新型复合材料处理氮磷废水的性能研究

采用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（Hexadecyl Trimethyl Ammonium Bromide，HDTMA）和稀土溶液氯化镧（LaCl₃）对人造沸石进行改性，以增强其对水中氨氮和总磷的同步去除效果.结果表明，HDTMA和LaCl₃可有效负载于人造沸石表面，且在pH为7的条件下，改性沸石对氨氮和总磷的去除率分别由改性前的75%和1%提高到95.67%和91.96%.影响因素的实验表明，改性沸石对不同浓度废水的氨氮和总磷去除率均达到90%以上；氮、磷的去除率随改性沸石投加量的增加而上升；准二级动力学模型适合描述改性沸石对氨氮吸附的动力学过程，准一级动力学模型适合描述改性沸石对总磷吸附的动力学过程；吸附等温线说明改性沸石对水中氨氮的吸附属于离子交换，对水中磷酸盐的吸附包含离子交换和化学吸附两种过程.此外，通过再生性能、负载强度和离子竞争的试验证明改性沸石能应用于实际生化尾水的氮、磷去除.     

城市污水生物脱氮除磷常规工艺分析

阐述了污水生物脱氮除磷的机理，系统介绍了国内目前常用的污水生物脱氮除磷工艺，对其进行了系统全面的比较分析。并探讨了当今国内的一些脱氮除磷主要研究方向。     

基于GIS的溶解态氮磷负荷模型研究

为了研究妫水河流域的氮磷非点源污染来源,在官厅水库周围进行了野外人工降雨实验,结果表明,氮磷输移率与径流量具有很好的相关性,溶解态氮、磷的平均相关系数分别是0.997 8和0.988 9,因此提出了新的溶解态氮磷负荷模型.从妫水河流域的土壤图、土地利用图中提取地理信息,以数字高程模型为依据,应用新模型研究了妫水河流域溶解态氮污染负荷的空间分布。结果表明,溶解态氮主要来自水浇平地,其次是低山和丘陵.     

中国磷消费结构的变化特征及其对环境磷负荷的影响

本研究先建立物质流分析模型,分析1980～2008年期间我国磷消费结构的变化特征及其对环境磷负荷的影响,随后探讨若干社会经济因素同我国磷消费污染之间的关联性.结果表明,城市生活和农村生活的人均磷养分输入分别由0.83 kg.a-1和0.75 kg.a-1增加到1.20 kg.a-1和0.99 kg.a-1,而城市生活磷养分循环比例则由62.6%下降到15.6%;畜禽养殖和种植业的磷养分输入持续增加,但前者磷养分循环比例由67.5%下降到40.5%,后者大量磷养分蓄积在农业土壤;人口、城市化水平、种植业发展水平以及畜禽养殖业发展水平与我国磷消费污染总负荷的相关系数达到0.90以上,说明它们是我国磷消费污染的重要诱因;环境Kuznets曲线研究表明我国目前仍处于初级发展阶段,牺牲环境质量以换取经济发展.研究表明,我国磷消费体系正向线性开放的代谢结构演变,磷养分流失持续增加,环境磷负荷大大加重.     

磷石膏淋滤液磷在红黏土中的迁移转化与吸附特性研究

为了探究磷石膏淋滤液磷在土壤中的迁移转化及赋存状态,文章以贵州某磷石膏堆场为研究区,通过室内物理模拟实验与土壤吸附实验,分析磷石膏淋滤液磷在红黏土中的迁移转化特征,并探讨了红黏土对磷的吸附成因。研究结果表明：不同磷石膏厚度与红黏土厚度,对磷石膏淋滤液磷的迁移有显著影响,其中磷石膏厚度越大,淋滤液中磷浓度越大,而红黏土土层厚度越大,淋滤液中磷浓度越低;磷石膏淋滤液磷在红黏土中的迁移转化过程中,其各形态之间不断发生转变,并有一部分会被红黏土所吸附,从而使磷浓度随之降低,主要存在形态为可溶磷与无机磷,占比分别为80%～94%和80%～95%,有机磷与颗粒态磷含量较小,占比分别为5%～20%和5%～16%;红黏土对磷石膏淋滤液中磷的最大吸附量为0.23 mg/g,且红黏土对磷的吸附等温曲线符合Freundlich方程,相关系数R²为0.986 78,吸附过程符合准二级动力学模型,相关系数R²为0.964 14。     

铁/炭凝胶颗粒高效吸磷以及位点能量分析

以有机废弃物制备生物炭吸附水体中磷,同步实现了固废的高价值利用以及水体富营养化的抑制,然而缺乏表面修饰的生物炭对磷的吸附能力有限。该文以磁性Fe₃O₄作为生物炭表面修饰剂,并以壳聚糖为固化剂制备了高效的除磷凝胶颗粒。利用多种表征技术以及近似位点能量分布理论对磷的吸附机理进行了探讨,分析了吸附性能提升的关键原因。结果表明Fe₃O₄的加入极大地促进了磷的吸附,在293 K下,生物炭对磷的饱和吸附量由13.76 mg/g增加到87.79 mg/g。该凝胶颗粒对磷的吸附是一个吸热过程,准二级动力学模型以及Langmuir模型能够更好地描述磷在凝胶颗粒上的吸附行为。通过表征技术发现Fe与磷之间形成的沉淀是磷吸附的重要机制,孔隙填充、氢键结合和静电吸引同样是B-Fe-C吸附磷的机制。整体而言,化学吸附是主要的吸附机制。此外,对表面近似位点能量分布的分析发现,促进磷与吸附剂表面之间的亲和力以及增加表面高能吸附位点的密集分布是促进磷吸附的一种重要手段。研发的凝胶颗粒对于天然水体中的各种离子具有一定的抗干扰能力,在天...     

载铁活性炭固定床对海水养殖尾水中磷的去除

为实现水产养殖尾水中低浓度磷酸盐的快速高效去除,该文构建了基于活性炭负载纳米羟基氧化铁(FeOOH@AC)的固定床吸附除磷装置,探究了盐度、进水磷酸盐浓度和流速对固定床动态吸附除磷效果的影响,并考察了FeOOH@AC固定床对工厂化海水养殖尾水中磷酸盐的吸附去除效果。结果表明,当水中磷酸盐初始浓度为0.75 mg/L时,FeOOH@AC固定床处理90 min后,水中活性磷酸盐浓度可以降到0.05 mg/L以下,去除率可以达到90%以上。FeOOH@AC固定床对水中磷酸盐的去除率随盐度降低而增加,当待处理水的盐度从30降低至5时,水中磷酸盐的去除率可以从69%提高至94%。同时,进水磷酸盐浓度和进水流速减低,使FeOOH@AC固定床到达吸附穿透点和吸附耗竭点的时间会延长。此外,经NaOH再生处理后,FeOOH@AC固定床有良好的重复使用效果。在应用于海水养殖尾水实际处理时,FeOOH@AC固定床可高效去除尾水中的磷,实现磷的达标排放。     

改性膨润土对水中磷和藻类的同步去除

为快速去除富营养化水体中的磷和藻类,制备了絮凝剂-镧复合改性膨润土(聚合氯化铝铁-镧复合改性膨润土(PAFC-La)、聚合硫酸铝-镧复合改性膨润土(PAS-La)、聚合硫酸铁-镧复合改性膨润土(PFS-La)、聚合氯化铝-镧复合改性膨润土(PAC-La)),对材料进行表征,通过吸附动力学和等温吸附模型比较4种复合改性膨润土的除磷性能,并探究投药量和pH对复合改性膨润土除磷除藻的影响。结果表明,4种材料吸附磷的过程均能由准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型描述。其中,PAC-La的磷吸附容量最大(44.677 mg/g);投药量为300 mg/L时,总磷(TP)去除率最高的是PAC-La(94.1%),叶绿素a(Chla)去除率最高的是PFS-La(78.2%);在pH为5～10时,PAC-La除磷除藻效果受pH影响最小。实验结果表明,采用絮凝剂-镧复合改性膨润土能够同步去除富营养化水体中的磷和藻类,尤其是采用PAC-La性能最优。     

臭氧和氮肥交互对小麦干物质生产、N、P、K含量及累积量的影响

利用中日合作建立的亚洲首个稻麦轮作开放式臭氧浓度升高（ozone-free air controlled enrichment,O3-FACE）平台,选取小麦品种（Tritcium aestivum）扬麦16为试材,研究了不同臭氧和氮肥水平下,小麦不同部位干物质量以及N、P、K质量分数的变化。结果表明,臭氧胁迫下,常氮水平小麦根、叶和穗干物质量以及根冠比与对照相比均显著降低,降幅分别为37.4%、17.4%、12.8%、29.8%,而增施氮肥后,小麦根叶穗及根冠比与常氮下相比均显著增加,增幅分别为60.5%、23.2%、10.7%、43.6%;常氮条件下,臭氧浓度升高明显降低N、P、K累积量及成熟期叶中N、P、K质量分数,降幅分别为10.93%、11.65%、7.64%、23.87%、14.81%、14.9%,而成熟期穗中N、P、K质量分数明显增加,增幅分别为6.15%、10.34%、13.12%,增施氮肥后,N、P、K累积量及小麦叶中N质量分数与常氮相比明显增加,增幅分别为15.58%、11.91%、9.00%、10.74%,叶中P、K质量分数也有所增加但增幅很小,而增施氮肥对其他部位的N、P、K质量分数影响不大。臭氧和氮肥对茎部干质量及N、P、K质量分数影响均不明显。总之,增施氮肥对小麦在臭氧胁迫下的生物量累积和养分累积有一定的缓解作用。     

海洋浮游植物对磷限制的响应机制

海洋浮游植物是全球初级生产力的重要贡献者,它们的生物量主要受到氮、磷、铁等营养元素的限制。磷元素作为浮游植物所必需的元素,在寡营养海域的真光层海水中十分缺乏,是浮游植物生长的限制因子。磷元素的缺乏不仅直接影响浮游植物的生长繁殖及物种演替,还对海洋碳、氮生物地球化学循环产生深远影响。全球变暖加剧海水层化,进而减少垂直混合带来的营养盐补充。面对不断变化的海洋环境,浮游植物通过减缓细胞生长、加强磷吸收和储存、分解有机磷、磷脂替代、降低细胞对磷酸盐的依赖等方式,应对海洋环境中的磷限制。本文总结了近年来海洋浮游植物应对磷限制响应机制的最新研究进展,主要从生理响应和生态效应方面综述了海洋磷限制对浮游植物的影响以及浮游植物响应海洋磷限制的策略,希望对海洋浮游植物和海洋环境科学相关研究具有借鉴意义。