应器，另一个在培养时投入沸石，为沸石强化SBR反应器。在操作条件相同情况下，处理相同的污水，比较它们对有机物及氨氮的去除效果。

1.3分析方法

分析方法采用国家环保局《水和废水监测分析方法》(第3版)。

2、实验结果与分析

2.1沸石对COD、氨氮的吸附

进水氨氮初始浓度为39.7mg/L。由图1可知，沸石对氨氮表现出较好的吸附性能。随着吸附时间的延长，沸石对氨氮的去除量也逐渐增加。在达到70min后，沸石的吸附量已基本接近饱和，对生活污水氨氮的最大吸附容量为4.6mg氨氮/g沸石，对氨氮最大去除率为18%。沸石在对生活污水中氨氮吸附的同时，也对COD发生吸附作用。

当进水COD浓度为389.6mg/L时，沸石的吸附作用使COD浓度迅速降低，随着吸附反应时间的延长，沸石对COD的去除量也逐渐增加，其吸附平衡时间为80min。这表明沸石不仅对氨氮有去除作用，也对COD表现出一定的去除能力。由于沸石是一种硅酸盐矿物，其粉末颗粒表面具有晶体缺陷，Si、Al以及一些金属离子的配位还未达到饱和，在水合作用下，其与水分子配位而吸附、粘附污水中的胶体物质、颗粒物有机物等，使COD降低。

2.2沸石强化SBR与常规SBR生物脱氮的对比

常规SBR对氨氮去除率最高可达82%，最低64%，平均70%左右，SBR反应器投加沸石后，含沸石污泥对氨氮有较好的吸附去除作用。氨氮去除率最高可达95%，最低78%，平均85%左右，高出未加沸石反应器去除率15%，显示投加沸石对生物脱氮有一定的强化作用。分析原因，除了前面谈到的沸石具有物理吸附功能，能去除部分氨氮外，最重要的是沸石在此环境下的生物吸附与生物降解功能。

一方面，沸石粘附微生物后，形成沸石-生物复合体，微生物生长在沸石表面及内孔，它能分泌胞外酶等物质，粘附污水中的胶体物质、颗粒有机物，同时降低水中胶体的Zeta电位，有利于水中胶体颗粒的凝聚、沉降，从而提高了SBR去除氨氮和COD的能力，此为生物吸附。另一方面，对氨氮的去除是由硝化细菌完成的。硝化细菌为世代周期长的自养好氧菌，其增殖速度较慢，远低于异养好氧菌，通常情况下不易形成种群优势，这是造成常规SBR氨氮去除率不高的主要原因之一。沸石作为一种生物载体，利用其比表面积大的特点，可以有效的富集微生物，增加微生物尤其是硝化菌在反应器中的浓度，从而提高了对氨氮的去除率。因此，沸石强化SBR对氨氮的去除是基于生物吸附和生物降解共同作用的结果。

沸石强化SBR反应器对COD的平均去除率约为70%，常规SBR对COD的平均去除率约为59%，二者对COD的去除差异没有对氨氮的去除那么大。原因是对有机物的去除是靠异养好氧菌完成，其增殖速度快，是水体中的优势菌种，在水中的浓度较高，因而沸石的生物富集作用表现不明显而已。

3、结论

(1)沸石在静态吸附条件下对生活污水氨氮的最大吸附容量为4.6mg氨氮/(g沸石)，吸附饱和时间约为70min，氨氮最大去除率为18%。

(2)沸石强化SBR反应器运行测试结果表明，沸石的投加对生物脱氮有较好的强化作用，高出常规SBR对氨氮的去除率15%左右，同时对COD的去除也有一定的提高。