【摘要】：目前,我國(guó)飲用水水源氨氮污染問(wèn)題十分嚴(yán)重,對(duì)城市飲用水的安全構(gòu)成威脅。生物活性濾池是公認(rèn)的最為經(jīng)濟(jì)有效的去除飲用水中氨氮的方式之一,但在低溫環(huán)境下難以發(fā)揮作用。因此,探索低溫下生物活性炭工藝高效脫氮,控制北方高寒地區(qū)氮污染和提供安全高質(zhì)的飲用水都具有重要意義。本文采用超聲浸漬法將鐵元素負(fù)載到活性炭上。通過(guò)改性活性炭與未改性活性炭對(duì)比試驗(yàn),圍繞吸附氨氮與活性炭表面性質(zhì)關(guān)系這一問(wèn)題,詳細(xì)研究了氨氮在活性炭表面的吸附行為和機(jī)理。同時(shí)將改性炭應(yīng)用到低溫環(huán)境下,作為生物濾池濾料,進(jìn)行微生物掛膜和除氮試驗(yàn),從掛膜完成時(shí)間、微生物數(shù)量、微生物活性等方面進(jìn)行考察,探討了低溫強(qiáng)化原因。通過(guò)改性,改變了活性炭的物理結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性質(zhì)。鐵元素以Fe203形式負(fù)載到活性炭上,使活性炭大孔和中孔的比表面積由46.175m2/g減小到改性后24.683m2/g,孔體積由0.064cc/g減小到0.043cc/g,平均孔徑由3.742nm增大到3.808nm,表面形貌更加粗糙不平。通過(guò)改性,活性炭的等電點(diǎn)由未改性時(shí)pHPZC=5.8提高到改性后pHPZC=8.2。氨氮在吸附過(guò)程中主要由顆粒內(nèi)擴(kuò)散過(guò)程控制,吸附行為符合偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。通過(guò)對(duì)等溫吸附線的研究表明,氨氮在活性炭表面服從Langmuir和Freundlich兩種等溫吸附模型。其中改性活性炭的氨氮飽和吸附量qm值在25℃、15℃、5℃的條件下比未改性炭分別提高11.2%, 12.3%, 52.8%。熱力學(xué)分析表明活性炭吸附氨氮的行為是自發(fā)和放熱的物理吸附過(guò)程。將改性炭應(yīng)用到低溫環(huán)境下進(jìn)行自然掛膜和除氮試驗(yàn),對(duì)比未改性炭柱,結(jié)果表明,在低溫條件下改性炭柱中自然掛膜完成歷時(shí)96天,未改性炭柱掛膜歷時(shí)106天。掛膜完成后,活性炭柱對(duì)氨氮的去除率均能達(dá)到95%以上。對(duì)比改性炭柱和未改性炭柱中微生物的數(shù)量和活性表明,改性炭柱整體微生物數(shù)量和活性均要高于未改性炭柱。宏基因組測(cè)定表明,改性炭柱中微生物豐富度要高于未改性炭。對(duì)生物活性濾池進(jìn)行除氮?jiǎng)恿W(xué)探討結(jié)果表明,改性炭柱比降解速率為0.114mg/L.h·nmol,而未改性炭柱的比降解速率為0.090mg/L·h·nmol。改性炭柱中微生物活性要高于未改性炭柱。
【圖文】：

C1)改性炭和(2)未改性炭EDS測(cè)定圖

通過(guò)兩種載鐵量的分析可以確定鐵元素負(fù)載到活性炭上，為了確定改性活性炭上鐵逡逑元素的存在形態(tài)，本文采用ＸＲＤ分析。逡逑圖３．２是通過(guò)ＸＲＤ分析所得到的衍射圖譜：逡逑改性炭逡逑＾＾丨上丨一丨一逡逑未改性炭逡逑Ｆｅ２0３逡逑Ｉ邋｜逡逑邐，邐ｉ邐ｉ邐ｉ邐，邐ｉ邐ｉ邐ｉ邐逡逑０邐２０邐４０邐６０邐８０逡逑圖３．２改性炭和未改性炭ＸＲＤ衍射圖逡逑１９逡逑
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TU991.2

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張萍萍;花日茂;徐微;張妍妍;胡曉璇;;生物活性濾池對(duì)水中氨氮和亞硝酸鹽氮去除效果研究[J];安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2013年01期

2 韓立能;劉文君;王占生;孫瑞林;費(fèi)相琴;胡繼平;;上/下向流生物活性炭處理效果比較[J];清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年05期

3 張繼義;韓雪;武英香;徐春梅;李金濤;;炭化小麥秸稈對(duì)水中氨氮吸附性能的研究[J];安全與環(huán)境學(xué)報(bào);2012年01期

4 徐春彥;高建峰;彭濤;;水體中氨氮污染治理研究進(jìn)展[J];山西化工;2012年01期

5 姚燕;周繼承;高令飛;;微波輻照和改性活性炭共同作用處理氨氮廢水[J];化學(xué)反應(yīng)工程與工藝;2011年06期

6 冒愛(ài)琴;王華;談玲華;藺相陽(yáng);潘仁明;;活性炭表面官能團(tuán)表征進(jìn)展[J];應(yīng)用化工;2011年07期

7 楊婧雯;江霜英;劉昭麗;;上向流曝氣生物濾池的低溫啟動(dòng)試驗(yàn)[J];水處理技術(shù);2011年01期

8 唐嵩;;中國(guó)水環(huán)境現(xiàn)狀及對(duì)人體健康的影響[J];黑龍江水利科技;2010年04期

9 楊玉珍;王婷;馬文鵬;;水環(huán)境中氨氮危害和分析方法及常用處理工藝[J];山西建筑;2010年20期

10 張晨;李軍;劉偉巖;馬文瑾;焦陽(yáng);何繼文;;低有機(jī)物含量下曝氣生物濾池的掛膜啟動(dòng)[J];中國(guó)給水排水;2009年13期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前9條

1 于飛;改性碳納米管的制備及其對(duì)苯系物和重金屬吸附特性研究[D];上海交通大學(xué);2013年

2 魏巍;微污染水源揚(yáng)水曝氣強(qiáng)化原位生物脫氮特性與試驗(yàn)研究[D];西安建筑科技大學(xué);2011年

3 周愛(ài)姣;木炭曝氣生物濾池的特性及效能研究[D];華中科技大學(xué);2008年

4 劉桂芳;表面改性活性炭吸附酚類內(nèi)分泌干擾物的性能與機(jī)理研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

5 王宇;利用農(nóng)業(yè)秸稈制備陰離子吸附劑及其性能的研究[D];山東大學(xué);2007年

6 任芝軍;高錳酸鹽預(yù)氧化—生物活性炭聯(lián)用工藝除污染效能與機(jī)制[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2006年

7 張小玲;短程硝化—反硝化生物脫氮與反硝化聚磷基礎(chǔ)研究[D];西安建筑科技大學(xué);2004年

8 張明;硝化細(xì)菌應(yīng)用技術(shù)研究[D];華東師范大學(xué);2003年

9 蔣文舉;微波改性活性炭及其脫硫特性研究[D];四川大學(xué);2003年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 趙慶彬;復(fù)合鐵酶促活性污泥強(qiáng)化城鎮(zhèn)污水脫氮除磷現(xiàn)場(chǎng)中試試驗(yàn)研究[D];青島理工大學(xué);2012年

2 楊濤;鐵錳元素對(duì)生化反應(yīng)器效能以及微生物聚集的促進(jìn)作用研究[D];山東大學(xué);2012年

3 劉瑞紅;改性活性炭對(duì)水中阿莫西林吸附效果的研究[D];山東大學(xué);2012年

4 宮林林;改性生物活性炭過(guò)濾工藝除氮效能及機(jī)理研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

5 王正芳;載鐵活性炭的制備及對(duì)P（V）的吸附性能研究[D];南京大學(xué);2011年

6 馬桂林;預(yù)氧化強(qiáng)化生物活性炭濾池除氮效能及機(jī)理研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

7 郁捷;活性炭對(duì)多元酚廢水吸附效果的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

8 李信;應(yīng)變SOI材料物理與工藝技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2010年

9 曹云華;沸石微生物聯(lián)合固定化去除富營(yíng)養(yǎng)化水體中氨氮的研究[D];吉林大學(xué);2008年

10 張雷;低溫生活污水脫氮除磷技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

，

本文編號(hào)：2521066