1.氮素污染的危害：
        近年來(lái),隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和人們生活水平的提高，含氮化合物的排放量急劇增加，業(yè)已成為環(huán)境的嚴(yán)重污染源而引起各界的關(guān)注。氮素污染的危害極大，表現(xiàn)在[1,2,3]：（1）造成水體的“富營(yíng)養(yǎng)化”，致使藻類(lèi)毒素通過(guò)食物鏈?zhǔn)谷酥卸?。?）在一般條件下,廢水中所含的有機(jī)氮會(huì)轉(zhuǎn)化成氨。而氨的氧化,將導(dǎo)致水體中溶解氧濃度降低，使水體缺氧，從而引起魚(yú)類(lèi)大量死亡，造成水生生態(tài)系統(tǒng)紊亂；（3）與氯氣作用生成氯胺，妨礙氯化消毒，增加市政給水處理成本。（4）氨轉(zhuǎn)化為硝酸，又可由飲用水而誘發(fā)嬰兒的高鐵血紅蛋白癥；硝酸鹽進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為亞硝胺則具有嚴(yán)重的“三致”作用，直接威脅著人類(lèi)的健康。所以，經(jīng)濟(jì)有效地控制氮素污染已成為當(dāng)今環(huán)境工作者所面臨的重大科研課題。
        2.城市污水除氮方法：
        城市污水除氮方法分為物理化學(xué)方法與生物處理方法兩種[4]。
        物化法操作彈性大、效率高、投資省、占地小，但運(yùn)行費(fèi)用或藥劑費(fèi)用較高，且易產(chǎn)生二次污染；生物法脫氮的形式多種多樣，經(jīng)濟(jì)、且無(wú)二次污染，具有很大潛力[5]。其中，生物法中的SBR（）由于有很多獨(dú)到之處而收到人們的重視。其可以通過(guò)限制曝氣或半限制曝氣等運(yùn)行方式在時(shí)間上實(shí)現(xiàn)缺氧／好氧的組合，并對(duì)每一部分的時(shí)間比例作合適的控制，以達(dá)到脫氮的目的[9]。與其他工藝相比，SBR工藝具有處理構(gòu)筑物少，調(diào)節(jié)功能好，對(duì)水質(zhì)、水量的變化具有一定的適應(yīng)性，且不宜產(chǎn)生污泥膨脹的優(yōu)點(diǎn)[6]，其TN的去除率可以達(dá)到90%以上[7]。
        3.選題目的、意義以及研究路線確定
        (1)選題的目的和意義：
        2003年7月1日，國(guó)家執(zhí)行了新的污水排放標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定氨氮濃度不得超過(guò)12mg/L，而現(xiàn)行的廢水處理工藝很難達(dá)到此要求。尤其是在冬季低溫和氨氮濃度較高的情況下，出水總氮和氨氮濃度更難達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。為改善冬季低溫和高濃度氨氮條件下的生物脫氮效果，可采用吸附法來(lái)強(qiáng)化生物脫氮。我國(guó)具有豐富的沸石礦產(chǎn)資源，其不但具有良好的吸附性能，而且價(jià)格低廉，已被廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)及環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域。本選題擬采用沸石來(lái)強(qiáng)化SBR的生物脫氮功能。
        (2)研究路線的確定：
        本選題利用天然沸石的良好吸附性能，將沸石與SBR工藝結(jié)合起來(lái)，強(qiáng)化SBR工藝生物脫氮的效果。
        本試驗(yàn)工藝流程：污水→初沉池→曝氣池（SBR反應(yīng)器）→出水
        二、沸石強(qiáng)化SBR生物脫氮研究
        1.沸石吸附原理
        沸石是一種含水的堿或堿金屬架狀鋁硅酸鹽礦物[17～21]，其礦物結(jié)構(gòu)是硅氧（SiO4）四面體和鋁氧（AlO4）四面體按一定的規(guī)律排列成具有籠狀的骨架，具有很多大小均一的孔穴和通道。在孔穴和通道中存在許多沸石水，經(jīng)加熱其中水分可逸去，失水后的沸石，形成一個(gè)內(nèi)表面很多的孔穴，其結(jié)構(gòu)很像是疏松多孔的海綿體，具有很強(qiáng)的吸附性，可吸附大量的其它分子（如NH3、CO2、H2S等），填充沸石水的空缺，并保有很高強(qiáng)度。
        沸石孔穴、通道大小均勻、固定，小于其直徑的物質(zhì)能被吸附，大于其直徑的物質(zhì)則不被吸附，從而對(duì)分子起著篩選作用。沸石能作吸附劑，主要靠它表面具有強(qiáng)大的包容力，而且還有較大的靜電力。因沸石晶格孔穴中分布有陽(yáng)離子，同時(shí)部分格架氧也具有負(fù)電荷，從而在離子周?chē)纬闪藦?qiáng)大電場(chǎng)，故其吸附力特別強(qiáng)大。由于其吸附力的強(qiáng)大，對(duì)銨離子能有選擇地吸收交換。
        沸石對(duì)于各種離子的選擇交換順序如下：
        Cs+>Rb+>K+>NH4+>Sr2+>Na+>Ca2+>Fe3+>Al3+>Mg2+>Li+
        所以，當(dāng)沸石用于氨氮的去除時(shí)，影響最大的為K+[22]。由于城市污水中一般K+含量并不高，故沸石對(duì)氨離子有較高的選擇性[23]。
        2.試驗(yàn)裝置與工藝運(yùn)行參數(shù)
        （1）試驗(yàn)材料：
        本試驗(yàn)所用沸石為浙江縉云出產(chǎn)的400目天然沸石粉；試驗(yàn)用水為實(shí)驗(yàn)室制備的蒸餾水和超純水、屏風(fēng)泵站生活污水；污泥取自桂林市七里店污水廠氧化溝。
        （2）試驗(yàn)裝置
        試驗(yàn)裝置（小試）為三組并聯(lián)運(yùn)行的SBR池，單池尺寸，各設(shè)磁力攪拌器1臺(tái)。
        （3）試驗(yàn)設(shè)計(jì)：試驗(yàn)研究分三組、四個(gè)工況進(jìn)行，如下
        A組（反應(yīng)器1）：對(duì)比組，研究SBR工藝對(duì)城市污水的脫氮效果。
        B組（反應(yīng)器2）：SBR＋沸石（組合工藝），研究沸石對(duì)中低濃度氨氮的脫氮效果。
        C組（反應(yīng)器3）：SBR＋沸石（組合工藝），研究沸石對(duì)中高濃度氨氮的脫氮效果。
        B組和C組的沸石投加量均為3g/L（以105℃下烘干4h以上的沸石重量計(jì)）。
        試驗(yàn)研究共進(jìn)行了未反硝化、投小蘇打、反硝化、減少曝氣量四個(gè)工況。各工況運(yùn)行條件如下：
        （4）工藝運(yùn)行參數(shù)：每天運(yùn)行兩個(gè)周期，每組每周期處理2.5升污水；進(jìn)水0.5h、反硝化１h、曝氣7.5h、沉淀和排水2h、閑置１h；泥齡：20d；每天排泥一次。