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作者：杨彦锋西安建筑科技大学

学位级别：硕士

低溶解氧是抑制活性氧化膜催化氧化去除地下水中氨氮的关键因素,因此本课题研究活性氧化膜在溶解氧充足的条件下对地下水中氨氮的去除效果及其影响因素。中试实验条件下,采用3种不同的充氧方式(氧气、空气、臭氧)逆向流充氧保持催化氧... 详细信息

低溶解氧是抑制活性氧化膜催化氧化去除地下水中氨氮的关键因素,因此本课题研究活性氧化膜在溶解氧充足的条件下对地下水中氨氮的去除效果及其影响因素。中试实验条件下,采用3种不同的充氧方式(氧气、空气、臭氧)逆向流充氧保持催化氧化系统中溶解氧充足,在此条件下研究了水质条件和运行条件对逆向流充氧强化活性氧化膜去除氨氮的影响以及充氧前后活性氧化膜的微观表征分析等3方面的内容。主要结论如下:(1)逆向流充氧后活性氧化膜对氨氮的去除效果较充氧前明显提高。(2)进水氨氮浓度对逆向流充氧强化活性氧化膜去除氨氮效果的影响明显。3种充氧(氧气、空气、臭氧)条件下,活性氧化膜最高可去除的氨氮浓度分别为3.7、3.4、3.2 mg/L。由此可知,3种充氧(氧气、空气、臭氧)条件下,氧化膜对氨氮的去除效果氧气优于空气,空气优于臭氧。(3)进水高浓度铁和锰对逆向流充氧强化活性氧化膜去除氨氮效果的影响明显。当进水中铁锰浓度高于一定浓度时,3.0 mg/L的氨氮出水不能达标。(4)滤速是影响逆向流充氧强化活性氧化膜去除氨氮效果的重要因素。当进水氨氮浓度为3.0 mg/L,充氧方式为氧气和空气时,活性氧化膜除去氨氮所允许的最大滤速为10 m/h;充氧方式为臭氧时,活性氧化膜去除氨氮所允许的最大滤速为8 m/h。(5)充氧量显著地影响着逆向流充氧强化活性氧化膜对氨氮的去除效果。当滤速8 m/h,进水氨氮浓度为3.0 mg/L保持不变时,实验所得3种充氧方式(氧气、空气和臭氧)的最佳(最小)充氧量分别为40、100和75 mL/min。(6)充氧位置对逆向流充氧强化活性氧化膜去除氨氮的效果有影响。实验结果表明在滤柱底部1/3处充氧较底部充氧时活性氧化膜对氨氮的去除效果更好。底部1/3处充氧,当滤速保持8 m/h不变时,3种充氧方式(氧气、空气、臭氧)条件下活性氧化膜能够去除的最大氨氮浓度分别为4.3、4.2、3.2 mg/L。(7)与充氧前相比,当充氧方式为氧气和空气时,活性氧化膜仍呈现结构疏松、孔隙丰富、比表面积大的特征,氧化膜没有发生明显的变化。当充氧方式为臭氧时,活性氧化膜的形态结构、元素组成以及比表面积等均发生了不利于氧化膜去除氨氮的变化。

关键词：溶解氧活性氧化膜地下水水质条件运行条件

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氧化膜活性恢复及硬度对去除水中氨氮和锰的影响

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西安工程大学学报 2022年第1期36卷 54-60页

作者：郭英明许伟袁晟晨黄建雄杨靖邱文瑄丁泰富西安工程大学城市规划与市政工程学院陕西西安710048

为了探明被长期搁置的石英砂成熟滤料再次投入使用时其表面氧化膜活性的恢复情况,同时考察进水中硬度变化对同步去除地下水中氨氮和锰的影响,利用中试过滤系统开展实验研究。结果表明:60 d未使用的成熟滤料再次投入使用时,仅需2.5 d即... 详细信息

为了探明被长期搁置的石英砂成熟滤料再次投入使用时其表面氧化膜活性的恢复情况,同时考察进水中硬度变化对同步去除地下水中氨氮和锰的影响,利用中试过滤系统开展实验研究。结果表明:60 d未使用的成熟滤料再次投入使用时,仅需2.5 d即可恢复对水中氨氮和锰的高效去除;当进水硬度达到701 mg/L时,对氨氮和锰的去除率明显降低,停止投加后,系统在12 h内可恢复对氨氮和锰的高效去除。分别利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)以及X射线光电子能谱仪(XPS)对氧化膜表面进行微观表征,由SEM发现硬度的增加导致膜表面的多孔结构被堵塞;EDS显示膜表面Ca含量增加明显,增加的钙物质影响氨氮和锰的有效去除;XPS表明氧化膜的化学形态为Mn_(3)O_(4)和MnO,含钙物质Ca[Mn(OH)_(6)]_(2)的存在覆盖在氧化膜表面及空隙中,是导致污染物去除率下降的主要原因。

关键词：硬度活性氧化膜中试过滤氨氮和锰

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催化氧化除氨氮/锰技术在滤池改造中的应用研究

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中国环境科学 2021年第3期41卷 1132-1139页

作者：魏献诚黄廷林程亚张涛苏捷超陈程澄西安建筑科技大学环境与市政工程学院陕西西安710055 陕西省环境工程重点实验室陕西西安710055 西北水资源与环境生态教育部重点实验室陕西西安710055 西安市自来水有限公司渭滨水厂陕西西安710018

西安市某地下水源水厂石英砂滤池中滤料表面形成的氧化膜催化活性很低,基本不具备去除铁、锰、氨氮的能力,出水安全隐患较高,因此在中试滤柱系统中评价了石英砂滤料除铁(Fe^(2+))、锰(Mn^(2+))、氨氮(NH_(4)^(+)N)效能,并进行活性滤料... 详细信息

西安市某地下水源水厂石英砂滤池中滤料表面形成的氧化膜催化活性很低,基本不具备去除铁、锰、氨氮的能力,出水安全隐患较高,因此在中试滤柱系统中评价了石英砂滤料除铁(Fe^(2+))、锰(Mn^(2+))、氨氮(NH_(4)^(+)N)效能,并进行活性滤料的性能优化.在此基础上,在水厂原有石英砂滤池中进行活性滤料的原位制备.结果表明,水厂石英砂滤料基本不具备去除Fe^(2+)、Mn^(2+)、NH_(4)^(+)N能力.在中试滤柱系统中,经过3d挂膜,低浓度Fe^(2+)、Mn^(2+)、NH_(4)^(+)N的去除率均可达93%以上.在滤池中进行原位改造后,进水NH_(4)^(+)N浓度为(0.3±0.05)mg/L时,去除率由28%提高到90%,进水Mn^(2+)浓度为(0.3±0.05)mg/L时,去除率由50%提高到80%.进一步分析滤料表征发现,改造后滤料形貌和结构均发生了改变.XRD分析结果表明,改造后滤料产生了新峰,证明了滤料具备了活性.改造后可满足案例水厂净水安全的需要,具有较高的实用价值.

关键词：地下水氨氮锰活性氧化膜

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不同离子对铁锰氧化物催化氧化去除地下水中氨氮的影响

不同离子对铁锰氧化物催化氧化去除地下水中氨氮的影响

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作者：刘杰西安建筑科技大学

学位级别：硕士

近年来,由于环境污染,地下水氨氮超标的现象越来越普遍。研究证明铁锰氧化物催化氧化地下水中氨氮相较于生物法具有滤料成熟期短,能够同步去除铁锰等多种污染物等优点。但由于我国幅员辽阔,地下水水质变化很大,铁锰氧化物催化氧化氨氮... 详细信息

近年来,由于环境污染,地下水氨氮超标的现象越来越普遍。研究证明铁锰氧化物催化氧化地下水中氨氮相较于生物法具有滤料成熟期短,能够同步去除铁锰等多种污染物等优点。但由于我国幅员辽阔,地下水水质变化很大,铁锰氧化物催化氧化氨氮这种技术在其他地区的应用可能会出现新的问题,为了进一步完善铁锰氧化物催化氧化氨氮的理论,本实验主要研究内容为不同离子对铁锰氧化物催化氧化去除地下水中氨氮的影响。实验利用已持续运行2年的石英砂滤柱中试系统,通过改变进水中不同离子的种类和离子浓度,考察了不同浓度离子对石英砂滤料表面活性氧化膜催化氧化水中氨氮性能的影响。结果表明:高浓度钠离子、钾离子、氯离子、硫酸根离子、碳酸氢根离子对滤料去除氨氮性能基本没有影响,去除率均达到了87%以上。高浓度钙离子对滤料去除氨氮性能影响很大,当氯化钙进水浓度为1000 mg/L,去除率降低到了51%。停止投加钙离子后,滤料去除氨氮的性能可在8 h内恢复。对滤料表面进行微观表征发现滤料表面钙的含量大幅上升,滤料的比表面积、孔体积降低,影响了滤料与氨氮污染物的接触,造成氨氮去除效率下降。亚铁离子和锰离子对氨氮去除性能的影响很大,当进水中亚铁离子浓度为10 mg/L,去除率降低到了65%。随着进水中亚铁离子浓度的升高,出水中硝氮浓度降低,亚硝氮浓度增加。进水中较高浓度的锰离子会影响铁锰氧化膜对氨氮的去除效果,进水中锰离子浓度超过4 mg/L以上时,氨氮去除率为81%。进水中同时投加锰离子和亚铁离子时,亚铁离子对铁锰氧化膜去除氨氮的影响要比锰离子明显很多,进水中亚铁离子浓度越高,锰离子对铁锰氧化膜去除氨氮的影响越不明显。

关键词：活性氧化膜接触氧化钙离子氨氮铁锰

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