厌氧条件下深谷型湖泊底泥覆盖效果研究

为有效控制深谷型湖泊内源污染,构建底泥活性覆盖系统,以脱碱赤泥为主料,粉煤灰、黏土和Ca CO3为辅料,制作了不同配比的底泥覆盖材料,并评价其在厌氧条件下对湖泊内源污染物的控制效果。结果表明:底泥覆盖后上覆水体水质总体趋于稳定,DO水平能够得到改善,TP和COD的释放受到抑制,对NH3-N虽有一定控制作用但短期效果不理想;3种材料覆盖后,上覆水体中均低检出或未检出Cu、Pb、Zn、Cr、Cd,Fe、Mn、Ca、Mg的含量也较对照组低,削弱了金属元素的释放迁移;结合底泥内源污染物的控制效果和上覆水体水质的稳定性两方面因素,3种材料中,材料2(配料为赤泥38.9%,黏土14.4%,粉煤灰38.9%,Ca CO37.8%)最适于深谷型湖泊底泥覆盖。该覆盖方法原料获取方便、材料制作简单、经济成本低廉、操作方法简易、污染控制效果优良,可用于深谷型湖泊底泥原位控制。     

原位掩蔽对底泥汞释放的抑制效果及中试评估

为解决贵州省百花湖底泥中的汞污染问题,研究了原位掩蔽对底泥中汞释放的抑制效果. 选择沸石、高岭土和赤铁矿为掩蔽材料,通过模拟试验,确定原位掩蔽的最佳覆盖厚度为2.0 cm,此时沸石、高岭土和赤铁矿对底泥汞释放的控制率分别为47.1%、64.9%和62.3%,说明最佳掩蔽材料为高岭土. 以高岭土为掩蔽材料的情况下,试验实施7 d后,水体扰动对控制率的影响不足6.7%. 中试区位于百花湖重度污染区,面积约为22 000 m2,采用驳船少量多次撒布高岭土原位掩蔽汞污染底泥,控制覆盖厚度为2.0~3.0 cm,按月连续监测6次. 结果显示,高岭土对汞污染底泥的控制率达到47.1%. 模拟试验及中试效果显示,高岭土原位掩蔽可有效抑制底泥中汞的释放,并且较薄的覆盖厚度可降低工程成本和对湖底生态系统的影响.      

覆盖法控制城市河涌底泥磷释放研究

建立了一套包含有城市河涌底泥、覆盖材料及上覆水的小试装置,采用粉煤灰、水泥、沸石、河砂、玻璃珠等不同物质作为覆盖材料,在厌氧条件下,覆盖材料对城市河涌底泥磷释放的控制效果进行了研究.结果表明,在培养温度为25℃,覆盖材料用量为6.0kg·m-2时,玻璃珠、河砂、沸石、粉煤灰、水泥对PO43-释放的抑制率分别为40.0%、46.7%、60.0%、75.6%、88 9%;覆盖材料对PO43-的抑制作用可归结为覆盖材料的覆盖效应、化学效应和吸附效应;覆盖材料对PO43-释放的抑制率均随着温度的升高而降低;覆盖材料用量对PO43-抑制率影响较大,对于水泥、粉煤灰、沸石、河砂,要达到约50%的PO43-释放抑制率,其用量分别为2.0、2.0、6.0、10.0 kg·m-2,选用粉煤灰作为覆盖材料较合适;从重金属毒理学方面讲,覆盖材料不会对底泥及区域土壤造成影响.     

方解石活性覆盖系统抑制底泥磷释放的影响因素研究

通过摇床振荡试验和底泥磷释放控制模拟试验,考察了覆盖系统厚度、上覆水Ca2 浓度、温度、方解石粒径以及人工曝气等对方解石活性覆盖系统抑制底泥磷释放效率的影响.结果表明,方解石覆盖系统可以抑制厌氧状态下底泥磷的释放,且抑制效果受覆盖系统厚度、上覆水Ca2 浓度、温度、方解石粒径及人工曝气等的影响.方解石覆盖系统对底泥磷释放的抑制效率随厚度的增加而明显提高,方解石投加量由12.7 kg/m2增加到38.2 kg/m2,模拟期间覆盖系统对底泥磷释放的抑制率则由56%增加到99%;上覆水的Ca2 会增强方解石覆盖系统对底泥磷释放抑制的效率,上覆水Ca2 浓度由1 mmol/L增加到5mmol/L,模拟期间上覆水的磷浓度下降36%左右;对于方解石投加量较少的情况下,高温条件与低温条件相比,底泥向上覆水释放更多的磷,而通过增加覆盖系统的厚度可以消除高温所带来的不利影响;方解石覆盖系统对底泥磷释放的抑制效率随粒径的减小而明显增强;对方解石覆盖系统表面进行人工曝气,不仅可以降低底泥氨氮的释放速率,而且还可以降低底泥磷的释放速率.     

水源水库污染底泥不同修复方法脱氮效果对比实验研究

总氮超标是大部分水源水库具有的共性水质问题.在外源污染得到有效控制,上游来水氮负荷较低的情况下,底泥內源氮释放对上覆水体水质影响巨大.因此,在泥水界面处对污染底泥进行合理修复以有效抑制底泥氮释放是解决总氮超标问题、控制水源水质的关键.本研究通过模拟实验对比研究了3种不同修复方法,即覆盖填料、投加功能微生物和投加铁粉在界面处的脱氮效果.结果表明,填料覆盖技术具有更明显的脱氮效果,对氨氮的平均抑制率为83%,最高时可达92%,对总氮的平均抑制率达73%,且效果稳定.     

原位活性覆盖抑制河道底泥营养盐释放的效果研究及工程化应用

针对太湖流域梁塘河开展底泥原位活性覆盖实验室模拟研究及工程化应用,比较多种覆盖材料对底泥氮、磷释放量的削减效果。研究结果表明:原位活性覆盖能够有效抑制底泥向水体中释放氮、磷等营养盐;沸石和细砂2种覆盖材料的抑制效果优于石灰和石膏2种钙盐;方解石+沸石组合覆盖可稳定削减TN、TP的释放量,并且平均削减率达到60%,可作为该河道富营养化控制效果最佳的覆盖材料;细砂覆盖对TP的抑制效果优于TN;膨润土覆盖对TN、TP抑制效果最差。在治理成本相近的情况下,方解石+沸石组合覆盖材料效果明显优于膨润土。建议在未来应用中结合河道污染情况及覆盖材料的相适性和经济性进行综合考虑。     

纳米伊/蒙黏土去除微污染水体中Cd~(2+)、Tl~+的特性分析

针对太湖流域梁塘河开展底泥原位活性覆盖实验室模拟研究及工程化应用,比较多种覆盖材料对底泥氮、磷释放量的削减效果。研究结果表明:原位活性覆盖能够有效抑制底泥向水体中释放氮、磷等营养盐;沸石和细砂2种覆盖材料的抑制效果优于石灰和石膏2种钙盐;方解石+沸石组合覆盖可稳定削减TN、TP的释放量,并且平均削减率达到60%,可作为该河道富营养化控制效果最佳的覆盖材料;细砂覆盖对TP的抑制效果优于TN;膨润土覆盖对TN、TP抑制效果最差。在治理成本相近的情况下,方解石+沸石组合覆盖材料效果明显优于膨润土。建议在未来应用中结合河道污染情况及覆盖材料的相适性和经济性进行综合考虑。     

紫色母岩覆盖层控制底泥磷释放的效果及机制

选取重庆地区分布面积较广的3种紫色母岩(飞仙关组、蓬莱镇组和遂宁组),和2种经众多研究证明可有效控制底泥污染物释放的岩石(石灰石和方解石)作为活性覆盖材料,进行底泥覆盖模拟实验,研究紫色母岩覆盖层对底泥磷素释放的控制效果及机制.结果表明,3种紫色母岩覆盖层对底泥总磷向上覆水体释放的抑制作用较强,远好于方解石与石灰石(P0.05).其中,飞仙关组紫色母岩覆盖层对底泥总磷向上覆水体释放的抑制效果最好,抑制率为94.4%.5种覆盖材料均可促进底泥总磷的释放与转化,显著促进底泥OP原位转化为Ca-P,而3种紫色母岩覆盖层更有利于底泥释放出的磷转化为无机磷和有机磷.同时,5种覆盖材料均会改变底泥及上覆水体微生物的群落结构,其中PLFA16:0标记的细菌数量与上覆水体的总磷含量呈显著负相关.     

稳定剂增强的土壤原位覆盖抑制河流底泥氮磷释放研究

采用添加稳定剂的方式增强土壤覆盖对氮磷营养盐的抑制效果。以河流黑臭底泥为试验对象,通过底泥培养试验研究了无覆盖层、土壤覆盖、土壤+H2O2覆盖和土壤+KMn O4覆盖对底泥氮磷释放的抑制效果。研究结果表明:与无覆盖组相比,3种材料覆盖都可抑制底泥氮磷的释放。KMn O4的添加会促进含氮有机物的分解,提高土壤中三价铁含量,H2O2会提高水体溶解氧水平;对于氮释放的抑制效果顺序为土壤+H2O2组>土壤组>土壤+KMn O4组,对于磷释放的抑制效果顺序为土壤+KMn O4组>土壤+H2O2组>土壤组。从抑制氮磷释放效果和环保角度综合考虑,土壤+过氧化氢是最佳的覆盖材料。     

HCI改性沸石和方解石复合覆盖层控制底泥氮磷释放的效果及机理研究

提出了HCl改性沸石和方解石复合覆盖控制底泥氮磷释放的新方法,利用摇床振荡试验和底泥氮磷释放控制模拟试验,设计了5种底泥处理方案,重点针对HCl改性沸石和方解石复合覆盖技术研究了其抑制底泥氮磷释放的效果及机理.结果表明,方解石覆盖层可以较好地抑制底泥磷的释放,而对底泥氨氮释放的抑制效果较差.天然沸石和方解石复合覆盖层不仅可以有效地抑制底泥氨氮的释放,而且可以有效地抑制底泥磷的释放.采用HCl对沸石进行改性,可以提高沸石和方解石复合覆盖层抑制底泥磷释放的效率,模拟期间复合覆盖层对底泥磷释放通量的抑制率由天然沸石的84%提高到HCl改性沸石的91%.采用HCl对沸石进行改性,降低了沸石和方解石复合覆盖系统有效控制底泥氨氮释放的持续时间,与天然沸石相比,相同投加量条件下HCl改性沸石有效控制底泥氨氮释放的持续时间缩短了1/3左右.采用HCl对沸石进行改性增强了复合覆盖系统抑制底泥磷释放效率的机理与HCl改性降低了沸石Na 的交换量并提高了沸石H 的交换量相关.     

Efficiency of active barriers attaching biofilm as sediment capping to eliminate the internal nitrogen in eutrophic lake and canal

Three active barrier materials (zeolite, ceramicite and light porous media) were applied for preventing nitrogen (N) release from eutrophic lake sediments. Long term experiment of two di erent lake sediments were carried out and the e ect of zeolite dose was evaluated. The results indicated that about 90%–100% of total N in overlying water was eliminated by using zeolite. While the N removal e ciency by ceramic was lower than that by zeolite, and light porous media present the lowest e ciency of 59%. Long term sediment incubation experiments indicated that two eutrophic sediments were both e ective in preventing N release in spite of di erent release characteristics. Bio-zeolite capping technology was able to e ectively inhibit the release of N from the sediment, and the zeolite dose was independently from N removal.     

天然沸石覆盖层控制底泥氮磷释放的影响因素

通过实验室模拟,研究了天然沸石活性覆盖层控制底泥氮磷释放的影响因素,包括天然沸石粒径、温度、覆盖层厚度以及人工曝气等,结果表明:厌氧状态下富营养化水体的底泥会释放大量的氨氮和总磷,而天然沸石覆盖层可以有效地控制氨氮的释放,并且能降低总磷的释放速率;温度、沸石粒径、覆盖层厚度和曝气对天然沸石覆盖层控制底泥氨氮的短期释放基本没有影响,而沸石粒径和覆盖层厚度对覆盖层控制氨氮的长效性影响较大,且粒径越小或者厚度越厚,控制的时间越长;温度越高,覆盖层抑制底泥总磷释放的效果越差;沸石粒径越小或者覆盖层厚度越厚,控制底泥总磷释放的效果越好;对1cm厚粒径3～5mm沸石覆盖层表面进行曝气,有助于降低底泥总磷的释放速率;而对3cm厚粒径3～5mm的沸石覆盖层表面进行曝气,总磷的控制效果反而下降;对1cm厚粒径<2mm的沸石覆盖层表面进行曝气,初期对于底泥总磷释放的控制是不利的,而后期则可以降低底泥总磷的释放速率.     

巢湖十五里河沉积物氮磷形态分布及生物有效性

为了解巢湖十五里河底泥氮磷形态分布规律及生物有效性,在河道上采集7个柱状样,按10 cm厚度分层,共得样品41个.采用化学提取方法,获得氨氮(NH4+-N)、硝酸盐氮(NO3--N)、易交换态磷(Ex-P)、铝结合态磷(Al-P)、铁结合态磷(Fe-P)、闭蓄态磷(Oc-P)、钙结合态磷(Ca-P)、碎屑磷(De-P)和有机磷(Or-P)等各形态氮磷及总氮(TN)和总磷(TP)含量,进而对各形态氮和磷的空间分布特征及相关性进行分析,并评估氮磷的生物有效性.结果表明,十五里河沉积物中各形态氮磷在纵向和垂直方向上表现出一定的规律性,且主要氮磷形态之间还具有显著的相关性.此外,在0～10、10～20、20～30、30～40、40～50和50～60cm等沉积深度,生物有效性氮(NH4+-N与NO3--N两者之和)占TN的质量分数分别为8.17%、11.88%、7.99%、8.44%、8.97%和20.06%,生物有效性磷(Ex-P、Al-P、Fe-P三者之和)占TP的质量分数分别为50.18%、49.12%、42.41%、34.11%、32.71%和39.55%.     

低溶解氧状态下河网区不同类型沉积物的氮释放规律

采集浙江温州温瑞塘河河网中4个受不同人类行为干扰的沉积物样品,分别代表受河道上游来水、制革厂排水、建筑垃圾和生活污水排放的影响,研究了低溶解氧(DO)状态下不同类型沉积物各形态氮(N)的释放规律.结果表明,低DO状态下,不同上覆水条件能明显影响沉积物-水系统中N迁移转化.上覆水污染越重越不利于沉积物中N释放,水质改善后易促进沉积物中N的释放.屿田河高营养盐水平的上覆水中的N仍能在扩散作用下进入沉积物,并导致已严重污染的沉积物中总氮(TN)和硝酸盐氮(NO3--N)含量增加,控制河流外源N持续输入利于沉积物污染负荷的降低.低DO状态下各类沉积物中氨氮(NH4+-N)均会释放进入上覆水,而NO3--N则迁至沉积物中,并在反硝化作用下脱离系统.NH4+-N的释放量取决于其在沉积物中的含量.低DO状态下NO3--N释放的风险小于NH4+-N.     

垃圾渗沥液腐蚀下污泥灰改性黏土压缩特性及孔隙结构

采用市政污泥为原材料烧制污泥灰,并将污泥灰作为改良添加剂对传统填埋场压实黏土衬垫系统进行改性,以达到实现污泥资源化利用以及减少黏土作为衬垫防渗材料的用量.为评价污泥灰改性黏土作为填埋场衬垫材料的工程特性以及微观结构,通过固结压缩试验、低温氮气吸附试验、颗粒分析试验分别检测改性黏土的压缩特性、微观孔隙结构、颗粒组成.压缩试验结果表明,受垃圾渗沥液腐蚀后的改性黏土,随污泥灰含量的增加,孔隙比增大、压缩量减小;经垃圾渗沥液腐蚀后,改性黏土的压缩系数(α1-2)为0.310~0.391MPa-1,固结系数(Cv)为2.446~2.768cm2/s.低温氮气吸附试验结果表明,改性黏土的吸附-脱附等温线属于Ⅴ型等温线;对于垃圾渗沥液腐蚀的改性黏土,孔径分布呈双肩峰形式,孔径为3~7nm的孔隙占比较大,累计孔容为0.509~0.530cm3/g.颗粒分析试验结果显示,受渗沥液腐蚀后改性黏土颗粒组成差异性明显,粒径>11.5 μm的颗粒为35.09%~49.42%;粒径为2.3~1.5 μm的颗粒为2.35%~7.28%;粒径<2.3 μm的颗粒为46.57%~57.63%.污泥灰改性黏土具有较好的抗垃圾渗滤液腐蚀效果,可将其作为填埋场衬垫材料使用.     

山美水库沉积物氮磷和有机质污染特征及评价

为揭示山美水库沉积物中污染物的空间分布状况,测定了山美水库47个采样点(包含8个柱状样)的TN、TP及OM含量,分析了各污染因子之间的相关性以及C/N,并对山美水库沉积物的污染层进行了污染状况评价.结果表明,污染层TN平均含量为1 180 mg·kg~(-1),TP平均含量为642 mg·kg~(-1),OM的平均质量分数为3.30%.其中TN与TP含量随着深度加深到正常层呈现稳定或较低的状态.污染层C/N整体远高于普通湖泊,有机质大多由自然陆源贡献,少部分由浮游动植物及藻类转化而来.相关性分析表明TN、TP和OM三者之间都呈极显著相关,说明沉积物中氮磷多以有机形式存在,且具有一定同源性.评价结果中有机氮及有机指数都为尚清洁的状态,总磷为中度污染,接近重度污染.     

基于沉积物中总氮和总磷垂向分布与吸附解吸特征的白洋淀清淤深度

针对白洋淀清淤示范区2种主要水体类型：开阔淀和鱼塘,采用沉积物总氮（TN）和总磷（TP）的垂向分布拐点法和吸附解吸平衡浓度法,开展了清淤深度确定研究.根据沉积物TN和TP含量垂向分布拐点法与吸附解吸平衡浓度分别确定的清淤深度是一致的.南刘庄示范区淀水体清淤深度为（50±10）cm,南刘庄示范区鱼塘水体清淤深度为（30±10）cm,采蒲台示范区鱼塘水体清淤深度为（30±10）cm.沉积物对NH₄⁺-N吸附/解吸平衡浓度（ENC₀）与交换态NH₄⁺-N含量和TN含量显著正相关;沉积物对溶解态活性磷（SRP）吸附/解吸平衡浓度（EPC₀）与沉积物交换态SRP含量和TP显著正相关.沉积物TN和TP含量可以预测沉积物对上覆水体释放氮、磷的风险.南刘庄和采蒲台清淤示范区沉积物有向上覆水释放氮、磷的趋势,沉积物是水体营养的来源.建议判别清淤深度TN控制值为750mg·kg^-1、TP控制值为500mg·kg^-1,沉积物剖面TN含量大于750mg·kg^-1、TP含量大于500mg·kg^-1,可设计为清淤层.