西苕溪流域沉积物及土壤对磷吸附/解吸特性研究

以赋石水库和其上游河道沉积物以及流域内代表性水稻土为对象,通过分析其理化性质,改变上覆水磷浓度和pH的方法探讨沉积物和土壤对磷吸附/解吸的影响。结果表明:(1)沉积物内较高的磷含量,导致吸附/解吸平衡浓度较高,因此在水库和水体中起着磷"源"的作用;(2)土壤最大磷吸附量为566.45mg/kg,远大于沉积物的吸附量,同时吸附/解吸平衡浓度较低,因此在治理湖泊富营养化时,要加大水土保持的力度,尽量减少作为最主要污染源的农田土壤磷素流入水体;(3)无论上覆水中磷浓度升高还是降低,在未达到吸附/解吸平衡浓度前,土壤和沉积物会持续释放磷,故应把水体治理的重点放在降低土壤和沉积物的磷含量上;(4)上覆水的pH对样品的磷吸附和释放都有显著的影响。在酸性(pH3)或碱性(pH9)环境下,样品的磷吸附量均急剧下降,而水体酸化更易导致平衡后上覆水磷浓度的降低。     

Zn-Al-La-LDHs改性膨润土对富营养化湖泊中磷的锁定效果

采用恒定pH共沉淀法制备了Zn-Al-La-LDHs改性膨润土,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)对样品微观形貌、元素组成、晶体结构进行了表征。结果表明：Zn-Al-La-LDHs已成功合成并负载于膨润土表面;Langmuir和Freundlich吸附模型均能很好地拟合Zn-Al-La-LDHs改性膨润土对磷酸根的吸附过程,吸附过程中同时存在单层吸附和多层吸附,最大吸附容量可达12 mg∙g⁻¹。在富营养化程度较高的汤逊湖中心取5根带底泥和上覆水的样柱,进行了除磷药剂投加量实验。结果表明,根据上覆水溶解性磷酸盐(SRP)含量、表层8 cm底泥中活性磷(NaOH-P)含量、投药量安全系数(取10%)、改性膨润土吸附容量,可计算得到投药量;据前述计算结果投加所需的除磷药剂后,汤逊湖实验柱上覆水总磷(TP)质量浓度锁定在0.05 mg∙L⁻¹以下,达到或优于地表水Ⅲ类水体有关总磷的水质要求(TP≤0.05 mg∙L⁻¹)。以上结果说明所研制的Zn-Al-La-LDHs改性膨润土可用于富营养化水体的控磷。     

铁屑粉煤灰组合处理含磷废水

实验研究了铁屑粉煤灰组合处理含磷废水的除磷效果.通过单因素实验,考查了铁屑粉煤灰质量比、反应时间、pH值和投加量对除磷效果的影响.实验结果表明,该法除磷的最优条件为铁屑和粉煤灰的质量比为2∶1,反应时间为20 min,pH值为6,投加量为20 g/L.在最优实验条件下磷的去除率达到了97.5％.对比了该法和粉煤灰吸附法与传统铁屑法的除磷效果.与单一粉煤灰吸附法和传统铁屑法除磷的结果相比较,铁屑粉煤灰组合除磷的方法具有明显优势.     

多孔硅酸钙滤料吸附床除磷试验研究

以多孔硅酸钙滤料为吸附载体处理含磷的二沉池出水.通过静态吸附试验和动态吸附试验,研究了滤料粒径及投加量、初始pH、反应时间、温度以及滤料填充高度对除磷效果的影响.在静态吸附试验中,取初始磷质量浓度为4.98 mg/L的含磷废水100 mL,当多孔硅酸钙滤料粒径为4～14目,投加量为1.0g,吸附时间为2.5h,温度为25℃,溶液初始pH为7.0～9.0时,磷的去除率可达95％以上,出水磷满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)的一级A标准(≤0.5 mg/L).动态吸附试验表明,在长期运行条件下,多孔硅酸钙滤料吸附床能持续有效地去除污水中的磷,综合考虑吸附率和运行费用,选择水力停留时间为30 min,滤料填充高度为60 cm为宜.     

多孔陶瓷滤球与沉水植物联合作用处理杭州西湖沉积物中的磷

首次将新型环保陶瓷滤球（red mud-based porous ceramic filter material,PCFM）作为吸附材料,与沉水植物处理沉积物磷技术相结合,通过测定沉积物各形态磷含量的变化,以期研究该吸附-生物联合修复技术对沉积物磷的修复效果。结果表明,苦草组对沉积物各形态磷去除量随时间的变化逐渐增大,苦草在150 d时对沉积物TP、IP、OP、Fe/Al-P和Ca-P的去除量分别为51.60、16.32、34.74、46.37和-14.99 mg·kg-1。研究不同PCFM厚度与沉水植物苦草联合对沉积物磷的去除效果,发现厚度5 cm PCFM+苦草对对沉积物各形态磷的去除效果最好。在150 d时,对沉积物TP、IP、OP、Fe/Al-P和Ca-P在的去除量分别达到652.61、249.12、396.40、314.38和72.11 mg·kg-1,苦草与陶瓷滤球在对沉积物磷的去除过程中,可能存在有益于去除沉积物磷的相互促进的作用。可见PCFM和苦草联合作用处理沉积物磷的效果较好,可进一步应用于富营养化湖泊沉积物磷控制工程。     

黄河兰州段消落带表层沉积物对磷的吸附

为探究黄河消落带表层沉积物对磷的吸附特征,基于吸附动力学、吸附热力学及单因子实验,现场采集黄河 (兰州段) 消落带表层沉积物进行实验室模拟研究。结果表明：沉积物对磷的吸附动力学经历快速吸附、慢速吸附、吸附平衡3个阶段,扰动条件下,在10 min内吸附量达到最大吸附量的85%以上,480 min达到吸附平衡;沉积物对磷的吸附符合Langmuir吸附等温方程,随着温度的升高最大理论吸附量Q_m随之增加,25 ℃时Q_m达到119.831 mg·kg⁻¹;单因子实验中,扰动频率增加对磷的吸附量具有明显的促进作用;pH为7~8时沉积物吸附效果最佳,偏酸性条件次之,偏碱性条件下吸附效果较差;增大上覆水KH₂PO₄浓度,吸附量增加,吸附率整体呈下降趋势。由此可知,黄河消落带表层沉积物对磷元素具有一定的拦截效应,河水的扰动能够促进沉积物对PO₄^3--P的吸附,但是水体的pH值变化及高浓度陆源污染物均会削弱消落带对磷元素的吸附拦截作用。该研究结果可为黄河上游的水污染防治及消落带的生态管理提供研究依据。     

热活化硅酸钙对水溶液中磷吸附动力学研究

将硅酸钙进行高温热活化后作为吸附剂,研究了其对水溶液中磷酸盐的吸附动力学特性,考察了热活化硅酸钙投加量、溶液pH对磷去除效果的影响,并对其动力学特性进行了研究。结果表明,投加量为6g/L,pH为8时磷去除率可达99%以上;热活化硅酸钙对磷酸盐吸附过程符合准二级动力学方程和颗粒内扩散方程,其准二级吸附速率常数随磷酸盐浓度的增大而减小;而颗粒内扩散速率常数随磷酸盐浓度的增大而增大,吸附速率主要受颗粒内扩散控制。     

水枝锦活性炭对孔雀石绿的吸附性能研究

以水枝锦为原料,采用磷酸活化法制备成水枝锦活性炭,通过静态实验研究其对孔雀石绿的吸附性能.考察了水枝锦活性炭投加量、接触时间、pH和孔雀石绿初始浓度对孔雀石绿吸附效果的影响.结果表明,在温度为723 K、活化时间为1 h条件下,水枝锦活性炭得率为36.7%,比表面积为1 223m2/g;在298K、孔雀石绿初始质量浓度为250mg/L、接触270min条件下,水枝锦活性炭的最佳投加量为0.5 g/L,适宜pH为7～12;吸附量随温度的升高而增大,提高温度有利于吸附的进行;水枝锦活性炭静态吸附孔雀石绿的动力学行为符合伪二级动力学方程.静态吸附动力学研究为投加粉状活性炭的吸附池的设计和污水处理装置的运行提供基础信息,对于去除水中孔雀石绿技术的应用具有重要的实际意义.     

改性给水污泥对高磷酸盐废水的吸附研究

针对引起水体富营养化的磷,以自来水厂给水污泥为基础原料,按O∶1、0.2∶1、1∶1、2∶1的比率添加Al(OH)3,采用静态吸附法对改性给水污泥的吸附磷酸盐性能进行研究,分析了Al(OH)3投加量、磷酸盐初始浓度、初始pH值、停留时间等对污泥吸附性能的影响.结果表明,当Al(OH)3与污泥的添加比为O.2∶1、反应时...     

矿化垃圾除磷特性及其影响因素的研究

主要研究了KH2PO4溶液在矿化垃圾中的吸附性能,静态和动态试验研究表明在静态试验条件下,初始浓度越高,固液比越小,矿化垃圾吸附磷量越多;pH对磷吸附性能具有较大的影响,当pH在8左右时,矿化垃圾吸磷量达到最大吸附量.在动态实验条件下,湿干比减小,配水速率减小,都有利于矿化垃圾除磷率的增加,当初始溶液的磷质量浓度为50 mg/L时,矿化垃圾有最佳除磷率.     

过氧化钙缓释材料对河道水固磷及底泥控磷的机理研究

用聚乙二醇2000(PEG2000)和硬脂酸(SA)包埋粉末过氧化钙(CP)成功制备了CP缓释材料CP@PEG2000-SA。比较了粉末CP和CP@PEG2000-SA对上覆水中溶解性总磷的影响和对底泥中磷酸铝盐(Al-P)、磷酸铁盐(Fe-P)和磷酸钙盐(Ca-P)的影响。结果表明,CP@PEG2000-SA投加量宜为1.8kg/m2,在CP用量相同的条件下计算得到粉末CP投加量为1.0kg/m~2。投加粉末CP在10d内上覆水中溶解性总磷浓度迅速降至最低后又上升,而投加CP@PEG2000-SA可以实现35d内溶解性总磷持续缓慢下降。上覆水中的内源性磷一般来自底泥中Fe-P的释放。投加粉末CP虽能固定Fe-P含量,但起不到长效作用,甚至可能导致Al-P的释放。投加CP@PEG2000-SA可控制氧气释放速率,稳定pH,使得上覆水中溶解性总磷向底泥中的Al-P、Ca-P和Fe-P转化,起到长效抑制底泥中内源性磷向水体释放并同时吸收水体中磷的双重效应,达到了控磷目的。     

改性锰砂对废水中锰的吸附特性研究

通过正交实验,研究pH值、反应时间、锰砂投加量和锰砂改性时间等因素对Mn2+吸附效果的影响。结果表明,在25℃,吸附反应体系pH=9,锰砂投加量为15 g/L,吸附时间为30 min,锰砂的高锰酸钾改性时间为36 h时,改性锰砂对锰的吸附去除率最高,达到了99.99%。四因素的影响顺序为:pH>反应时间>锰砂投加量>锰砂改性时间。在单因素实验中,当pH=7,吸附剂投加量为25 g/L时,经60 min可达吸附平衡,锰的去除率为60.04%,其等温吸附符合Freundlich和Langmuir模型,并且与Langmuir模型的拟合程度更高。本研究还对改性锰砂吸附除锰的机理做了初步探讨。     

新型复合药剂原位修复河道底泥污染

采用新型复合药剂开展河道底泥原位修复技术研究,通过考察河道水质改善效果、底泥中磷含量及形态的变化确定药剂的最佳投加量。结果表明,投加复合药剂对上覆水体中TN、NH4+-N和TP均有不同程度的净化效果,且净化效果随药剂量的增加而增强,最高去除率分别达到23.52%、21.79%和81.5%,上覆水体COD去除率随药剂投加量增多呈先升后降的趋势,最高（投加量为600 mg·L-1）达到57.6%。从底泥磷含量及形态变化来看,投加药剂增大了底泥TP含量并促进底泥不稳态磷向稳定态磷转化。因此,从经济成本和修复效果方面综合分析,以投加量为600 mg·L-1对底泥污染原位修复较为合适。     

粉煤灰深度处理低浓度的磷

为了探讨低浓度磷吸附的方法,比较了粉煤灰、煤质活性炭和粉煤灰碎砖块颗粒这3种价廉易得的吸附材料的除磷效果。经对比确定以粉煤灰为吸附剂,研究了反应时间、粉煤灰投加量以及溶液pH对深度除磷效果的影响。同时为了解粉煤灰高效除磷原理,利用SEM和XRD对其表面形状、所含元素及其内部结构进行了表征。结果表明,粉煤灰比煤质活性碳和粉煤灰砖砖块颗粒的除磷效果更好,去除率高达98.9%;SEM和XRD表征结果显示,由于粉煤灰表面积较大、表面能高、含有Si—O—Si和Si—O—Al—O偶极键及铝、铁和钙的氧化物,使得粉煤灰对低浓度的磷有着高效的去除率;吸附磷后的粉煤灰表面形成了一层絮状物,经EDS分析显示其组成以钙磷沉淀为主;1 g粉煤灰对1 mg/L的磷酸盐溶液在pH=10、反应时间60 min时表现出最佳吸附性能。     

漫水河清远流域磷污染特征及富里酸对沉积物释磷的影响

探讨了漫水河清新区境内流域上覆水和沉积物中磷的空间分布特征,以及富里酸含量对沉积物释磷的影响。结果表明：5条农灌渠水体总磷质量浓度为0.87~2.83 mg·L⁻¹,超过地表水环境质量标准Ⅴ类水浓度限值;沉积物样本取自12个采样点,测得总磷含量为593.35~2 973.00 mg·kg⁻¹,其中铁结合磷(Fe-P)占比最高,为19.54%~64.47%;沉积物各采样点生物有效磷分布差异较大,占总磷比例平均为57.73%,说明研究农灌渠的沉积物潜在释磷能力大。相关性分析结果表明,TP含量与Fe-P、闭蓄态磷(Oc-P)、自生磷(De-P)含量间呈显著正相关,表明外源磷输入是导致沉积物磷含量升高的主要原因。投加外源富里酸的模拟实验结果表明,富里酸浓度升高会提高沉积物对磷的吸附能力,进而促进Fe-P的形成。     

赤泥在控制沉积物磷释放中的应用研究

利用烧结法赤泥中富含Ca、Fe等金属元素的氧化物而具有吸附性的特点,通过室内模拟研究赤泥投加对沉积物中各种磷形态含量及分布比例的影响,进而探讨利用赤泥控制沉积物中磷释放的可行性。对经过处理后的沉积物磷形态分析后表明,投加赤泥能促使沉积物中铁铝磷向钙磷转化（Pearson相关分析,r=-0.892,P<0.01,n=9）,且赤泥的强碱性使沉积物pH值逐渐升高。确定了赤泥最佳投加比例为5%,此时沉积物的pH为9.03,铁铝磷含量由初始的148 mg/kg降至107 mg/kg,占总磷比例也由18.1%降至13.4%,钙磷含量由486 mg/kg升至546 mg/kg,其占总磷比例则由60%增至68.7%,铁铝磷和钙磷之间的转化已基本完成,继续增加赤泥投加量对沉积物中磷形态间的相互转化影响甚微。由于铁铝磷较钙磷活性高而易释放,可见投加赤泥能降低沉积物中磷的释放风险。赤泥可以作为吸附材料被应用于沉积物磷污染控制技术中,为有效控制水体内源磷负荷提供一种新思路和廉价材料。     

水铁矿吸附磷酸根的影响因素

为了修复水体富营养化,选取了人工合成的水铁矿作为除磷吸附剂。通过批量实验研究了震荡速度、吸附时间、吸附剂投加量、溶液初始pH、含磷初始浓度、反应温度和共存离子等因素对吸附作用的影响。结果表明：水铁矿的吸附具有快速吸附,缓慢平衡的特点;随着投加量的增加,溶液中磷酸根的去除率逐渐增加;溶液初始pH在酸性条件下,溶液中磷酸根的去除率最好;在室温25 ℃下,水铁矿对不同浓度的磷酸根溶液均具有很好的吸附效果;溶液共存离子的存在对磷酸根去除率有一定影响,HCO3-的影响最大。     

聚合氯化铝混凝强化新生态铁锰复合氧化物吸附去除水中的磷

采用氧化-共沉淀法制备出新生态铁锰复合氧化物(FMBO),研究了单独投加FMBO和聚合氯化铝(PACl)强化FMBO吸附除磷效能及吸附磷后的颗粒物特性。结果表明,单独投加FMBO后形成的颗粒物表面带负电荷,颗粒物聚集和沉淀性能较差。PACl的投加降低了颗粒物的表面电荷,促进了颗粒物的聚集,平均粒径明显增加,改善了颗粒物的沉淀性能;通过SEM-EDAX发现,投加PACl形成的复合颗粒物表面更为粗糙,Al元素在复合颗粒物表面相对富集。PACl的投加强化了FMBO的吸附除磷效果,在实验原水条件下FMBO和PACl最佳投量分别为12和30 mg/L,此时TDP去除率高达95.6%。并且出水中Fe、Mn、Al浓度均远低于《地表水环境质量标准》中规定的限值。PACl强化新生态FMBO易于实现原位投加,在水体和水处理除磷工艺中具有较好的应用潜力。     

pH对沟渠沉积物截留农田排水沟渠中氮、磷的影响研究

通过摇瓶动态实验和箱体静止实验,研究了不同pH条件下沟渠沉积物对农田流失氮、磷的截留效应,分析了pH对氮、磷截留效应及其界面交换作用的影响.结果表明:在实验pH变化范围内,沟渠沉积物对NH 4-N的吸附量和NO-2-N的硝化量以及对TN的截留率都是随着pH的增加而增加;沟渠沉积物对总溶解性磷(TDP)的吸附量随着pH的增加而增加,TP的截留率在5 d前随pH的增加而增加,但在此后基本不发生变化;在不同的pH下,通过影响微生物的活动直接或间接影响氮的界面交换行为,同时pH通过影响沉积物的吸附作用和离子交换作用来影响磷在沉积物-水界面的交换行为.阐明pH对沟渠沉积物氮、磷截留效应的影响有助于掌握氮、磷在农田排水沟渠中的迁移转化机理,从而对控制农业面源污染具有重要的意义.     

黑曲霉死菌与活性炭对直接耐晒翠蓝FBL的吸附性能

采用批式实验,系统考察了黑曲霉死菌和活性炭的粉剂投加量,染料初始浓度,pH和反应时间对酞菁染料FBL脱色效果的影响;并采用扫描电镜图像,分析吸附剂的结构变化。结果表明,对于FBL染料的吸附处理,黑曲霉死菌粉剂与活性炭粉剂适宜的吸附条件为:酸性至弱碱性pH下,投加量为8 g/L;黑曲霉死菌粉剂比活性炭粉剂的吸附速度快、脱色性能高、抗染料浓度负荷冲击能力强。扫描电镜图像分析显示,黑曲霉死菌粉剂所具有的多层纤维结构为吸附染料分子提供较大的比表面。