原位技术控制湖泊沉积物中磷释放的研究

通过实验室模拟试验研究曝气供氧、沸石覆盖和硝酸钙等原位控制东洞庭湖沉积物磷释放技术效果,试验结果表明:好氧时,曝气供氧对上覆水磷浓度的控制效果较差,当溶解氧320%,水中磷浓度不随溶解氧含量的增加而增加,控制效果依次为:硝酸钙原位处理>沸石覆盖>曝气3未处理;厌氧时,控制效果依次为:硝酸钙原位处理>曝气>沸石覆盖>未处理;扰动条件下,控制水体中磷浓度效果依次为:投加硝酸钙原位处理>沸石覆盖>曝气>未处理,但硝酸钙处理在不同水力作用下保持上覆水磷浓度稳定性不如沸石覆盖;沸石覆盖和硝酸钙原位处理都增大了水体耗氧量,其中以硝酸钙处理最为显著,可使水体复氧功能减弱.     

改性沸石的沉积物磷钝化效果研究

通过室内模拟实验,对天然沸石及不同方法改性沸石的磷吸附性能及沉积物磷钝化效果进行了对比研究。磷吸附实验结果表明,磷吸附量大小为改性沸石Z3>改性沸石Z2>改性沸石Z1>天然沸石,35d的平均吸附量分别为832、466、168和70mg/kg。改性沸石的磷吸附量与沸石含量正相关,并随时间呈增长趋势,其中改性沸石Z3第35d的磷吸附量可达1690mg/kg。离子交换量测定结果显示,沸石经改性后促进了Ca2+的释放,同时减少了K+、Na+的释放量。沉积物磷钝化实验表明,改性沸石可有效减少沉积物TP、DRP的释放,减少释放量达80%以上。天然沸石主要通过表面吸附减少水体磷含量,其次,物理阻隔作用拓展了钝化作用的时间和空间。Al(OH)3絮凝物通过表面吸附、电中和及架桥作用可显著提高改性沸石的磷吸附量,增强沉积物磷钝化效果。     

不同模拟条件下太湖沉积物-水界面磷行为的研究

随着大量的磷输入水体,太湖富营养化已经成为一个严重的环境问题。沉积物内源磷的释放是湖泊上覆水体磷浓度升高的重要因素之一。文章针对太湖特征,模拟影响沉积物内源磷释放过程因素中的扰动、溶解氧和pH条件研究表层沉积物的内源磷行为。结果表明,在厌氧环境下有利于磷的释放,且没有扰动条件要比有扰动的释放量大,达到0.297 mg/L;好氧条件不利于磷的释放,经过好氧培养的沉积物中有机磷平均减少了约50%,好氧-厌氧交替使得铁结合态磷提高了0.001 8 mg/g。pH 8.2~8.6有助于沉积物磷的释放,且不同pH值下沉积物磷的最大释放时间不同,pH 9.0沉积物磷在1 d时最大释放量达到0.162 mg/L;沉积物中磷在不同pH下的形态会发生不同程度的转变,其中铁结合态磷(Fe-P)的转变最大。可见扰动、溶解氧、pH对沉积物内源磷的释放有着显著影响。     

海河沉积物磷释放模拟实验研究

在实验室条件下,分别对海河沉积物中磷的释放量与沉积物磷形态分布的关系及好氧/厌氧条件,pH,温度,外源磷含量,微生物活动等环境因素对其的影响进行了模拟研究. 结果表明,微生物作用是影响海河沉积物中磷释放量的主要因素;厌氧条件下,磷从沉积物向水体的释放量远高于好氧条件下沉积物磷的释放量;温度升高有利于沉积物中磷的释放;酸性和碱性条件下沉积物磷的释放量略高于中性条件下沉积物磷的释放量;当上覆水磷含量较高时,沉积物中的磷呈“负释放”状态. 研究还显示,沉积物中不同形态的磷含量与沉积物磷释放量有不同程度的相关性,其中可交换态磷（NH4Cl-P）和可还原态磷（BD-P）含量与沉积物磷的释放量高度相关（R^2分别为0.99和0.84）.     

海河沉积物中磷释放的模拟研究

在实验室条件下,分别对海河沉积物中磷的释放量与沉积物磷形态分布的关系及好氧/厌氧条件,pH,温度,外源磷含量,微生物活动等环境因素对其的影响进行了模拟研究. 结果表明,微生物作用是影响海河沉积物中磷释放量的主要因素;厌氧条件下,磷从沉积物向水体的释放量远高于好氧条件下沉积物磷的释放量;温度升高有利于沉积物中磷的释放;酸性和碱性条件下沉积物磷的释放量略高于中性条件下沉积物磷的释放量;当上覆水磷含量较高时,沉积物中的磷呈“负释放"状态. 研究还显示,沉积物中不同形态的磷含量与沉积物磷释放量有不同程度的相关性,其中可交换态磷(NH₄Cl-P)和可还原态磷(BD-P)含量与沉积物磷的释放量高度相关(R2分别为0.99和0.84).      

风浪扰动对底泥内源磷钝化效果的影响

利用Y型旋浆式沉积物再悬浮发生装置,模拟太湖常见风情条件下对两种底泥磷钝化剂(热改性富钙凹土与镧改性膨润土(商标Phoslock))控磷效果的影响.研究结果表明,与对照相比,底泥钝化剂的添加均可增强表层底泥的抗风浪扰动能力,降低了风浪对钝化层的侵蚀深度,减少了上覆水体中悬浮物的含量,且同时可降低上覆水体中可溶性活性磷(SRP)的浓度及可移动磷的含量,增加了惰性磷和钙磷的比例.与中风条件相比,大风条件增加了侵蚀深度?上覆水悬浮物含量?可溶解活性磷的浓度及可移动磷含量,降低了惰性磷和钙磷的比例.以上结果表明,虽然风浪扰动的剧烈程度对底泥磷钝化技术有影响,但底泥磷钝化技术依然可以应用于浅水富营养化湖泊内源磷的治理.     

静止和水动力扰动状态下锆改性沸石添加对河道底泥磷迁移转化的影响

通过底泥培养实验,并采用磷形态分级提取方法对底泥进行分析,研究了静止和水动力扰动这2种状态下锆改性沸石添加对不同深度处底泥中磷迁移和形态转化的影响.结果表明,无论是在静止还是在水动力扰动状态下,锆改性沸石添加均不仅降低了上覆水中溶解态活性磷(SRP)质量浓度,而且降低了不同深度处间隙水中SRP的质量浓度,并且还降低了底泥-上覆水界面SRP扩散通量.此外,当不存在和存在水动力扰动作用时,向表层底泥(0～10 mm)中添加锆改性沸石,不仅促使添加层中氧化还原敏感态磷(BD-P)和盐酸提取态磷(HCl~-P)向金属氧化物结合态磷(Na OH-rP)和残渣态磷(Res-P)极大转变,降低了添加层中潜在可移动态磷(Mobile-P)含量,而且还降低了添加层下方底泥(10～20 mm)中Mobile-P含量.与静止状态相比,水动力扰动状态下锆改性沸石添加对河道底泥磷迁移转化的影响规律存在一定的差异.水动力扰动虽然可以增强锆改性沸石添加对表层底泥间隙水中SRP的钝化效果,以及对底泥-上覆水界面SRP扩散通量的削减效应,但是却会略微降低锆改性沸石添加控制底泥中磷向上覆水体中释放的效率.表层底泥中潜在可移动态磷含量、不同深度处间隙水中SRP的质量浓度以及底泥-水界面SRP扩散通量的下降,对于锆改性沸石改良技术控制底泥磷向上覆水体释放至关重要.以上结果说明,无论是在静止还是在水动力扰动状态下,锆改性沸石添加均可以有效地控制河道底泥中磷向上覆水体的释放.     

静止和水动力扰动状态下锆改性沸石添加对河道底泥磷迁移转化的影响

通过底泥培养实验,并采用磷形态分级提取方法对底泥进行分析,研究了静止和水动力扰动这2种状态下锆改性沸石添加对不同深度处底泥中磷迁移和形态转化的影响。结果表明,无论是在静止还是在水动力扰动状态下,锆改性沸石添加均不仅降低了上覆水中溶解态活性磷(SRP)质量浓度,而且降低了不同深度处间隙水中SRP的质量浓度,并且还降低了底泥-上覆水界面SRP扩散通量。此外,当不存在和存在水动力扰动作用时,向表层底泥(0~10mm)中添加锆改性沸石,不仅促使添加层中氧化还原敏感态磷(BD-P)和盐酸提取态磷(HCl-P)向金属氧化物结合态磷(NaOH-rP)和残渣态磷(Res-P)极大转变,降低了添加层中潜在可移动态磷(Mobile-P)含量,而且还降低了添加层下方底泥(10~20mm)中Mobile-P含量。与静止状态相比,水动力扰动状态下锆改性沸石添加对河道底泥磷迁移转化的影响规律存在一定的差异。水动力扰动虽然可以增强锆改性沸石添加对表层底泥间隙水中SRP的钝化效果,以及对底泥-上覆水界面SRP扩散通量的削减效应,但是却会略微降低锆改性沸石添加控制底泥中磷向上覆水体中释放的效率。表层底泥中潜在可移动态磷含量、不同深度处间隙水中SRP的质量浓度以及底泥-水界面SRP扩散通量的下降,对于锆改性沸石改良技术控制底泥磷向上覆水体释放,起到至关重要的作用。以上结果说明,无论是在静止还是在水动力扰动状态下,锆改性沸石添加均可以有效地控制河道底泥中磷向上覆水体的释放。     

沉水植物生长期对沉积物和上覆水之间磷迁移的影响

分别在春季培养黑藻(Hydrilla verticillata)和苦草(Vallisneria natans),在冬季培养菹草(Potamogeton crispus),跟踪监测在沉水植物影响下环境因子的变化,及上覆水和沉积物各形态磷的浓度变化,以探讨沉水植物对磷在沉积物和上覆水中迁移转化的规律.结果表明,不同季节实验条件下沉水植物均能不同程度降低上覆水中各形态磷的浓度.在植物生长期上覆水磷浓度保持在相对较低的水平,黑藻、苦草和菹草组上覆水中总磷(TP)的浓度分别保持在0.03～0.05、0.04～0.12和0.02～0.11 mg.L-1.沉水植物组沉积物中各形态磷的浓度均呈现不同程度的降低,黑藻、苦草和菹草组沉积物TP的含量最大降低幅度分别为35.34、60.67和25.92 mg.kg-1.植物组上覆水溶解氧(DO)、氧化还原电位(Eh)和pH均显著提高(DO 10.0～14.0mg.L-1;Eh 185～240 mV;pH 8.0～11.0),沉积物中Eh(-140～-23 mV)也明显提高,并使得沉积中pH保持在中性范围内(7.2～8.0).沉水植物通过提高上覆水中的DO、Eh和pH及沉积物Eh的方式影响上覆水和沉积物之间磷的迁移转化.     

三峡水库主要支流沉积物的磷吸附/释放特性

以三峡水库主要支流寸滩、小江、大宁和香溪表层沉积物为对象,通过连续提取法分析4种沉积物磷的赋存形态,模拟研究了pH和温度对不同沉积物磷吸附/释放的影响.结果表明,寸滩、小江、大宁和香溪表层沉积物磷赋存形态均以无机磷为主(占总磷含量的59.29%～78.82%),其中钙结合态磷(Ca-P)含量大于铁/铝结合态磷(Fe/Al-P).上覆水pH值对沉积物磷释放有明显的影响,中性条件下磷释放量最低,酸性条件下由于占优势的Ca-P大量溶解导致磷释放量大于碱性条件,因此,水体酸化易增加三峡主要支流(寸滩、小江、大宁和香溪)的磷释放风险.pH值变化亦明显影响沉积物对于磷的吸附,pH在6～8范围内,4种沉积物对于磷的吸附量保持在较高的水平,吸附量从大到小的顺序为:小江大宁寸滩香溪.偏酸性条件(pH6)下过多的H 与固体表面竞争溶解态活性磷(SRP);偏碱性条件(pH>8)下大量的OH->与SRP竞争沉积物表面的吸附位,故这-pH值范围内(pH<6或pH>8)磷的吸附量明显减少.磷在4种沉积物上的吸附为吸热过程,不同温度下(278K、293K、303K)沉积物对P的吸附均符合修正后的Langmuir模型,标准吸附热为18.92～46.63 kJ·mol-1其中,磷从水体分配到大宁河沉积物中的标准吸附热最大.     

周庄水体内源磷负荷释放规律及其稳定性研究

以周庄河道内源磷负荷为对象，通过实验室模拟，研究了上覆水pH值，溶解氧及环境温度对内源磷释放的影响。结果表明，pH值5．0-9．5，上覆水中的磷浓度随pH值的升高而增加；在不同溶解氧释放条件下，缺氧促进内源磷的释放，好氧抑制磷释放，其抑制能力和pH值相关。pH值7．0～9．5，好氧的抑制效果明显：在好氧的条件下。高的溶解氧会增加磷的释放；温度和上覆水中总磷平衡浓度的对数呈正线性关系。采用Golterman分类提取方法，对不同释放条件下各形态内源磷的稳定性进行了考察。     

复合释氧剂的制备及其对水体修复的作用

采用腐殖酸钠、过氧化钙和沸石为原材料,在一定条件下制备复合释氧剂用于黑臭水体的生态修复。研究结果表明,复合释氧剂最佳制备条件为m(CaO_2)∶m(沸石)为1∶1、Na-A质量分数为2%和固化温度为100℃,复合释氧剂可显著延长释氧周期,且释氧过程对水体pH和COD的影响极低;底泥修复实验结果显示,复合释氧剂投加量为560 g/m~2时,上覆水溶解氧和氧化还原电位在第30天时分别维持在1.32 mg/L及42 m V,水中TP和COD去除率可分别达到90.11%和63%,表明复合释氧剂可有效改善水质并抑制底泥磷释放,这对城镇黑臭水体的生态修复治理具有一定的实际意义。     

Nitrification performance of nitrifying bacteria immobilized in waterborne polyurethane at low ammonia nitrogen concentrations

Suspended and waterborne polyurethane immobilized nitrifying bacteria have been adopted for evaluating the e ects of environmental changes, such as temperature, dissolved oxygen (DO) concentration and pH, on nitrification characteristics under conditions of low ammonia concentrations. The results showed that nitrification was prone to complete with increasing pH, DO and temperature. Sensitivity analysis demonstrated the e ects of temperature and pH on nitrification feature of suspended bacteria were slightly greater than those of immobilized nitrifying bacteria. Immobilized cells could achieve complete nitrification at low ammonia concentrations when DO was su cient. Continuous experiments were carried out to discuss the removal of ammonia nitrogen from synthetic micropollute source water with the ammonia concentration of about 1 mg/L using immobilized nitrifying bacteria pellets in an up-flow inner circulation reactor under di erent hydraulic retention times (HRT). The continuous removal rate remains above 80% even under HRT 30 min. The results verified that the waterborne polyurethane immobilized nitrifying bacteria pellets had great potential applications for micro-pollution source water treatment.     

沸石覆盖原位控制湖泊内源中等活性有机磷迁移转化

为揭示湖泊内源中等活性有机磷(MLOP)控制与释放发生机制,采用室内模拟试验,研究沸石覆盖原位控制湖泊内源MLOP迁移转化影响因子.结果表明:酸性水体促进内源MLOP迁移,碱性条件下抑制其转化,不同pH值试验水体沉积物中内源MLOP相对浓度为:[MLOP/TP]pH8>[MLOP/TP]pH7>[MLOP/TP]pH6;温度明显提高内源MLOP迁移水平,低温水体相对高温水体沉积物中内源MLOP含量较低,5℃条件下内源MLOP迁移表观量最大,其随时间迁移量呈幂函数关系,可表示为[MLOP/TP]=0.2823T0.657(R2为0.9709);好氧或厌氧条件下,内源MLOP均发生迁移,且迁移特征和影响效能高度一致,迁移平衡后好氧环境内源MLOP和厌氧内源MLOP相对浓度呈线性相关,可表示为[MLOP/TP]好氧环境=1.0884[MLOP/TP]厌氧环境 -0.0271(R2为99895);光照因子促使内源MLOP迁移,而避光和沸石粒径因素对内源MLOP迁移影响较小;底栖生物颤蚓通过爬行、摄食、掘穴、栖所建造及分泌排泄等一系列活动影响内源MLOP迁移.沸石原位控制湖泊内源MLOP迁移转化效能较弱.     

改性沸石对2,4-二氯苯酚的去除作用

采用溴化十六烷基三甲铵(HDTMAB)制备改性沸石,在与天然沸石对比的基础上,研究了改性沸石在动态条件下去除2,4-DCP的效果。并对影响去除率的主要因素,包括沸石粒径、进水浓度,进水流速,沸石用量,进水pH值等进行研究。结果表明,细粒改性沸石在pH2.5左右时处理低浓度2,4-DCP溶液时,能取得较好的去除效果,流速较低时去除率最高可达80%以上。     

巢湖内源磷释放特点、稳定性及化学控制研究

以巢湖内源磷负荷为研究对象,通过实验室模拟,探讨了巢湖内源磷释放过程上覆水中ρ(总磷)和ρ(铁)之间的关系,重点研究了pH和溶解氧对内源磷释放的影响,并对实验前后沉积物中各形态内源磷的含量进行比较.结果表明:上覆水中ρ(总磷)与ρ(铁)呈正线性相关;pH相同时,厌氧条件下内源磷的释放量约是好氧条件的9.16倍;无论是好氧还是厌氧条件,内源磷的释放量均是碱性条件最大,酸性次之,中性最小;铝磷、铁磷的释放量随pH增大而增大;在酸性条件下,钙磷是内源磷释放的主要来源.最后讨论了氯化铝和氯化铁控制磷负荷的作用.      

MBR短程硝化反硝化处理高氨氮废水影响因素的研究

采用AOMBR处理模拟高氨氮废水,研究了短程硝化反硝化的效果,试验表明：在DO为1．0mg／L-1．5mg／L,系统温度为28℃,pH控制在7．5到8．6之间,进水NH3-N在598．2mg／L-701．3mg／L时,能够迅速启动反应器,在其他工况稳定不变的条件下,探讨了pH、温度和DO等对系统短程硝化稳定运行的影响,并探讨了此过程的影响机理。整个实验过程中,pH和进水氨氮的浓度能够短暂的影响亚硝酸盐的积累,但是并不能长久的使之稳定运行。在形成短程硝化的过程中膜污染逐渐加剧,经过清洗之后膜通量并不能完全恢复。     

Effects of overlying water aeration on phosphorus fractions and alkaline phosphatase activity in surface sediment

Microbial activity may influence phosphorus (P) deposit and release at the water sediment interface. The properties of DO (dissolved oxygen), pH, P fractions (TP, Ca-P, Fe-P, OP, IP), and APA (alkaline phosphatase activity) at the water sediment interface were measured to investigate microbial activity variations in surface sediment under conditions of two-month intermittent aeration in overlying water. Results showed that DO and TP of overlying water increased rapidly in the first week and then decreased gradually after 15 day of intermittent aeration. Microorganism metabolism in surface sediment increased pH and decreased DO and TP in the overlying water. After two-month intermittent aeration, APA and OP from surface sediment (0–2 cm) were both significantly higher than those from bottom sediment (6–8 cm) (p < 0.05), and surface sediment Fe-P was transferred to OP during the course of microorganism reproduction on the surface sediment. These results suggest that microbial activity and microorganism biomass from the surface sediment were higher than those from bottom sediment after two-month intermittent aeration in the overlying water.     

苦草光合作用日变化对水质的影响

通过静态模拟试验研究晴天时苦草(Vallisneria asiatica)的光合作用日变化对水质的影响. 分别采用水下饱和脉冲荧光仪(Diving-PAM)和多参数水质监测仪(YSI)在线监测苦草叶绿素荧光参数与水质,并定时采样测定水中营养盐的浓度. 结果表明,苦草叶片光合作用的相对电子传递速率(rETR)日变化与叶片表面的光合有效辐射(PAR)和温度同步,呈单峰曲线;光系统Ⅱ(PSⅡ)实际量子产量(Y)的日变化呈“W”型;水体的pH和ρ(DO)的日变化与苦草光合作用趋势一致,也呈单峰曲线,而电导率和浊度与光合作用没有相关性;水体中ρ(TN)一直保持稳定,ρ(TP)在23:00时出现峰值.苦草的光合作用能引起水体pH,ρ(DO)和ρ(TP)的改变;且pH和ρ(DO)对底泥磷释放的影响可能是一个动态平衡的过程.