多孔陶瓷滤球对杭州西湖沉积物5种形态磷的吸附性能

以新型赤泥基多孔陶瓷滤球(porous ceramic filter material,PCFM)颗粒为吸附剂,采用动态和静态吸附实验相结合的实验方法研究了PCFM颗粒对沉积物磷的吸附性能。动态吸附实验结果表明,影响PCFM颗粒除磷效果的主要因素有投加量、反应时间、上覆水体pH值和环境温度,最佳吸附反应条件为PCFM投加量8 g,反应时间12 h,上覆水体pH=12,环境温度为50℃。静态吸附实验结果表明,随着反应时间的延长,PCFM对沉积物五种形态磷吸附在12 d左右接近或达到了吸附平衡,此时TP、OP、IP、Fe/Al-P和Ca-P的去除量分别为245.89、69.86、155.25、195.22和-49.01 mg·kg-1。可见PCFM对沉积物磷的吸附性能较好,可进一步应用于富营养化湖泊沉积物磷控制。     

瑶湖沉积物中磷的赋存形态及其空间分布特征

利用磷的分级提取分析方法,首先对瑶湖沉积物磷赋存形态进行了分析;其次将瑶湖分成A、B和C 3个区段(其营养状态指数TLI值的大小为:B区A区C区),在此基础上,探讨了铁结合态磷(Fe-P)、铝结合态磷(Al-P)、钙结合态磷(Ca-P)和有机磷(OP)的空间分布特征。研究结果表明:在沉积物磷赋存形态中,无机磷形态(IP)占总磷(TP)的平均比重为75%以上,Fe-P是IP的主要成分,Fe-P占TP比重范围为40.55%~67.63%;各种形态磷的平均含量(或占TP比重)大小为Fe-PAl-POPCa-PDP。Fe-P、Al-P和OP的水平分布特征的结果表明:对于相同的区段,不同磷赋存形态的含量变化具有相同的变化规律,其含量大小为Fe-PAl-POP,而Ca-P含量变化相对稳定;对于不同的区段,相同磷的赋存形态含量的极值变化具有一定的差异,其中Fe-P、Al-P和OP的最大值均出现在B区段,而Fe-P和Al-P最小值出现在A区段,OP则出现在C区段。Fe-P、Al-P、Ca-P和OP的垂直分布特征的结果显示:对于相同的区段,Fe-P、Al-P、Ca-P和OP的含量均随深度呈现递减趋势,当达到25 cm深度时其含量基本稳定;而对于不同的区段,Fe-P、Al-P和OP的含量随深度的变化趋势具有一定的差异性,A区段随深度的变化趋势比B区段和C区段缓慢,而Ca-P变化趋势则没有明显的区分,这一研究结果为揭示瑶湖富营养化发生的机制提供了数据和理论支撑。     

合肥市南淝河不同排口表层沉积物磷形态分布特征

对合肥市南淝河不同排口处表层沉积物进行了采样,并采用修正后的标准测试程序SMT和钼锑抗紫外分光光度法测定了其中的总磷(TP)、无机磷(IP)、有机磷(OP)、铁/铝磷(Fe/Al-P)和钙磷(Ca-P),同时分析了各形态磷之间以及与沉积物有机质之间的相关性。结果表明,由于各排口附近不同的水动力条件,污染状况以及沉积环境,各排口表层沉积物总磷(TP)的质量分数存在显著差异,其值在771.23~3 065.36 mg/kg之间,除二里河排口(S15)沉积物磷以钙磷(CaP)为主外,其他采样点表层沉积物磷均以铁/铝磷(Fe/Al-P)为主,各形态P的最低值均在位于南淝河上游的S4点,TP、IP、Fe/Al-P的最大值均出现在位于望塘污水厂排口下游60 m处的S6点,潜在释放磷比例最大值在南淝河上游受农业面源污染影响较大的S3点。沉积物各形态磷之间存在着不同程度的相关性,各形态磷与有机质存在着显著的正相关。以上结果表明,南淝河沉积物磷形态分布特征受排口类型影响显著,其中城市污水处理厂尾水可能是受纳水体沉积物重要的磷源。     

盐碱地区沉积物磷释放特性及影响因素

为研究沉积物磷释放对盐碱地区景观水体富营养化的影响,以天津滨海新区泰达河道为对象,应用沉积物中磷形态的标准测试方法（SMT）,分析了沉积物中磷的形态;研究了沉积物中磷的解吸动力学,并探讨了水力扰动、pH和盐度对沉积物中磷解吸的影响。结果表明,无机磷（IP）为沉积物中磷的主要形态,总量为0.637 mg/g,IP中又以钙磷（Ca-P）为主,约占IP的80%,而铁/铝磷（Fe/Al-P）仅占20%。0-4 h为磷的快速解吸阶段,4-24 h为慢速解吸阶段,并逐渐达到平衡。泰达河道沉积物对磷具有一定的吸持能力,不易解吸。增强水力扰动的强度会促进磷的解吸,但影响不大;在碱性条件下,增加pH对磷的解吸没有显著影响;增加水体盐度,能促进磷的解吸。     

水源水库沉积物磷的赋存形态及其与间隙水磷的关系

为了探明水源水库沉积物磷的赋存形态及其对水体磷的影响,采用连续提取方法,研究了周村水库沉积物中磷的赋存形态分布特征,并探讨了沉积物各形态磷与总磷、烧失量及间隙水中磷的相关性。结果表明,周村水库内源磷负荷较高,沉积物中TP表现出表层富集的现象,表层沉积物中TP空间分布存在较大差异,上游浅水区为554~563 mg·kg~(-1),库心附近为424~1 161 mg·kg~(-1),而坝前深水区高达812~2 969 mg·kg~(-1)。无机磷(IP)是总磷(TP)的主要成分,占TP的79.26%~89.12%,IP主要由铝/铁磷(Al/Fe-P)构成。沉积物中的Al/Fe-P含量很高,具有很大的磷释放潜能。沉积物中各形态磷的浓度垂向分布随深度增加而逐渐降低,其中B、C两点变化最为明显。相关性分析结果表明,间隙水PO3-4-P与Fe-P存在较好的相关性,说明Fe-P对周村水库沉积物间隙水中PO3-4-P浓度分布有着重要的影响,周村水库水体季节性分层导致恒温层厌氧情况的发生,Fe-P在厌氧还原条件下释放进入间隙水并向上覆水扩散,进而可能对水体水质产生影响。     

桂林会仙湿地沉积物中磷形态及分布特征

沉积物中磷的含量及其形态是影响水体营养化进程的重要因素,对研究湿地水体富营养化具有重要意义。应用蒋柏藩等石灰性土壤无机磷提取方法,调查了桂林会仙岩溶湿地5个典型区域柱状沉积物中的磷形态分布、垂向上的变化特征,分析了各形态磷之前的相关性。结果表明,桂林会仙湿地柱状沉积物中w(TP)为161.14~555.48 mg/kg,活性较高的Ca2-P(5.27~51.45 mg/kg)、Ca8-P(7.76~37.57 mg/kg)均较低。沉积物中的磷以Ca-P(42.92%)为主,Ca-P中的Ca10-P所占比例较高(>70.3%),导致内源磷不易释放,有利于减缓桂林会仙湿地水体富营养化进程。在空间分布上,Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P与TP分布趋势相似,从沉积物表层至底层逐渐降低并趋于稳定。Pearson相关系数表明,TP与总氮(TN)、有机质(OM)、Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P极显著相关,与Ca10-P显著相关。     

2种动物对复合垂直流人工湿地基质中磷形态的影响

分别向复合垂直流人工湿地下行流池和上行流池中加入蚯蚓和泥鳅,研究动物加入后人工湿地基质中磷形态及去除效率的变化。结果表明,加入蚯蚓后,下行流池基质中铁铝磷(Fe/Al-P)、钙磷(Ca-P)、有机磷和总磷的含量显著增加(p0.05);加入泥鳅后,上行流池基质中Fe/Al-P含量无显著性变化,钙磷、有机磷、总磷含量增加。人工湿地加入蚯蚓后,基质中Ca-P占总磷的百分比下降,Fe/Al-P和有机磷占总磷的百分比增加;加入泥鳅后,基质中Ca-P占总磷的百分比也下降,而有机磷占总磷的百分比升高,该结果表明,蚯蚓和泥鳅促进了基质中Ca-P向有机磷的转化。加入蚯蚓的人工湿地对磷的去除率高于未加蚯蚓的人工湿地,其原因之一可能与加入蚯蚓后人工湿地基质总磷含量增加有关。     

赤泥投加控制河道底泥磷释放的影响因素

通过对不同赤泥投加比例下河道底泥磷释放作用的研究,发现底泥中铁铝磷与钙磷的比值(Fe/Al-P∶Ca-P)、铁磷比(Fe∶TP)及有机质含量(OM)是赤泥能否应用于河道底泥磷释放控制中的决定性因素。实验结果表明,只有当河道底泥中Fe/Al-P∶Ca-P小于0.88,Fe∶TP小于16.1,且有机质含量低于1.87%时,投加适量赤泥才能起到抑制河道底泥内源磷释放的作用;反之,赤泥的投加则有可能促进底泥内源磷的释放。在实际工程应用中,推荐赤泥与底泥的接触时间不低于7d,从而使赤泥的效能发挥到最佳状态。     

5种湿地沉水植物对模拟污水厂尾水的深度处理

选取四季常青苦草、普通苦草、黑藻、狐尾藻和马来眼子菜等5种沉水植物构建表面流人工湿地系统,观察不同沉水植物品种对模拟污水厂尾水中主要污染物的去除效果,筛选出具有最佳去污效果的沉水植物,为优化沉水植物表面流人工湿地系统的处理效果提供理论依据。结果表明:沉水植物表面流湿地系统和无植物表面流湿地系统对各污染物的去除效果均呈现出随着实验时间的延长先波动变化后逐渐趋于稳定的规律。四季常青苦草、黑藻和狐尾藻湿地系统出水COD、TP浓度均低于10 mg·L~(-1)、0.1 mg·L~(-1),分别达到了《地表水环境质量标准》(GB 3838~(-2)002)Ⅰ和Ⅱ类水标准。除马来眼子菜外,其余4种沉水植物对主要污染物的净化效果存在较大差异,以四季常青苦草的综合净化效果最好,出水COD、TP、NH+4-N、NO-3-N和TN的平均浓度分别为36.83、0.269、1.17、0.563和3.31 mg·L~(-1),平均去除率分别达到41.32%、72.77%、84.29%、79.28%和76.72%。黑藻次之,接着是狐尾藻,而普通苦草的去污效果较差。综合考虑其对模拟城市污水处理厂尾水的深度处理效率,宜选择四季常青苦草作为表面流人工湿地的优选沉水植物。     

不同温度下西安汉城湖沉积物吸附、释放特性和磷形态

以西安汉城湖为研究对象,2015年4月对湖体沉积物进行现场调查和采样分析,共设4个采样点,研究不同温度下沉积物磷的吸附释放特性及沉积物磷形态的分布。结果表明,沉积物磷等温吸附随着温度的升高而增大,吸附特征符合修正的Langmuir模型,最大吸附容量Qmax的范围为507.21~786.77 mg·kg~(-1)。磷动力学吸附主要发生在实验进行前12 h之内,吸附量基本达到或超过72 h吸附平衡时吸附总量的85%。磷动力学释放量范围为2.02~11.058 mg·kg~(-1),且在6 h达到最大值。沉积物总磷的含量范围为655.37~1.809.38 mg·kg~(-1),以无机磷为主,沉积物不同形态磷含量为TPIPHCl-POPNaOH-P。沉积物富营养化风险指数ERI的范围为5.92~11.86,在10℃和20℃时,4个采样点的ERI均在10以下,属于低风险,在30℃时,4个采样点的ERI均在10以上,属于中等富营养化风险。     

模拟升温对沉水植物生长及磷迁移的影响

通过构建2组人工配置沉水植物群落,以增温5℃增温组模拟微宇宙环境暖化,通过沉水植物的存活率、相对生长速率、优势度、多样性指数等来研究暖化对沉水植物生长及物种多样性的影响;同时通过上覆水各形态磷、沉积物各形态磷的测定来研究气候暖化条件下2种人工配置沉水植物群落对磷迁移的影响。研究表明,极端高温不利于人工配置Ⅱ(金鱼藻占60%,黑藻和菹草各占20%)的生长,但秋冬季暖化可延长沉水植物的生长期,总体来看其相对生长速率、存活率未受影响。气候暖化降低了物种多样性,不利于沉水植物群落稳定。对于磷迁移,钙磷(Ca-P)在增温条件下高于未增温条件下。     

天然黄铁矿的除磷性能

除磷是控制水体富营养化的重要手段。为了考察黄铁矿的除磷特征,采用序批实验,分别研究了反应时间、初始磷浓度和干扰离子（NH4＋、NO3- 和SO24-）对黄铁矿除磷的影响。动力学表明,黄铁矿的除磷过程符合伪二级动力学模型。pH=6．5时,磷的平衡去除量为6．82mg／kg。Langmuir方程能较好描述黄铁矿除磷的吸附等温过程,其磷的饱和吸附量为11．01mg／kg。NH4＋、NO3-和SO24- 对黄铁矿除磷基本没有影响。磷的去除主要是通过铁磷沉淀和铁氧化物及氢氧化物的吸附,去除的磷主要以可被生物利用的Fe、Al-P形态存在。黄铁矿的这些除磷性能和机制对选取黄铁矿作为人工湿地填料实现同步脱氮除磷具有重要指导作用。     

基于除磷效果的人工湿地基质组合筛选及影响因素的动力学分析

选取6种人工湿地基质进行磷吸附实验,利用Langmuir和Freundlich两种等温吸附模型对6种基质的磷吸附能力进行对比,将吸附效果最佳的3种基质按不同比例混合构建混合基质,筛选磷吸附效果最佳的混合基质在不同浓度、温度和粒径下进行磷吸附动力学分析。结果表明,沸石、陶瓷滤料和石灰石以质量比3:1:1配比时获得的混合基质(FTS311)除磷效果最优,提高温度、增加进水TP质量浓度、减小基质粒径均有助于提高FTS311对TP的平衡吸附量,温度越高,一级动力学吸附速率常数越低,吸附反应进行的越慢,进水TP浓度越小越有利于磷的吸附去除,粒径变化对TP的吸附动力学速率影响不大,但增加FTS311粒径会降低其对TP的吸附量。     

城市污水处理厂二级处理出水中磷深度去除技术

以某城市污水处理厂二级出水为研究对象,分析了其中磷的形态及浓度分布,分别采用FeCl_3、PAC、Al_2(SO_4)_3混凝剂和羟基铁颗粒吸附剂开展了基于化学法和吸附法的深度除磷技术的研究。在相同的水质和环境条件下,对不同形态磷的去除效果进行了分析,并对两者的技术经济性进行了对比。结果表明,该厂二级出水中TP浓度的平均水平为0.332 mg·L~(-1),其中可溶性活性磷酸盐为主要存在形态,占TP浓度的64.16%。与FeCl_3相比,Al_2(SO_4)_3和PAC比较适合本实验原水水质,当其投加量为3 mg·L~(-1)时,出水TP可降至0.05mg·L~(-1)以下。以Al_2(SO_4)_3和PAC作为混凝剂,各种形态的磷均得到不同程度的去除,可溶性活性磷酸盐的去除效果最好,几乎全部得以去除,而颗粒态磷和其他溶解性磷的去除效果较差。通过技术经济比较,Al_2(SO_4)_3在除磷效果和药剂费用上均比PAC占有优势。羟基铁颗粒吸附剂对可溶性活性磷酸盐吸附效果显著,对其他溶解性磷吸附效果较差,当空床接触时间(EBCT)大于10 min时,出水TP可降至0.05 mg·L~(-1)以下。从长期的技术和经济效益综合考虑,吸附剂优于混凝剂。     

绿狐尾藻人工湿地底泥中磷形态分布特征研究

构建处理不同负荷养殖废水的绿狐尾藻人工湿地,采集湿地表层(0~5cm)、中层(5~10cm)和底层(10~20cm)底泥样品,测定TP及有机磷含量,并用五步化学分级提取法将无机磷逐级提取为水溶性磷、铝结合态磷(Al-P)、铁结合态磷(Fe-P)、闭蓄态磷(O-P)和钙结合态磷(Ca-P),对比了各形态无机磷水平和垂直分布差异。结果表明,绿狐尾藻人工湿地表层底泥TP质量浓度在167~965mg/kg,其中有机磷占TP的66.0%(质量分数,下同)~79.2%。各形态无机磷的含量排序为:O-PFe-PCa-PAl-P可溶性磷。不同形态无机磷随着底泥深度的增加变化不同,总体来看,从表层到中层,Al-P、Fe-P和Ca-P含量呈现降低趋势,中层到底层无明显变化规律;低负荷湿地中,O-P含量随深度增加逐渐降低,而在中、高负荷湿地中O-P含量随深度增加逐渐增加。相关分析结果显示,Al-P、Fe-P、O-P含量与底泥pH和溶解性有机碳(DOC)呈显著或极显著正相关,说明磷在底泥中的行为易受底泥pH和DOC影响。     

太湖不同营养类型湖区沉积物磷的形态与吸附行为的比较

选择太湖不同营养类型的湖区开展了沉积物磷形态与磷吸附行为的研究,结果表明,位于藻型湖区梅梁湾的T1点表层沉积物中的总磷(TP)含量高于位于草型湖区T2点的相应值,且沉积物吸附能(K)值与TP含量显著负相关(p0.05),即沉积物自身的高磷含量可加速磷向水柱释放的风险。有机质与磷吸附饱和度(DPS)显著正相关(p0.05),同时DPS与K值显著负相关(p0.05),总之,有机质通过沉积物磷吸附饱和度间接的影响沉积物磷吸附行为。T2点沉积物吸附解吸平衡浓度(EPC0)值随深度递增,大型水生植物的存在促使表层沉积物维持磷汇的功能,T1点沉积物距表层10~15cm处EPC0值最低,故相应疏浚深度宜为10~15cm,这一结果为富营养化湖泊的修复提供了理论依据与技术参数。     

城市生活垃圾焚烧炉渣对水质除磷效果研究

城市生活垃圾经过焚烧后的炉渣具有广阔的利用前景,是一种较为理想的磷聚填料。研究了磷初始浓度、pH、炉渣粒径以及反应温度对炉渣除磷效果的影响。结果表明:(1)炉渣对KH_2PO_4溶液中的磷具有较好的去除效果,最佳反应时间为3.0h;(2)磷脱除量随磷初始浓度的增加而增加,而磷的去除率呈降低趋势;(3)磷脱除量随pH的增加呈先降低后增加趋势,酸性条件下炉渣对磷具有较高的去除效果;炉渣颗粒越小,对磷的吸附去除效果越好;(4)炉渣对磷的吸附符合Langmuir和Freundlich等温吸附方程,相关系数均达显著水平,且Langmuir等温吸附方程拟合效果更优;(5)炉渣中的磷形态主要为钙结合态磷(包括Ca_2-P、Ca_8-P、Ca_(10)-P)、铝结合态磷(Al-P)和铁结合态磷(Fe-P),其中以Ca_(10)-P形态最多(78.96%)。     

钱塘江富阳-杭州段沉积物磷的赋存形态分析

研究了钱塘江富阳一杭州段10个采样点表层沉积物中TP、各组分磷的含量分布以及沉积物有机质和粒径对磷分布情况的影响.结果表明,钱塘江富阳一杭州段表层沉积物中的TP为594.76～1 463.06 mg/kg,平均为940.24 mg/kg.NaOH提取态磷(NaOH-P)是污染河段无机磷(IP)的主要赋存状态.除个别采样点外,有机磷(OP)在TP中所占的比例相对较低.钱塘江富阳一杭州段沉积物TP以及赋存状态与沉积物粒度组成及有机质含量有显著的相关关系,沉积物中细颗粒越多,有机质含量越高,其TP也就越高,污染河段磷素增加主要造成NaOH-P升高,因此可以判断河段释磷潜力与污染有关.     

不同种植方式下伊乐藻生长对沉积物磷的影响

将伊乐藻以直接抛掷、直接扦插和断枝抛掷3种方式种植,测定其上覆水TP、DO、pH和沉积物中各形态磷。结果表明:(1)实验结束(120d)时,直接抛掷、直接扦插和断枝抛掷处理组的的生物量分别增加69.14、50.32、46.15g,从长期来看,直接抛掷最有利于伊乐藻生物量的增长。(2)实验结束时,直接抛掷、直接扦插和断枝抛掷处理组的沉积物中TP分别下降了8.90%、7.30%、5.40%;无机磷分别下降了11.80%、8.20%、6.60%;有机磷分别下降了7.47%、6.46%、2.65%;NaOH提取态磷分别下降了19.90%、17.20%、11.70%;HCl提取态磷分别下降了4.12%、3.47%、2.83%。直接抛掷种植伊乐藻对沉积物中各形态磷的去除效果最好。(3)上覆水TP与沉积物中各形态磷呈正相关,说明沉积物中的磷是上覆水中磷的重要来源;上覆水TP和沉积物各形态磷均与伊乐藻生物量呈负相关,说明伊乐藻可以有效去除上覆水和沉积物中的磷;DO和pH与生物量呈正相关,而与上覆水TP和沉积物各形态磷呈负相关,说明上覆水DO和pH主要受伊乐藻的影响。     

土地处理系统表层土壤中磷赋存形态及其转化过程

以在江淮地区典型经济欠发达村镇(忠庙)构建的化粪池-土地处理系统为对象,研究了土地处理系统表层土壤中磷赋存形态及其转化过程。结果表明,土地处理系统表层土壤中TP含量在149.2～159.4 mg/kg之间,且在运行实验后其含量有所增加。在磷赋存形态方面,Ca-P占TP含量的百分比最高,达到33.1%,随后依次为Ex-P、Org-P、Fe-P和Oc-P,分别为26.1%、19.6%、14.2%和7.0%;在磷活性方面,活性磷(Ex-P和Fe-P)占TP含量的百分比较大,在运行实验后由38.0%增至40.3%,可能是由于惰性磷(Oc-P、Ca-P和Org-P)转化所致,而Org-P矿化速率大于其累积速率。相关性分析表明,除Ca-P外,其他各形态磷均与土壤pH不相关,而Org-P与OM、TP、Ex-P和Ca-P均呈正相关。