人工湿地基质对混合溶液中有机化合物的等温吸附行为

为了给工程实际应用提供科学依据,文章以煤渣、页岩陶粒、砾石、砂子为吸附剂,以苯、1,4-二氯苯、硝基苯和邻苯二甲酸二丁酯4种有机化合物为吸附质,考察了人工湿地基质对混合溶液中有机化合物的等温吸附行为。结果表明,供试基质对目标有机化合物的吸附等温线均属于Langmuir型;Freundlich方程比Langmuir方程能够更好地拟合实验结果;Langmuir方程的不同线性变换在数据拟合时表现出很大的差异性;供试基质对有机化合物的吸附具有明显的选择性,最好用混合基质来构建以去除有机化合物为目的的人工湿地。     

几种人工湿地基质对磷素的吸附作用研究

从吸附动力学角度出发,研究了干渣、沸石、页岩陶粒和白云石四种基质对水体中磷素的吸附作用,结果表明,干渣对磷素的吸附量最大,其次是沸石和页岩陶粒,白云石对磷素的吸附量最小。作用48h后,干渣对磷素的吸附量分别是沸石、页岩陶粒和白云石的3.9倍、6.7倍和11倍。一级动力学方程、Elovich方程和双常数速率方程均能很好地描述人工湿地基质对磷素的等温吸附动力学特征,但从相关系数来看,Elovich方程的描述更为准确。四种基质对磷素的吸附速率依次为:干渣>页岩陶粒>沸石>白云石。     

木质素降解酶在不同堆肥基质中的吸附传输特性研究

为了深入探究木质素降解酶在不同堆肥基质中的吸附传输特性,通过批量实验对比了土壤、菜叶、稻草和米糠对木质素降解酶的吸附性能,并进行了动力学分析和等温吸附模型拟合,同时通过柱淋洗实验考察了木质素降解酶在4种堆肥基质中的迁移传输特性.结果表明,堆肥基质对木质素降解酶的吸附与基质种类有关,土壤、菜叶、稻草和米糠对木素过氧化物酶(LiP)和锰过氧化物酶(MnP)的吸附量分别为1.22、 1.27、 1.13、 1.22 U·g-1和5.09、 4.88、 4.43、 3.95 U·g-1.比较LiP和MnP吸附的动力学模型,准二级动力学方程为表征木质素降解酶吸附的最佳模型,其R2值为0.9732～0.9997, Elovich方程拟合较差,准一级动力学方程拟合最差;Langmuir模型对等温吸附数据进行拟合效果最好,而实验数据不适合用Freundlich方程表征.土壤、菜叶、稻草和米糠对LiP和MnP饱和吸附容量分别为1.23、1.30、1.17、1.14 U·g-1和5.70、 5.19、 4.73、 4.14 U·g-1.LiP和MnP在稻草和米糠基质中传输效果较好,可传输到最深层10 mL处,而在土壤和菜叶基质中则被滞留在浅层.     

几种基质对水中磷的吸附特性

选取钢渣、活性炭、天然沸石、粗砂4种基质,结合矿物成分分析研究其对磷的等温吸附特征和吸附动力学过程,并考察pH值对其吸附磷的影响.结果表明:活性炭、天然沸石、粗砂的等温吸附特征与Freundlich方程拟合较好(r>0.9);而钢渣更符合Langmuir方程.其吸附能力大小为:钢渣>活性炭>沸石>粗砂.沸石、粗砂对磷酸盐的吸附以物理吸附为主,钢渣以化学吸附为主,而活性炭在前期以物理吸附为主,后期则以化学吸附为主.Elovich方程和双常数速率方程能较好的反映4种基质对磷的吸附动力学特征.pH值的变化对钢渣的吸附性影响不大,沸石在酸性及弱碱性条件下对磷的吸附性相当,活性炭在pH3~13吸附量维持在190mg/kg左右,粗砂在pH3时吸附量达最大,综合而言,在土地处理系统的实际应用中,选取钢渣可获取最佳的除磷效果.     

3种人工湿地基质材料对氨氮的吸附特性

对陶粒、石英砂和砾石这3种人工湿地基质材料进行了氨氮（NH₄⁺-N）吸附特性研究.通过扫描电镜和BET比表面积分析仪对材料进行表征分析,发现陶粒表面相比石英砂和砾石更为粗糙,内部孔隙也较发达,陶粒（18.97 m²·g^-1）比表面积高于石英砂和砾石.在纯氨氮溶液和模拟污水厂出水一级B标准的混合溶液中,3种基质对NH₄⁺-N的吸附能力均表现为：陶粒>砾石>石英砂.陶粒对NH₄⁺-N的饱和吸附容量在混合溶液中最大（63.55 mg·g^-1）.陶粒对NH₄⁺-N的吸附过程符合伪二级动力学模型（在纯氨氮溶液中R²为0.99、在混合溶液中R²为0.98）.在纯氨氮溶液中运用Freundlich和Langmuir模型对等温吸附试验结果进行拟合,发现Freundlich模型（R²=0.93）描述陶粒的吸附特性比Langmuir模型更为精确（R²为0.93）,表明陶粒对NH₄⁺-N的吸附为多层吸附.综上所述,陶粒的吸附容量较强,在混合溶液中吸附容量较纯氨氮溶液增大了31%,适用于作为人工湿地基质填料.     

人工湿地系统中填充基质对磷的吸附能力

人工湿地中填充基质对磷的吸附、沉淀作用是湿地系统的主要除磷机制,探明基质对磷的吸附能力对人工湿地系统设计至关重要. 分别利用吸附试验和柱吸附试验考察了宝钢钢渣、首钢钢渣、水淬渣和陶粒4种基质对磷的吸附能力,同时进行了浸出液毒性鉴别试验. 吸附试验表明,基质对磷的吸附符合Langmuir和Freundlich模型(R2为0.956～0.989),采用Langmuir模型预测的基质磷吸附量为2.274～3.637 mg/g. 在为期144 d的柱吸附试验中,填充宝钢钢渣和首钢钢渣的试验柱对磷有良好的去除效果,而填充水淬渣和陶粒的试验柱在90 d左右达到吸附饱和状态.在试验期内,基质的累积磷吸附量:宝钢钢渣为7.921 mg/g,首钢钢渣为7.495 mg/g,水淬渣3.317mg/g,陶粒为1.627 mg/g. 浸出液毒性鉴别试验表明,4种基质均有较高的环境安全性,由于2种钢渣和水淬渣具有较高的磷去除效率和便宜的价格,在湿地系统中具有广泛的应用价值.      

人工湿地基质磷吸附特性与其物理化学性质的关系

对9种垂直流人工湿地基质进行了对磷的等温吸附试验.结果表明,在溶液磷浓度为100～500mg/L条件下,9种基质中以草炭的吸附量为最高,达到2439.56mg/kg;砾石的吸附量最低,仅为188.67mg/kg;其余基质表现出高炉渣土>高炉渣>煤灰渣土>耕层土>煤灰渣>中粗砂土>中粗砂的规律.供试基质的容重和密度与磷吸附量呈极显著性负相关关系;基质的颗粒直径D₈₀和不均匀系数K₈₀与磷吸附量呈显著性正相关关系.基质的CEC、有机质、有效Fe和交换性Al的含量与磷吸附量呈极显著性正相关关系;pH值与磷吸附量呈极显著性负相关关系.     

碳化缓释除磷填料的制备与吸附特性分析

制备了2种人工湿地除磷基质填料,碳化缓释Ca(OH)_2(简称1#填料)和铁盐改性Ca(OH)_2(2#填料),并与工程中常用的石灰石和细沙填料进行等温吸附对比实验,比较不同填料的除磷效果。通过等温吸附实验,发现1#填料和2#填料更符合Langmuir等温吸附方程,得到不同填料对磷的理论饱和吸附量分别为806.45 mg/kg(1#填料)、220.26 mg/kg(2#填料)、64.10 mg/kg(石灰石)和24.81 mg/kg(细沙)。结果表明,制备的1#填料和2#填料对磷元素具有较好的去除效果,与人工湿地常用基质填料相比,具有明显的实际应用优势,可用其强化人工湿地除磷效果。     

磺胺甲恶唑在三种湿地基质中的吸附特性研究

研究了磺胺甲恶唑(SMX)在3种人工湿地基质中的吸附特性。结果表明:吸附动力学过程符合一级动力学和二级动力学模型,但不符合粒子内扩散模型,该过程是包括物理和化学吸附的表面扩散过程;等温吸附过程中,基质的吸附量和溶液剩余量均随着SMX投加量的增加而增加,该过程属于物化单分子层吸附;吸附量随温度的变化过程实质是从物理吸附到化学吸附并最终达到吸附平衡的过程;酸性或碱性条件不利于SMX的吸附,最大吸附量点在溶液p H值为7时,偏离理论等电点;SEM从微观角度表征了3种基质对SMX产生了有效吸附。     

不同人工湿地组合净化生活污水效果研究

设计了垂直流＋水平流、水平流＋垂直流、单一水平、单一垂直等4组不同结构的人工湿地组合,研究其对生活污水的净化效果。结果表明：4组人工湿地对CODCr,TP的去除率分别达到80%,70%左右;对TN的去除,垂直＋水平单元去除率最高,为44.30%。     

不同水生植物组合对稻田退水的氮磷净化效果

为了探索水生植物在农业面源污染防治中合理应用的有效措施,选择5种当地常见水生植物芦苇(Phragmites australis)、香蒲(Typha orientalis)、慈姑(Sagittaria trifolia)、茭白(Zizania latifolia)、睡莲(Nymphaea tetragona),构建5种不同水生植物组合,在稻田退水沟渠原位试验条件下,研究了不同水生植物组合对退水中氮磷的的净化效果。结果表明:经过稻田退水中3个多月的生长,香蒲+芦苇+睡莲组合的总净增生物量最大,达到291.76 g/m²,其次为香蒲+睡莲组合,达到279.59 g/m²。氮增量最大的为香蒲+芦苇+睡莲组合中的睡莲,达到3.88 g/kg,其次为香蒲+睡莲组合中的睡莲,达到3.83 g/kg;磷增量最大的为慈姑+睡莲组合中的慈姑,达到0.89 g/kg,其次为香蒲+睡莲组合中的睡莲,达到0.82 g/kg。收获时香蒲+芦苇+睡莲组合氮吸收量最高,达到4 289.64 mg/m²,其次为香蒲+睡莲组合,达到4 196.98 mg/...     

木屑生物炭对填料土的氮磷吸附及雨水持留改良影响

现阶段生物滞留系统的填料土存在氮磷营养盐净化效果不稳定、雨水持留能力下降等问题.为评估木屑生物炭作为生物滞留系统填料土添加剂的改良效果,选用对照填料土和施用了木屑生物炭的改良填料土进行对比研究,通过理化性质测试、等温吸附实验、土柱实验和土水特征曲线测定,研究木屑生物炭对填料土的改良影响与优化机制.结果表明,木屑生物炭孔...     

人工湿地填料对磷的吸附特性及预期使用年限

试验研究了粗砂、石灰石、钢渣、砂土、页岩、褐铁矿(2Fe2O33H2O)、磁铁矿(Fe3O4)等湿地填料对磷的等温吸附特性。结果表明,Freundlich和Langmuir都能描述上述填料对磷的吸附过程。粗砂、石灰石、钢渣、砂土、页岩、褐铁矿、磁铁矿对磷的理论饱和吸附量分别为18.66mg/kg,80.65mg/kg,1428.6mg/kg,34.84mg/kg,34.97mg/kg,71.94mg/kg和384.6mg/kg。影响填料吸附性的化学成分为Ca,Fe,Al,Mg和Mn。此外分析了填料对磷的吸附机理,预测了钢渣的预期使用年限为14年。     

天然沸石吸附氨氮和磷的研究

选用浙江缙云产颗粒状天然沸石为材料对氨氮和磷进行吸附动力学和吸附等温试验,考察初始浓度、振荡时间对吸附量、去除率的影响。试验结果表明：沸石对氨氮和磷吸附显示出＂快速吸附,缓慢平衡＂的特点;吸附动力学过程符合准二级动力学模型;吸附等温线更符合Freundlich方程;氨氮初始浓度小于7 mg/L、振荡时间在1h内和磷初始浓度小于30 mg/L、振荡时间在15 min内,吸附量、去除率随初始浓度、振荡时间增加而增加,当超过此阶段后,吸附量增加缓慢、去除率下降。     

两级SBR工艺去除磷、氮及有机物效能分析

以模拟生活污水为处理对象,在常温条件下,采用对比试验与机制分析方法,研究了两级SBR工艺分级除磷、去除有机物及脱氮的特性,分析了工艺的效能优势.结果表明,通过控制泥龄(除磷级5~7 d,脱氮级约50 d),可以将异养的PAOs与硝化菌分别控制在2个反应器中优势生长,在出水水质更优的情况下,系统的处理效率可比单级SBR提高1倍以上;两级SBR系统可以有效地缓解有机负荷对硝化过程的冲击影响,在进水COD浓度较高的情况下,能够保持其脱氮级(SBS2)具有稳定的硝化速率,且系统的最终出水可以容易并稳定地达到TP≤0.5 mg.L-1的国家标准;另外,两级SBR的脱氮级(SBS2)除具有优势的硝化菌种外,还能培养出适合降解难降解有机物的异养菌,使其好氧硝化结束时COD浓度较单级SBR系统更低.     

NH+4对镁改性生物炭除磷效果的影响

为提高人工湿地收割植物利用率并探讨水体中氨氮对镁改性生物炭(magnesium modified biochar,MBC)除磷效果的影响,本文以人工湿地植物芦苇为原料,引入金属镁离子对其改性,制备MBC,并以未改性生物炭(biochar,BC)为对照,通过批量摇床实验,研究了不同氮磷摩尔比(0、5、10)和初始磷浓度(100～500 mg·L-1)条件下,MBC、BC、BC与金属镁离子(BC+Mg~(2+))、Mg~(2+)这4种处理方式对磷酸盐的去除效果.结果表明,4种处理方式对磷的去除量排序为MBCBC+Mg~(2+)≈Mg~(2+) BC,溶液中NH+4的存在促进MBC吸附除磷,氮磷摩尔比越大,初始磷浓度越高,MBC的磷吸附能力越强. XRD图谱分析结果表明,在MBC、BC+Mg~(2+)、Mg~(2+)这3种处理方式中,当氮磷摩尔比为5、10时,NH+4与溶液中的Mg~(2+)和PO3-4发生沉淀反应,生成鸟粪石(MgNH4PO4·6H2O),促进磷的去除.本研究利用人工湿地废弃生物质对富含氨氮和磷酸盐的溶液进行处理,确定了氨氮对水体中磷酸盐去除的促进作用,达到了回收利用、以废治废的目的,为水体富营养化治理提供了新的理论依据和数据支持.     

富营养化水体细菌去除氮磷能力研究

微生物既是营养物质的分解者,又是生产者。研究浮游细菌和根际细菌在植物+微生物复合水生态系统中的作用机理及影响因素,对合理选择和使用水体净化的水生高等植物具有重要意义。实验以常见水生漂浮植物荇菜为实验材料,设计总磷(TP)和总氮(TN)两个浓度梯度,每个梯度各设5个浓度,研究水体氮磷营养物质浓度和细菌数量的变化。浮游细菌和根际细菌总数的变化以及它们与TN、TP去除率之间的相关性分析表明,无论在总磷或总氮浓度梯度中,浮游细菌、根际细菌总数的增量基本都与TN去除率呈正相关性,而与TP去除率的相关性不大明显,浮游细菌的总数是在第7天达到最大值。在植物+微生物系统去除氮、磷过程中,对氮的去除以细菌为主,包括浮游细菌和根际细菌;对磷的去除则以植物吸收为主,根际磷细菌也起了一定的作用。因此,在一些富营养化水体,尤其是氮浓度较高的富营养化水体,荇菜是一种较好的水体净化植物。     

热处理富钙凹凸棒黏土吸附磷的影响因素

以800℃热处理富钙凹凸棒黏土（记为NCAP800）为研究对象,通过批处理试验和动态试验研究了不同因素（pH、竞争离子、柠檬酸）对NCAP800吸附磷的能力的影响.结果表明:酸性条件对磷的吸附能力无影响,碱性条件（pH>9）对NCAP800的磷吸附具有一定的抑制作用,pH对NCAP800磷吸附能力的影响主要通过改变黏土矿物中可交换钙、镁含量与矿物表面Zeta电位.阴离子中HCO₃-对磷的抑制作用较为显著,尤其当ρ（HCO₃-）为5~20 mg/L时抑制作用最为显著,其次是SO₄2-,NO₃-和Cl-对磷的吸附无抑制作用.HCO₃-和SO₄2-抢夺钙的结合位点,从而降低了NCAP800对磷的吸附能力.低浓度（c为0~5 mmol/L）的柠檬酸对磷的吸附抑制作用较弱,高浓度（c为5~50 mmol/L）的柠檬酸对磷的抑制作用较为显著,柠檬酸对磷的抑制机制同样是通过竞争NCAP800表面的磷吸附位点.研究显示,NCAP800在碱性条件下对磷具有较好的吸附作用,HCO₃-和SO₄2-及高浓度柠檬酸均会抑制NCAP800对磷的吸附.      

不同生物炭对磷的吸附特征及其影响因素

为了实现植物生物质资源化利用,选择5种生物质材料制备生物炭,通过比较5种生物炭材料的磷吸附能力,筛选出了2种磷吸附效果较佳的材料,并探明了筛选生物炭材料的理化性质及其对磷的吸附特征.结果表明,5种生物炭材料中,仅水稻秸秆和玉米秸秆生物炭对磷具有吸附能力.Langmuir等温吸附曲线表明,水稻秸秆生物炭对废水中磷的吸附能力强于玉米秸秆生物炭,理论最大吸附量为：水稻秸秆生物炭(9.78 mg·g^-1)>玉米秸秆生物炭(0.39 mg·g^-1).水稻秸秆生物炭的比表面积(148.30 m²·g^-1)和总孔体积(0.11 cm³·g^-1)远高于玉米秸秆生物炭8.26 m²·g^-1和0.03 cm³·g^-1,同时水稻秸秆生物炭有更高的Mg、 Ca、 Fe和Al元素含量.水稻秸秆生物炭和玉米秸秆生物炭对磷吸附的最佳pH为酸性;在不同的pH范围内（3.0～11.0）,水稻秸秆生...