利用天然非金屬礦產來進行水處理由于成本較低，無二次污染，逐漸成為當前環保研究的熱點之一。

沸石是一種含水的堿金屬或堿土金屬的硅鋁酸礦物，分子式一般可表示為M2/nO·Al2O3·XSiO2·YH2O，其中n為陽離子的化合價。沸石骨架最基本單元結構是以Si為中心，形成4個頂點有氧配置的SiO4四面體以及Al取代Si并置換成AlO4四面體的結合體。

硅（鋁）氧四面體通過橋氧連接，在平面上顯示為多種封閉的環狀結構，在三維空間上可形成多種形狀的規則多面體，并構成沸石相互連接的多維孔穴群或孔道體系。

正因為沸石具備網架狀的特殊空間結構和相互連接的孔穴和孔道，使得其比表面積極大（400～800m2/g）。另外，由于沸石構架上的堿和堿土金屬離子極易與水溶液中的陽離子發生交換作用，從而使沸石具有良好的吸附、交換性能。由于沸石具備孔隙度高、比表面積大、表面粗糙以及吸附性能良好等特點，可吸附有極性的分子和細菌，對細菌有富集作用。沸石的微孔結構適于微生物生長繁殖，對微生物無毒害，因此沸石是一種理想的生物載體。

1994年首次提出了“生物沸石”的概念，即以沸石作為微生物生長的載體，借助沸石內部富有空穴和孔道的結構特點，通過吸附富集極性分子和細菌，創造微生物生長條件，使沸石表面生長一層生物膜，以同時發揮沸石的吸附性能和生物膜的作用，去除水中的污染物質。

研究表明生物沸石可以改進沸石的水處理特性，使生物、沸石共同起作用。例如用它與混凝沉淀相結合，能高效去除水中氨氮、亞硝酸鹽氮、錳、有機物、嗅和味、改善色度等；還能利用沸石表面富集的硝化細菌群，將吸附的多量氨氮轉化為硝酸鹽氮，從而空出吸附位，達到原位再生的目的。另有研究表明沸石富集水體中的微生物，在充足的溶解氧條件下，微生物在沸石表面形成生物膜，同時沸石自身表面有機物的分解可使以有機物為養料的微生物生長繁殖，使得沸石在一定程度上得以再生，大大延長了生物沸石的使用周期。

生物沸石在生活污水處理中的應用研究

研究了生物沸石床對模擬村鎮生活污水中各形態氮及COD等污染物的去除效果。結果表明，生物沸石床對氨氮去除效果明顯且穩定，去除率大于95%，對硝酸鹽氮的去除則受水力停留時間的影響較大。對生物沸石床去除氨氮的機理分析表明，生物沸石對氨氮的去除主要依靠化學吸附、離子交換以及生物硝化的協同作用，而對硝酸鹽氮的去除主要依賴反硝化作用。生物沸石的硝化作用明顯，并受溶解氧濃度限制，沸石床中部沸石硝化強度只有表層沸石的1/2，其反硝化能力則隨實驗條件中碳氮化的不同而變化明顯，當ρ（COD）/ρ（TN）=5時，反硝化作用最強，在時間變化規律上，前6h反硝化速率最大。

將生物沸石和懸浮球填料有機組合在一起的新型懸浮球填料應用于污水深度處理中，該填料易于掛膜，且生物相高級、豐富、不易脫落；孔隙率為90%，不易堵塞。該新型填料長有的生物膜致密，沸石內部的孔穴中長有較多的原生物，有利于氨氮的轉化。實驗表明：填有該新型填料的曝氣生物流化床在穩定狀態處理城市污水廠二級出水時，出水CODCr質量濃度為10~36mg/L，去除率為48%~81%；出水氨氮質量濃度可以保持不大于2mg/L，去除率不小于89%。出水水質能滿足再生水用于循環冷卻水的水質要求。

研究結果表明，生物沸石床對氨氮，硝酸鹽氮，TN，COD均有不同程度的去除，對氨氮的去除作用尤為明顯，最大可達97.07%。

用2個相同的上流生物過濾床處理生活廢水，進行中試試驗，結果表明，利用沸石作生物濾池的濾料，在高氨氮負荷率時，沸石濾料對氨氮的去除率高于對比組；在低氨氮負荷率時，沸石濾料吸附的氨氮發生了硝化作用，沸石得到了再生，為硝化生物過濾節省費用。由于火電廠一般都遠離市區，生活污水需單獨處理。現有火電廠生活污水濃度較低，SS，COD，BOD5和氨氮的平均質量濃度分別只有83，77，50，15mg/L，僅有城市生活污水的1/3左右，為將電廠低濃度生活污水處理后回用于循環冷卻水，開發了沸石濾料曝氣生物濾池(ZBAF)工藝處理電廠低濃度生活污水，結果表明，在溫度為12~17℃，停留時間1.4h，氣水比4∶1，進水濁度，BOD5，CODCr和氨氮分別為59NTU，30mg/L，81mg/L和16mg/L時，相應的出水指標為3.2NTU，3.2mg/L，14.5mg/L和0.5mg/L，滿足再生水用作循環冷卻補充水的水質標準。為保證氨氮去除率達到預定值，必須保證反應器有足夠的高度或者停留時間。