【摘 要】
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河流污染是目前全世界范围内普遍存在的环境问题之一,长期受污染的河流中,大量有毒有害污染物累积在底泥,在一定的交换作用下会重新释放进入上覆水中,是影响和制约上覆水质的主要二次污染源。在黑臭水体污染修复治理过程中,底泥污染整治成为河流污染控制的难点之一。氮超标是目前许多河流湖泊急需解决的问题,当外源氮得到有效控制后,底泥中内源氮的释放成为水体污染的重要染源。本试验采集四川省乐至县童家河流中的底泥,在自
【基金项目】
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四川省重大科技专项课题“城市黑臭水体污染控制与修复技术研究及示范”;
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河流污染是目前全世界范围内普遍存在的环境问题之一,长期受污染的河流中,大量有毒有害污染物累积在底泥,在一定的交换作用下会重新释放进入上覆水中,是影响和制约上覆水质的主要二次污染源。在黑臭水体污染修复治理过程中,底泥污染整治成为河流污染控制的难点之一。氮超标是目前许多河流湖泊急需解决的问题,当外源氮得到有效控制后,底泥中内源氮的释放成为水体污染的重要染源。本试验采集四川省乐至县童家河流中的底泥,在自制的反应柱中进行了内源氮的迁移转化试验。考察了CaO2、过氧乙酸等在不同环境条件下(投加量、投加深度、温度、曝气)污染底泥的氮的释放及转化规律。主要研究结果如下:(1)投加CaO2能促进上覆水硝化的进程,将上覆水氨氮转化为亚硝态氮和硝态氮。至试验结束投加5g、10g、15g和20g的CaO2能将上覆水氨氮浓度从最初的3.69mg/L,分别降到最后的1.92mg/L,1.71mg/L,1.54mg/L,1.42mg/L。氨氮的去除率分别为47.89%、53.78%、58.33%和61.49%。投加CaO2的四个试验组上覆水氨氮与底泥总氮呈显著正相关,上覆水硝态氮与上覆水总氮呈显著正相关,间隙水硝态氮与间隙水总氮呈显著正相关。投加过氧乙酸会抑制硝化过程,各试验组初期氨氮上升,随着反应的进行硝化作用逐渐占优,促进氨氮硝化成硝态氮和亚硝态氮。同时间隙水的亚硝态氮在有氧条件发生氧化作用生成硝态氮,并向上覆水中释放硝态氮。(2)当投加CaO2量为10g,投加深度为10cm、20cm对上覆水氨氮的去除率分别为53.78%、54.69%。10cm组和20cm组底泥总氮分别减少了39.55%,43.66%。10cm组和20cm组上覆水硝态氮主要由间隙水扩散而来,同时上覆水氨氮发生硝化作用生成亚硝态氮。上覆水氨氮与上覆水总氮、底泥总氮呈显著正相关。当过氧乙酸投加量为10g,投加深度为10cm、20cm时,底泥中的有机氮通过氨化作用形成氨氮,由于浓度差向间隙水中迁移,使得间隙水、上覆水的总氮浓度增加。20cm组上覆水氨氮主要由间隙水扩散而来,并发生硝化作用生产硝态氮。底泥总氮以氨氮为主,底泥氨氮不断向间隙水中扩散,从而影响间隙水的总氮。(3)温度高有利于硝化速率-反硝化速率。本试验样品模拟夏季组控制温度为25℃,相比于对照组,无论是模拟夏季组还是模拟冬季组均能使上覆水氨氮浓度大幅度降低。投加CaO2模拟夏季组和模拟冬季组上覆水氨氮分别减少了46.45%,49.21%,两组氨氮的去除效果相差不大,主要是因为底泥和间隙水氨氮不断向上覆水扩散。但模拟夏季组硝态氮的增加速率高于模拟冬季组,模拟夏季组硝化作用强于模拟冬季组。投加过氧乙酸的模拟冬季组和模拟夏季组对上覆水氨氮分别减少了61.22%,81.29%,模拟夏季组氨氮的去除效果优于模拟冬季组。间隙水中氨氮的消减除了通过分子扩散作用外,还通过硝化或氨氧化过程进行。上覆水的氨氮并没有出现累积,主要是上覆水中的硝化作用将氨氮转化为硝态氮或亚硝态氮。(4)曝气组水中溶解氧基本维持在8.1~9.23之间。投加CaO2后,不曝气组和曝气组对上覆水氨氮的去除率分别为50.52%,81.24%。对上覆水总氮的去除率分别为34.84%,46.89%,曝气组对上覆水氨氮的去除效果远远高于不曝气组。较高的溶解氧不仅促进了硝化作用,同时也促进了氨化作用,底泥中的有机氮氨化生成氨氮,不断扩散至间隙水中,使得间隙水氮上升。投加过氧乙酸后曝气组对上覆水氨氮的去除率为53.41%。而不曝气组上覆水氨氮升高4.08%。认为是在厌氧条件下底泥有机氮矿化成氨氮,在浓度梯度的驱动下扩散至间隙水或上覆水中,造成水体氨氮浓度升高。
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