在去除沼液懸浮物（SS）的同時(shí),最大程度地保留其氮素養(yǎng)分是提高沼液資源化利用價(jià)值的關(guān)鍵。通過(guò)靜態(tài)吸附-解吸試驗(yàn)篩選出弱吸附氨氮的過(guò)濾介質(zhì),然后利用濾料填充柱動(dòng)態(tài)過(guò)濾試驗(yàn)分析篩選濾料填充柱對(duì)沼液SS和氨氮濃度的影響。結(jié)果表明,在海砂（SSD）、沸石（ZLT）、石英砂（QSD）和氧化鋁廢渣（GRM）4種供試濾料中,QSD對(duì)溶液氨氮的吸附能力最低,脫附率接近SSD,且遠(yuǎn)小于ZLT和GRM。按2.4 L·h^-1流量進(jìn)水,沼液經(jīng)QSD濾料填充柱動(dòng)態(tài)過(guò)濾處理后,SS去除率最高可達(dá)86.1%,0.5～1 mm粒徑QSD填充柱對(duì)SS去除率普遍高于3～5 mm粒徑QSD填充柱,兩種粒徑QSD填充柱對(duì)沼液氨氮的去除效果無(wú)明顯區(qū)別;運(yùn)行24 h時(shí)濾料填充柱自進(jìn)水端開(kāi)始出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象,32 h后3～5 mm粒徑QSD填充柱堵塞嚴(yán)重;若要達(dá)到沼液SS相同去除效果,0.5～1 mm粒徑QSD填充柱較3～5 mm粒徑QSD填充柱具有運(yùn)行時(shí)間更持久和濾料層填充高度更小的優(yōu)勢(shì);0.5～1 mm粒徑QSD填充柱對(duì)SS去除率超過(guò)80%,且未顯著吸附截留沼液氨氮,適合作為沼液SS過(guò)濾預(yù)處理單元且有利于后續(xù)... 

【文章來(lái)源】：生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào). 2020,36(09)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

濾料填充柱實(shí)驗(yàn)裝置示意

根據(jù)4種濾料氨氮等溫吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制吸附等溫曲線(圖2)。結(jié)果表明,濾料對(duì)氨氮的吸附量均表現(xiàn)出隨氨氮平衡濃度增加而增加趨勢(shì);究其原因,在較高氨氮初始濃度下產(chǎn)生了較大的濃度梯度,克服NH4+從液相轉(zhuǎn)移到固相中的驅(qū)動(dòng)力加大[29]。在溶液氨氮濃度試驗(yàn)范圍內(nèi),相同濃度條件下濾料ZLT的氨氮吸附量顯著高于其他3種濾料,且隨著氨氮濃度升高,ZLT氨氮吸附量與其他3種濾料間絕對(duì)差異也增大。在相同氨氮初始濃度下,ZLT吸附等溫曲線上升較快,平衡濃度低。當(dāng)氨氮初始濃度為400 mg·L-1時(shí),ZLT對(duì)氨氮的吸附量達(dá)到最大值。當(dāng)氨氮初始濃度小于100 mg·L-1時(shí),QSD濾料氨氮吸附量明顯低于SSD和GRM濾料,當(dāng)氨氮初始濃度超過(guò)100 mg·L-1時(shí),QSD濾料氨氮吸附量仍然低于SSD濾料,而與GRM濾料相近。因此,不論氨氮濃度低還是高,QSD濾料對(duì)氨氮的吸附能力為供試濾料中最低的,利用QSD濾料對(duì)養(yǎng)殖糞污沼液進(jìn)行過(guò)濾處理,對(duì)氨氮的吸附作用最弱。恒溫條件下固體表面發(fā)生的吸附現(xiàn)象,可采用吸附等溫模型來(lái)表征單位質(zhì)量固體(吸附劑)所吸附的吸附質(zhì)與溶液中剩余吸附質(zhì)平衡濃度之間的關(guān)系。常用的吸附等溫模型有Langmuir和Freundlich模型。濾料對(duì)氨氮吸附等溫曲線擬合參數(shù)見(jiàn)表1。

沼液過(guò)濾通量為212.2 L·m-2·h-1,經(jīng)填充柱過(guò)濾后,不同高度濾層沼液SS濃度動(dòng)態(tài)變化見(jiàn)圖3。0.5～1和3～5 mm兩種粒徑QSD填料柱各層濾出沼液SS濃度均隨填料層高度增加呈降低變化趨勢(shì),這是因?yàn)閯?dòng)態(tài)過(guò)濾填料柱為上流式進(jìn)水,沼液SS首先被下層濾料過(guò)濾截留,隨沼液所至填料層高度越高,其所經(jīng)過(guò)的流程越長(zhǎng),沼液SS去除率就越高。3～ 24 h時(shí)濾液SS濃度隨時(shí)間延長(zhǎng)基本呈增加趨勢(shì)。24 h時(shí),0.5～1 mm粒徑QSD濾料填充柱各層濾液、3～5 mm粒徑QSD濾料填充柱60 cm以下各層濾液SS較3和12 h時(shí)相應(yīng)層濾液SS濃度顯著升高(P<0.01,圖3)。從24 h時(shí)0.5～1 mm粒徑QSD濾料填充柱各層濾液SS濃度分布來(lái)看,10 cm濾料層取水孔堵塞,無(wú)水樣可取,20～40 cm濾料層濾液SS濃度增幅較大,說(shuō)明沼液經(jīng)0.5～1 mm粒徑QSD濾柱過(guò)濾24 h后下層開(kāi)始發(fā)生堵塞現(xiàn)象。32 h時(shí)0.5～1 mm粒徑QSD填充柱濾液SS濃度較24 h時(shí)濾液SS濃度顯著降低(P<0.01),這可能與24 h后濾料層堵塞致使濾料間隙減小,形成濾餅層提高了SS去除效果有關(guān)。此現(xiàn)象與張智燁等[26]的研究結(jié)果相同。運(yùn)行至24 h后,3～5 mm粒徑QSD濾料填充柱下層10、30和50 cm濾料層因堵塞無(wú)濾液可取;20和40 cm濾料層所取濾液SS濃度很高,超過(guò)10 000 mg·L-1;60 cm及以上濾料層受下層堵塞的影響,濾液SS濃度顯著降低(P<0.01),接近3 h時(shí)濾液SS濃度。32 h時(shí),3～5 mm粒徑QSD濾料填充柱各層完全堵塞,均無(wú)濾液可取。濾料間隙形成的濾餅層在短期內(nèi)提高了SS的去除效果;但是隨著時(shí)間的推移,進(jìn)水壓力的驅(qū)動(dòng)使得濾餅層沿水流路徑發(fā)展,直到孔隙完全淤堵,這也是水流率先到達(dá)的濾料層濾液SS濃度驟然增加而后無(wú)濾液的主要原因。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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