外加磷提高生物预处理效果的试验研究

利用国内研究较多的生物陶粒滤池预处理工艺,在我国北方某水库原水中添加微量的磷,考察磷对生物预处理的促进作用通过生物分析方法,发现在原水水样中添加50μg/L的PO₄^3--P(NaH₂PO₄)后,可以促进原水中细菌的生长,BDOC也有所增加,证明了原水中磷对细菌生长的限制因子作用陶粒滤池的实际运行结果表明,对于本试验所用原水,添加25μg/L的PO₄^3--P(H₃PO₄)后,生物陶粒滤池对水中CODMn的去除率平均提高4.7个百分点,UV254和TOC的去除率分别提高3.6和5.7个百分点.由此为提高生物预处理的运行效果提供了一个新的思路,也说明磷在饮用水中的作用需要引起重视.     

磷元素在饮用水生物处理中的限制因子作用

应用细菌生长潜力(BGP)法,考察了磷元素在淮河流域某地面水厂饮用水生物处理工艺中的限制因子作用原水添加50μg·L^-1KH₂PO₄-P后,BGP可以提高54%,添加其它无机元素和添加磷元素对BGP的影响没有显著差异;原水添加20mg·L^-1C₆H₁₂O₆对BGP的影响要小于添加50μg·L^-1KH₂PO₄-P的影响;原水添加磷后生物滤池对COD_Mn的去除率比对照生物滤池提高了7.5%,其出水明显表现为碳限制型,对照生物滤池出水则为磷限制型.结果说明磷元素是该水厂饮用水生物处理的限制因子,且限制作用强于碳元素,可以通过外加磷源的方法提高饮用水生物处理工艺对有机物的去除效率.     

磷含量与饮用水生物稳定性的关系

通过对可同化有机碳(AOC)的分析,研究了水中磷对其生物稳定性的限制因子作用.试验水样为原水和经过净水工艺处理后的出水.结果表明,原水磷含量较低,经过生物预处理和常规处理后,磷的含量又大大降低.在原水和出水水样中添加50g/L的PO₄^3--P(NaH²PO⁴)后,原水水样的AOC变化不大,而出水水样的AOC增加了44%～60%.这表明在出水水样中磷是细菌生长的限制因子,由此推断,磷成为给水管网中细菌再生长限制因子的情况在国内存在.试验结果说明,有效地去除水中的磷可以作为提高饮用水生物稳定性的一个重要途径.     

Ca改性生物炭对土壤磷赋存形态影响及稳定化机制

针对湖库周边农田淹没后土壤磷释放风险控制的问题,采用共热解法制备Ca改性生物炭（Ca-BC）,通过X射线光电子能谱分析（XPS）、X射线多晶粉末衍射分析（XRD）、吸附实验和模拟培养实验等,进行Ca-BC 对土壤磷赋存形态影响和稳定化机制研究.结果表明,Ca-BC 吸附磷的过程符合Langmuir（R² = 0.940）和一级吸附动力学模型（R² = 0.961）,表明该吸附过程为化学作用主导的单层吸附,最大吸附量达到267.93 mg·g^-1.模拟培养实验表明,当Ca-BC添加量为1%时,土壤中较活跃性的交换态磷形态从7.42%下降至4.59%. XRD结果表明,Ca-BC吸附磷后出现Ca₃（PO₄）₂和Ca₅（PO₄）₃（OH）吸收峰,证明磷酸盐在生物炭表面形成较稳定的晶体沉淀.XPS分析表明,生物炭表面羰基官能团参与磷固定过程,提高了生物炭对磷的吸附能力.总体来讲,Ca-BC 添加量大于1%时,对磷的释放有较好的固定能力,具备对土壤磷释放控制的潜在应用价值.     

改性生物炭特性表征及对冶炼厂周边农田土壤铜镉形态的影响

生物炭及其改性材料由于具有较发达的比表面积和孔隙结构、丰富的表面官能团及较强的吸附能力等特性,被作为良好的环境修复材料而成为农田土壤重金属污染修复领域的研究热点.选取稻壳生物炭,采用K₃PO₄、KMnO₄和NaOH进行改性处理,利用扫描电镜（SEM）和红外光谱（FT-IR）等对生物炭表面微观形态与结构进行表征分析,并开展了90 d土壤培养试验,比较分析3种改性生物炭对冶炼厂周边农田复合重金属污染土壤中Cd和Cu的有效性和形态的影响.结果表明,改性后生物炭表面粗糙,比表面积和孔容均有不同程度的增大,其中,NaOH改性生物炭变化最为明显,分别由改性前的4.96 m²·g^-1和0.02 cm³·g^-1增至60.79 m²·g^-1和0.12 cm³·g^-1,孔径变化则与之相反;改性生物炭的官能团吸收特征峰值均发生改变,其中K₃PO₄改性生物炭的变化最为明显.添加不同改性生物炭均能显著提高土壤pH值（P<0.05）,K₃PO₄改性生物炭对土壤pH的增幅最大,为20.5%;K₃PO₄改性生物炭对土壤中Cu和Cd的有效态含量的影响也最为明显,分别降低了75.44%和67.70%;土壤中Cu和Cd的水溶态、可交换态和碳酸盐结合态比例均降低,其中K₃PO₄改性生物炭对Cu和Cd的钝化效果最好,添加量为2%时,钝化效率分别为61.06%和4.12%,Cu的钝化效率远高于Cd.综上所述,K₃PO₄改性生物炭对复合污染土壤中Cu和Cd具有较强的钝化效果.     

MAP 结晶法回收和去除尿液中的磷

以分解后的尿液为研究对象,采用MgCl₂·6H₂Ｏ 溶液作为MAP结晶剂,对MAP结晶同步回收尿液中的磷和部分氮的影响因素Mg/PO^３－₄-P摩尔比、反应pH、反应时间、沉淀时间和搅拌速度等进行小试试验.结果表明,Mg/PO^３－₄-P摩尔比是重要的运行参数,当其摩尔比超过1.3∶1时,磷的回收率超过95%,上清液剩余PO^３－₄-P浓度小于10 mg/Ｌ,而提高反应pH不能明显增加磷的回收率.该工艺的最佳运行条件为反应时间20 min,沉淀时间2.0 h,搅拌速度120 r/min,不需要pH调节控制.选择Mg/PO^３－₄-P摩尔比分别为1∶1、1.3∶1和1.5∶1,对在最佳条件下反应获得的3种产物采用SEM、XRD和ICP分析表明,3种产物都为比较纯净的MAP产品,其主要元素P、N、Mg的含量接近于MAP的理论含量（P=12.62%, N = 5.71%, Mg= 9.91%）,分别为13.54%, 5.34%,9.01% (Mg/PO^３－₄-P =1∶1)、13.78%,5.23%,9.36% (Mg/PO^３－₄-P =1.3∶1)和13.34%,5.12%,9.15% (Mg/PO^３－₄-P=1.5∶1),具有较高的回收利用价值.     

不同碳源模式下酵母菌PNY2013同步脱氮除磷的应用研究

针对首次分离得到的一株具有同步脱氮除磷新功能的热带假丝酵母（Candida tropicalis） PNY2013,通过生理及动力学特征,连续流运行操作及其在含糖类工业废水中的应用3个环节,探讨了不同碳源模式下PNY2013同步脱氮除磷的特性.结果表明：PNY2013以葡萄糖、乙醇及乙酸为唯一碳源时均生长良好,其最大比增长速率μ_max分别为0.1327、0.1252及0.1115 h^-1,其同步脱氮除磷率分别可达100%、80%、100%（NH₄⁺-N）及93%、95%、98%（PO₄^3--P）.3种碳源下PNY2013同步脱氮除磷的最佳条件基本接近为：温度30℃,pH=8.0,溶解氧0~2 mg·L^-1,C/N=200∶5左右.PNY2013同步脱氮除磷的长期连续运行条件下的实验进一步表明,以葡萄糖为碳源条件下,进水NH₄⁺-N及PO₄^3--P浓度分别达400及80 mg·L^-1时,两者去除率均接近100%.与这种超强能力相比,以乙醇及乙酸为碳源条件下,进水NH₄⁺-N及PO₄^3--P浓度分别达100及20 mg·L^-1时,两者的去除率也可达60%~80%（NH₄⁺-N）及40%（PO₄^3--P）,显示出相当的同步脱氮除磷能力.在以模拟制糖废水、淀粉加工废水、啤酒废水、味精废水这4种典型含糖工业废水为碳源条件下,除淀粉加工废水外PNY2013均能有效去除COD、NH₄⁺-N和PO₄^3--P,其中,制糖、啤酒、制药废水中的COD去除率分别可达40%、89%、96%,NH₄⁺-N去除率分别为85%、94%、76%,PO₄^3--P去除率均为90%.即使在40000 mg·L^-1（制糖）及12500 mg·L^-1（啤酒）的高COD条件下,PNY2013也均具有稳定的NH₄⁺-N和PO₄^3--P去除效果,显示出良好的同步脱氮除磷应用前景.     

饮用水中磷与细菌再生长的关系

采用改进的可同化有机碳(AOC)和微生物可利用磷(MAP)方法,针对T市J水厂水源水、处理工艺以及一条配水干管中磷对细菌生长的限制作用进行了研究.结果表明:①水源水与处理工艺中MAP较高(5～38μg/L),配水管网中MAP较低(<5μg/L),且管网水中的MAP随着管线的延长基本保持不变.②常规处理工艺能够有效地去除水中的MAP(去除率为34.0%～83.7%).③在水源水和处理工艺中,水样的AOC_{potential<、sub>、AOCP与AOCnative没有显著差别,说明AOC是微生物生长繁殖的决定因素.该研究配水干管中,水样的AOCpotential、AOCP为AOCnative的2～8.7倍,磷成为细菌再生长的限制因子.}     

Al-CTMAB复合膨润土同时吸附处理水中菲和磷酸根

用AlCl₃和溴化十六烷基三甲基铵(CTMAB)共同改性制得无机-有机复合膨润土Al-CTMAB-Bent,并研究其同时吸附处理水中菲和PO₄^3-的性能.结果表明,在菲和PO₄^3-的初始浓度分别为1 mg/L和5 mg/L(以P计)、水土比为800∶1时,Al-CTMAB-Bent对菲和PO₄^3-的去除率分别为96.3%和90.2%.Al-CTMAB-Bent沉降性能良好,沉降1 h后剩余浊度比相应的有机膨润土下降81.4%,为解决实际污水处理中有机膨润土固-液分离难题提供依据.     

白洋淀典型区域清淤前后沉积物的氮磷扩散通量研究

清淤是治理湖泊内源污染、控制水体富营养化的一项重要措施.本文对白洋淀示范工程区清淤前后沉积物的上覆水与间隙水中氮磷的含量与扩散通量进行了研究,评估清淤示范工程对白洋淀内源氮磷污染负荷的控制效果.结果表明：清淤前,南刘庄和采蒲台示范区沉积物的表层间隙水中氨氮（NH₄⁺-N）浓度分别为0.31~8.93、0.25~5.64 mg·L^-1,磷酸盐（PO₄^3-）浓度分别为0.03~1.61、0.01~0.07 mg·L^-1,由于表层间隙水中NH₄⁺-N、PO₄^3-浓度较高,导致沉积物-水界面氮磷的扩散通量较高.南刘庄和采蒲台示范区沉积物-水界面NH₄⁺-N平均扩散通量分别为3.17、2.72 mg·m^-2·d^-1,PO₄^3-平均扩散通量分别为0.071、0.018 mg·m^-2·d^-1,表明NH₄⁺-N与PO₄^3-的潜在内源释放风险很高.清淤后,示范区表层间隙水中NH₄⁺-N与PO₄^3-浓度有明显的下降趋势,南刘庄和采蒲台示范区沉积物表层间隙水中NH₄⁺-N浓度分别为0.19~5.50、0.43~4.33 mg·L^-1,PO₄^3-浓度分别为0~0.07、0~0.03 mg·L^-1.南刘庄和采蒲台示范区沉积物-水界面NH₄⁺-N平均扩散通量分别为0.752、0.747 mg·m^-2·d^-1,PO₄^3-平均扩散通量分别为0.011、0.003 mg·m^-2·d^-1,可见清淤后NH₄⁺-N与PO₄^3-的潜在释放风险显著降低.由此充分说明,清淤工程有效地控制了白洋淀沉积物的内源氮磷污染负荷.     

Phosphorus limitation on bacterial regrowth in drinking water

Assimilable organic carbon(AOC) test and bacterial regrowth potential(BRP) analysis were used to investigate the effect of phosphorus on bacterial regrowth in the drinking water that was made from some raw water taken from a reservoir located in northern China. It was shown that AOC of the drinking water samples increased by 43.9%—59.6% and BRP increased by 100%—235% when 50 μg/L PO4^3--P(as NaH2PO4 ) was added alone to the drinking water samples. This result was clear evidence of phosphorus limitation on bacteria regrowth in the drinking water. This investigation indicated the importance of phosphorus in ensuring biological stability of drinking water and offered a novel possible option to restrict microbial regrowth in drinking water distribution system by applying appropriate technologies to remove phosphorus efficiently from drinking water in China.     

两种海洋硅藻对生源要素N、P浓度变化的响应

近年来大量废水排放导致生源要素N、P成为近海重要污染物之一,本文研究了两种海洋硅藻对培养液中生源要素N或P浓度变化的响应.结果发现:中肋骨条藻在NO3-N浓度为3.0～600 mg/L、三角褐指藻在NO3-N浓度为8.0～600 mg/L时,都能保持旺盛的生长;相比而言,中肋骨条藻在PO4-P浓度为0.6～20 mg/L的实验组生长较好,而三角褐指藻在0.6～10 mg/L的实验组生长较好.实验发现PO4-P浓度过高或过低都不利于两种海洋硅藻的种群增殖.本实验结果表明两种海洋硅藻都具很强的适应高浓度NO3-N的能力,与之相比,PO4-P浓度对控制硅藻种群的增殖起着非常重要的作用.本实验结果也表明:关于N、P对海洋硅藻生长的影响,除了考虑N/P比外,N、P浓度阈值也是一个不容忽视的问题.     

GFH用于提高再生水回用景观水水质研究

研究了再生水回用于景观水体过程中,GFH(granulated ferric hydroxide)对磷、DOM和氮等污染物的吸附去除机制.结果表明,GFH对磷的去除效果最显著,TP浓度为0.059～0.725mg/L、PO34--P浓度为0.004～0.684mg/L的进水,GFH出水能够实现TP0.05mg/L(去除率91.1%)、PO43--P0.023mg/L(去除率95.4%);GFH优先去除DOM中大分子的腐殖酸,实现对DOM28.5%的去除率,同时提高DOM的芳香性;由于GFH和臭氧的强氧化性,再生水中NH4+-N和NO2--N可发生硝化反应,NH4+-N平均去除率达37.3%,NO2--N平均去除率达59%.     

磷酸铵镁同时脱氮除磷技术研究

探讨了pH值,物质摩尔配比,反应时间,反应温度,物质浓度,陈化时间,沉淀剂加入方式等因素对MAP同时脱氮除磷效果的影响。确定了各影响因素的较佳值,并对各因素的影响机理进行了探讨。在兼顾处理液的含盐量尽量低,以及满足处理液中的磷含量<10mg/L,氨氮含量在20mg/L左右的条件下,优化出了处理氨氮浓度为0.1mol/L(1400mg/L)及磷酸盐为相应浓度的废水的最佳pH为9.5,最佳摩尔配比为n(Mg):n(P):n(N)=1.2:1.03:1.0。     

2009年秋季旋沟藻赤潮爆发期间珠江口表层水体的环境特征

2009年秋季在珠江口海域爆发了一次大规模的双胞旋沟藻赤潮,影响面积高达300 km2。赤潮爆发期间,我们对珠江口水域的环境因子特征进行了调查。结果表明,调查期间珠江口西侧受径流的影响程度远高于东部,营养盐一般呈西高东低的水平分布格局,其中以NO3-N、DIN和SiO3-Si的差异最为明显。表层水体的DIN、PO4-P和SiO3-Si的平均浓度分别为31.64μmol/L、0.71μmol/L和46.3μmol/L。SiO3-Si和PO4-P的高值区主要位于洪奇门及以下的珠海沿岸,PO4-P的高值区主要位于洪奇门以上的水域,虎门附近S1站位的PO4-P浓度高达6.23μmol/L。高的营养盐输入、低的降雨量和严重的咸潮入侵应该是导致这次双胞旋沟藻赤潮爆发的重要诱因。     

洱海沉积物中磷的赋存形态

利用磷连续提取方法浸提洱海沉积物弱吸附态磷、Fe P、Al P、Ca P和残渣磷,采用石灰性土壤无机磷形态分级法对Ca P进行了分级〔Ca2 P、Ca8 P和惰性钙磷(主要为Ca10 P)〕. 结果表明,洱海沉积物中w(TP)(710.30~1 961.23 mg/kg)较高,以无机磷(占64.44%~82.04%)为主,其中较易释放到上覆水中的弱吸附态磷含量〔占w(TP) 1%以下〕、w(Ca2 P)(14.63~29.66 mg/kg)和w(Ca8 P)(14.62~31.24 mg/kg)均较低,并且洱海目前环境条件不利于其沉积物中Al P和Fe P的释放. 沉积物中w(Ca P)及w(残渣磷)均较高,Ca P中惰性钙磷所占比例(＞85%)也较高,导致洱海沉积物磷不易被释放到上覆水中. 沉积物无机磷赋存形态是洱海目前水质较好的原因之一. 如果污染进一步加剧引起洱海水体pH增加和ρ(DO)降低等变化,其沉积物中Al P、Fe P的释放风险将可能增加. 近30年来,洱海沉积物w(Ca2 P)和w(Ca8 P)变化较小,但w(惰性钙磷)变化较大,Ca P各组分之间存在相互转化机制,这与洱海沉水植物的生长以及其对Ca P的吸收、转化有关.