电混凝预处理对果园种植面源硝氮和氨氮去除规律

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近年来,果园种植面源污染对水环境的影响日益严重,已受到广泛关注。其中,悬浮颗粒物(SS)和无机氮是其主要污染物。目前,常用的治理手段主要是过程拦截中的物理沉淀、过滤技术。但是,这种技术存在见效慢、去除效果差等问题。电混凝利用原位产生混凝剂对SS具有良好的去除效果,具有水力停留时间短、形成混凝剂速度快等优势,已在污水预处理中得到广泛应用。而电混凝对果园种植径流无机氮去除规律的研究相对匮乏,为此,本研究采用电混凝预处理果园种植面源污染,探究硝氮(NO3ˉ-N)和氨氮(NH3-N)的去除规律,为果园种植面源污染的处理提供理论和技术参考。通过研究电混凝过程中NO3ˉ-N和NH3-N去除特性及归趋,发现电解时间过长(超过90min)不利于SS和NH3-N去除效果,但对NO3ˉ-N的去除有利。沉淀时间对NO3ˉ-N、NH3-N和TN去除率的影响不大,沉淀时间过长(超过30 min)会导致污染物浓度再次升高。最佳的电解时间和沉淀时间分别为90 min和30 min。电混凝过程中,NO3ˉ-N变化规律较好地吻合动力学一级反应。NO3ˉ-N去除主要通过电化学还原、原位产生混凝剂促进和胶体悬浮物抑制等共同作用实现。伴随着SS的混凝、气浮去除,实现氨氮去除。通过研究p H和电导率对电混凝去除NO3ˉ-N和NH3-N的影响,发现中性条件下,电混凝的去除效果最好;酸性或碱性条件易破坏电解产生的混凝剂结构,影响SS的去除效果。酸性或碱性条件会降低NO3ˉ-N在电混凝阴极处的还原速率。电导率增大对电混凝去除NH3-N有促进,但削弱了SS和NO3ˉ-N的去除效果。通过研究电混凝关键设计和聚丙烯酰胺(PAM)强化对NO3ˉ-N和NH3-N去除的影响,发现在电压为10 V、电极间距为1 cm时,电混凝处理达到最佳效果,SS、NO3ˉ-N、NH3-N和总氮(TN)的去除率分别达到70.6%、30.4%、78.4%和23.7%。PAM投加量为0.5 mg/L,沉淀时间5 min时,SS、NO3ˉ-N、NH3-N和TN的去除率分别为98.2%、17.2%、86.5%和21.7%。PAM对SS和NH3-N去除达到最佳强化效果,增幅分别为39.1%和10.3%,但对NO3ˉ-N和TN去除有一定的抑制作用。
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