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地表水作为饮用水水源,其温度、水质季节性变化大,其中氨氮季节性污染已直接威胁到饮用水的水质安全,而现行水厂工艺难以有效应对。本文采用铁锰氧化物挂膜滤料(简称挂膜滤料)催化氧化去除地表水中氨氮。系统考察了磷酸盐、pH值、碱度对催化氧化法去除水中氨氮的影响,并通过在西安和兰州两个地区进行中试实验,对催化氧化法去除地表水中氨氮的可行性和效能进行了研究。论文主要成果和结论如下:(1)挂膜滤料的活性随运行时间逐渐降低,向水中投加磷酸盐可以有效保持其催化氧化去除氨氮的活性。在进水氨氮浓度为2.0 mg/L,滤速为7 m/h条件下,投加30μg/L磷酸盐,滤柱对氨氮的平均去除率为96.6%,即使在西安最低温度6.0℃,出水氨氮仍可稳定达标,平均去除率为89.0%。(2)静态灭活实验表明,滤料去除氨氮同时包括催化氧化作用和生物作用,其中催化氧化作用大约占58%,并且投加磷酸盐同时促进了催化氧化作用和生物作用,其中催化氧化作用大约提高了4.2倍。动态灭活实验表明,灭活后,进水氨氮为2.0 mg/L,出水氨氮为0.15 mg/L,单独的催化氧化作用完全可以满足处理要求。(3)用XPS对挂膜滤料进行表面元素分析,发现挂膜滤料在地下水、地表水加P、地表水不加P运行时,滤料表面铝含量分别为未检出、4.88%、8.07%,猜测可能是Al覆盖了滤膜表面的活性位,阻碍了催化氧化反应的进行,加P后,有效减弱了Al在滤料表面的积累,从而恢复了挂膜滤料的活性。(4)对于连续运行中活性降低的挂膜滤料和长期停用活性降低的挂膜滤料,进水氨氮2.0 mg/L,滤速为7 m/h,在持续投加30μg/L磷酸盐条件下,分别运行4天和11天活性即可恢复,可将水中氨氮削减至0.1 mg/L以下。(5)pH值和碱度会对挂膜滤料活性产生影响。在pH值为6.5~8.5时,滤柱对氨氮的去除能力随pH值的升高而增强。投加NaHCO3控制碱度在50~150mg/L时,氨氮去除效果有所提升;投加Na2CO3控制碱度在50~150 mg/L时,氨氮去除效果基本不变。当碱度达到200 mg/L时,氨氮去除效果反而降低。(6)将成熟四年的挂膜滤料用于对兰州地表水中氨氮的去除,效果稳定后,可去除2.0 mg/L氨氮;将成熟三个月的挂膜滤料用于对兰州地表水中氨氮的去除,效果稳定后,可去除2.0 mg/L氨氮。不同地区(西安和兰州)的中试实验结果表明,挂膜滤料可以实现地表水中氨氮的有效去除。