【摘 要】
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农业面源污染是造成我国水体富营养化的主要原因之一。农田尾水作为农业面源污染的主要载体,传统工艺难以应对其水量较大的紧急情况。本研究通过对沸石进行改性获得高效去除NH4+-N、NO3--N和TP的吸附材料,通过性质表征及吸附特性的研究阐明改性沸石的吸附机理;采用吸附-微滤组合工艺,探究其对农田尾水的处理效果,并研究了膜污染特征。研究结果表明:吸附NH4+-N、TP和NO3--N的最佳改性沸石的制备条
【基金项目】
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国家重点研发计划项目“水稻主产区氮磷流失综合防控技术与产品研发”（项目编号:2016YFD0800500）；
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农业面源污染是造成我国水体富营养化的主要原因之一。农田尾水作为农业面源污染的主要载体,传统工艺难以应对其水量较大的紧急情况。本研究通过对沸石进行改性获得高效去除NH4+-N、NO3--N和TP的吸附材料,通过性质表征及吸附特性的研究阐明改性沸石的吸附机理;采用吸附-微滤组合工艺,探究其对农田尾水的处理效果,并研究了膜污染特征。研究结果表明:吸附NH4+-N、TP和NO3--N的最佳改性沸石的制备条件分别为0.2mol·L-1 Na Cl溶液,固液比1:10,改性2 h;0.01 mol·L-1 La Cl3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NH4+-N改性沸石（MZ-Na）能力的提升主要由于Na+通过离子交换作用置换出天然沸石（NZ）中的Mg2+、Ca2+等金属离子,从而形成钠型沸石;La3+主要以La（OH）3、La2O3的形态负载于NZ上,形成吸附TP改性沸石（MZ-La）,通过络合作用实现对TP的吸附;CPB双层负载于NZ上,形成吸附NO3--N改性沸石（MZ-CPB）,一方面使MZ-CPB表面带正电电荷,产生静电吸引作用,另一方面阴离子污染物也会与CPB中的Br-发生阴离子交换作用。MZ-La对TP的吸附与Freundlich吸附等温模型高度拟合（R~2>0.99）;MZ-CPB对NO3--N的吸附与Langmuir吸附等温模型高度拟合（R~2>0.97）;其吸附过程均符合准二级动力学模型。采用15 g·L-1 MZ-CPB与8 g·L-1 MZ-La作为组合吸附剂处理农田尾水,NH4+-N和TP浓度分别由5.11 mg·L-1、0.53 mg·L-1降至0.19 mg·L-1、0.015 mg·L-1,可达地表水Ⅱ类标准;出水NO3--N浓度由10.12 mg·L-1降至2.18 mg·L-1,去除率为78.21%,处理效果良好。在10～60 min内,HRT对吸附-微滤工艺处理NH4+-N和NO3--N效果影响较大,但对TN和TP处理效果影响不大;综合污染物处理效果,吸附-微滤工艺的最佳HRT为10 min。不锈钢膜过滤对TP和SS去除具有明显提升作用,TP浓度经不锈钢膜过滤后可降低62.7%,与自然沉降相比,SS经不锈钢膜过滤后可降低75%,但不锈钢膜过滤对NH4+-N、NO3--N和TN浓度变化基本无影响。在不同HRT下,膜比通量随时间变化趋势相似,反应初期膜比通量下降缓慢,一定时间后膜比通量急速下降。采用物理清洗和化学清洗,不锈钢膜膜比通量可恢复至原膜比通量的92.44%。综合上述结果,采用15 g·L-1 MZ-CPB与8 g·L-1 MZ-La作为组合吸附剂,不锈钢膜为滤膜,吸附-微滤工艺可作为一项快速高效处理农田尾水的应急措施。
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