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近年来,随着工厂排污的增加和农田化肥的大量使用,地表水源水中氨氮和有机物浓度显著提高,居民若长期饮用不经处理的高氨氮地表水,可导致人体器官癌变。实践证明,城市水厂采用的“混凝-沉淀-过滤-消毒”工艺对水中的氨氮无明显去除效果,饮用水中氨氮浓度依然存在超标风险。研究发现,采用生物滤池+超滤组合工艺可有效降解氨氮和有机污染物,但该工艺处理微污染原水时会导致硝态氮和亚硝态氮浓度的升高,同时还伴随着严重的膜污染问题。为解决此问题,本研究采用生物过滤+超滤耦合工艺处理微污染原水时,通过优化滤料种类的组合,制备新型滤料等方式,旨在提高微污染原水中有机污染物和“三氮”的去除效果,调控超滤膜污染。论文首先考察了常规生物滤池+超滤工艺以及组合滤料的优化对微污染原水中“三氮”的处理效果和对膜污染的影响;其次,通过实验制备出可高效降解“三氮”污染物的新型双金属催化剂,探究其催化降解机理;最后,将该新型催化剂应用到生物滤池工艺中,提出双金属催化滤料生物滤池工艺（BC-Biofilter）,通过与超滤工艺耦合处理微污染原水,并分析其作为超滤预处理工艺对膜污染的减缓调控作用。研究结果表明:1、当采用常规生物滤池+超滤组合工艺时,常规生物滤池对氨氮和TOC的去除率分别可达到85%和79%。然而,出水硝态氮和亚硝态氮浓度分别提高了130%和65%,超滤膜产生了严重的膜污染问题。通过采用三维荧光光谱图、红外光谱以及凝胶色谱分析手段可知,水体中的芳香蛋白质类和富里酸等有机物是引起超滤膜污染的主要污染物。2、为有效降解生物滤池中因硝化作用产生的硝酸盐氮和亚硝酸盐氮,实验对生物滤池中的滤料进行了优化。研究结果表明:采用活性炭-颗粒硅藻土滤料较活性炭-石英砂、活性炭-沸石滤料这三种组合滤料均对硝酸氮和亚硝酸氮无明显去除效果。然而研究发现活性炭-颗粒硅藻土滤料在减缓超滤膜污染方面显著优于其他两种组合滤料。3、研究发现,将钯-锡金属和Fe0负载到γ-Al2O3-硅藻土载体滤料上制备出的新型双金属催化剂可将硝酸盐氮氮还原成氮气,去除效率可达到78%以上。该催化剂的催化活性可达到0.42 mg/（L?g?min）,催化还原反应符合L-H一阶动力学方程,其再生恢复率高达到99.9%。4、在优化生物滤池中组合滤料时发现,将该双金属催化剂替代常规石英砂滤料,形成的双金属催化滤料生物滤池工艺可有效提高硝酸盐氮的去除效率。研究结果表明该新型滤池对硝态氮和亚硝态氮的去除率分别达到60%和90%以上,出水浓度分别降低到0.13mg/L和0.009mg/L以下。5、双金属催化滤料生物滤池/超滤耦合工艺处理微污染原水时具有显著的处理效果。不仅实现水中“三氮”污染物、有机物得到有效去除,超滤膜污染速率也得到有效控制。研究表明,滤池内生化系统可去除水中的芳香蛋白质和富里酸等有机物,有效的防止了有机物对超滤膜造成污染;催化还原反应提高了滤池出水Zeta电位的电负性,胶体颗粒和絮体在静电斥力的作用下不易在膜表面沉积。6、双金属催化滤料生物滤池内形成的微絮凝,可去除水体中粒径在200-350nm的胶体颗粒,有效的防止超滤膜过滤孔径的堵塞,同时微絮凝可有效降低胶体颗粒与超滤膜之间的范德华作用力,改变双电层作用力的方向,从而可保证絮体在膜表面形成高孔隙率滤饼层。双金属催化生物滤池内发生的生物降解、催化还原和微絮凝的协同作用,不仅解决了微污染饮用水中的“三氮”问题,同时可有效减缓超滤膜污染。