锰是饮用水处理中的重要污染物,人体摄入过多的锰会对神经、运动和生殖等系统造成巨大损伤,为保障饮用水安全,接触氧化除锰法凭借经济、绿色、环保等诸多特点被国内许多水厂所采用,但该方法在过去半个世纪大多用于地下水除锰,且因滤料、滤速和水质等条件的不同,启动周期和除锰效果也有所不同。本文为了探究接触氧化法在地表水中的效果,采用改性沸石作为滤柱填料,从滤料的吸附除锰性能、p H对滤柱启动、次氯酸钠预氧化除锰效果、氧化剂投量优化、形貌分析和机制探究等多个方面研究改性沸石滤柱在地表水中除锰的效果,旨在探究次氯酸钠预氧化和p H对滤柱启动的影响以及完善地表水除锰理论。首先开展改性沸石吸附除锰性能研究,用吸附等温线和吸附动力学模型探究滤料的静态吸附能力,通过不同浓度梯度的p H、Fe2+和氨氮浓度的含锰溶液研究这些因素对沸石吸附除锰的影响,在动态吸附实验中进一步研究了水质条件和滤料种类对启动和除锰效果的影响,对不同水质条件下运行的沸石进行表面形貌和元素含量分析。结果证明,改性沸石吸附Mn2+是单分子层化学吸附,该过程受p H、Fe2+和氨氮浓度的影响,当Fe2+浓度超过5.0 mg/L时,甚至会出现漏锰的现象。海水中Ca2+、Mg2+的竞争吸附导致除锰难度增加,进水为地表水的滤柱表面能缓慢生成“锰质活性滤膜”,这与SEM和EDS表征结果相吻合。其次通过改变滤柱进水p H和次氯酸钠投加量,研究了在不投加氧化剂和投加氧化剂时,p H对改性沸石滤柱启动和除锰效果的影响,以及对水中背景污染物去除能力的影响,为了应对突发污染事件,选择三根稳定运行的成熟滤柱,分别提高进水Fe2+、Mn2+和氨氮浓度,探究了滤柱抗冲击负荷能力。结果表明,氧化剂投加与否,p H都会影响滤柱启动和除锰效果,当投加次氯酸钠后,滤柱“锰穿透期”相应变长,启动时间则会变短,所需的次氯酸钠投加量则分别为0.8 mg/L、0.4 mg/L和0.2 mg/L。p H值的大小与锰和氨氮的去除率呈正相关,叶绿素A去除效果受次氯酸钠投加量影响,但影响较小。Fe2+、UV254和浊度的去除受p H影响较小。最后本着绿色环保节约药剂的目的,研究了在不同p H和滤料组合形式下次氯酸钠的最佳投药量,通过SEM、EDS、XPS和XRD等表征手段分析滤料表面形貌特征、元素组成价态和晶体结构等变化,进一步探究改性沸石滤柱处理天然地表水中铁、锰和氨氮的机制。结果表明,p H和滤料组合形式均对投药量有较大影响,当p H为6.5、7.0和7.5时,次氯酸钠最低投加量分别为0.8 mg/L、0.2 mg/L和0.1mg/L;两根双级滤料均需要0.8 mg/L的次氯酸钠,远高于单级滤柱的0.2 mg/L。SEM和EDS数据显示滤料表面碳、铁和锰含量增加,生成了大量铁锰氧化物的同时也截留了部分有机物,且p H越高铁锰氧化物越多。XPS全谱图和Mn2p谱图显示滤料表面锰的价态随着p H的增加而升高,养成后滤料的XRD图谱上出现了γ型Mn O2的特征峰。因为次氯酸钠具有抑制细菌生长作用,滤柱对铁、锰和氨氮的去除过程中物理化学作用占主导地位。铁的去除依靠曝气和“铁质活性滤膜”的催化氧化,锰的去除依靠被吸附的Mn2+与溶解氧反应生成的锰质活性滤膜Me Ox。氨氮的去除则依靠生成的锰质活性滤膜Me Ox与氨氮直接反应生成硝态氮。