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    吸附-微濾工藝處理農田尾水的試驗研究

    王夢嫻  
    【摘要】:農業面源污染是造成我國水體富營養化的主要原因之一。農田尾水作為農業面源污染的主要載體,傳統工藝難以應對其水量較大的緊急情況。本研究通過對沸石進行改性獲得高效去除NH_4~+-N、NO_3~--N和TP的吸附材料,通過性質表征及吸附特性的研究闡明改性沸石的吸附機理;采用吸附-微濾組合工藝,探究其對農田尾水的處理效果,并研究了膜污染特征。研究結果表明:吸附NH_4~+-N、TP和NO_3~--N的最佳改性沸石的制備條件分別為0.2mol·L~(-1) Na Cl溶液,固液比1:10,改性2 h;0.01 mol·L~(-1) La Cl_3溶液,固液比1:10,改性2 h;0.02 mol·L~(-1) CPB溶液,固液比1:20,改性24h。吸附NH_4~+-N改性沸石(MZ-Na)能力的提升主要由于Na~+通過離子交換作用置換出天然沸石(NZ)中的Mg~(2+)、Ca~(2+)等金屬離子,從而形成鈉型沸石;La~(3+)主要以La(OH)_3、La_2O_3的形態負載于NZ上,形成吸附TP改性沸石(MZ-La),通過絡合作用實現對TP的吸附;CPB雙層負載于NZ上,形成吸附NO_3~--N改性沸石(MZ-CPB),一方面使MZ-CPB表面帶正電電荷,產生靜電吸引作用,另一方面陰離子污染物也會與CPB中的Br~-發生陰離子交換作用。MZ-La對TP的吸附與Freundlich吸附等溫模型高度擬合(R~20.99);MZ-CPB對NO_3~--N的吸附與Langmuir吸附等溫模型高度擬合(R~20.97);其吸附過程均符合準二級動力學模型。采用15 g·L~(-1) MZ-CPB與8 g·L~(-1) MZ-La作為組合吸附劑處理農田尾水,NH_4~+-N和TP濃度分別由5.11 mg·L~(-1)、0.53 mg·L~(-1)降至0.19 mg·L~(-1)、0.015 mg·L~(-1),可達地表水Ⅱ類標準;出水NO_3~--N濃度由10.12 mg·L~(-1)降至2.18 mg·L~(-1),去除率為78.21%,處理效果良好。在10~60 min內,HRT對吸附-微濾工藝處理NH_4~+-N和NO_3~--N效果影響較大,但對TN和TP處理效果影響不大;綜合污染物處理效果,吸附-微濾工藝的最佳HRT為10 min。不銹鋼膜過濾對TP和SS去除具有明顯提升作用,TP濃度經不銹鋼膜過濾后可降低62.7%,與自然沉降相比,SS經不銹鋼膜過濾后可降低75%,但不銹鋼膜過濾對NH_4~+-N、NO_3~--N和TN濃度變化基本無影響。在不同HRT下,膜比通量隨時間變化趨勢相似,反應初期膜比通量下降緩慢,一定時間后膜比通量急速下降。采用物理清洗和化學清洗,不銹鋼膜膜比通量可恢復至原膜比通量的92.44%。綜合上述結果,采用15 g·L~(-1) MZ-CPB與8 g·L~(-1) MZ-La作為組合吸附劑,不銹鋼膜為濾膜,吸附-微濾工藝可作為一項快速高效處理農田尾水的應急措施。


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