入湖河口湿地提高底泥磷吸附效果的研究

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湿地中底泥的吸附与转化是磷去除的主要途径,提高湿地底泥对磷的吸附能力是提高磷去除率的关键所在。研究以云南罗时江河口湿地的底泥为实验对象,采用了不同的方法以提高其吸附水体中磷的能力,并研究了磷进入底泥后的形态分布与转化。结论如下:(1)水体曝气加快了底泥对磷的吸附,但曝气120min/d的水体磷浓度下降速度和溶解氧水平并未明显优于10min/d,所以在实际应用中可以选取适当的曝气时间,既可以达到除磷效果也能够控制成本。曝气促进了底泥中Fe-P和Ca-P的形成,Al-P含量未明显受曝气影响。(2)两种底泥再悬浮均加快了底泥对磷的吸附,第3天开始即稳定在0.01-0.04mg/L。底泥搅拌严重降低了溶解氧,全程低于1mg/L,而底泥曝气则加快了水体复氧,全程平均为5.81mg/L。底泥搅拌和底泥曝气相比,由于不同的溶解氧水平,前者形成了更多的Al-P,后者则形成了更多的Fe-P。两种再悬浮均促进了Ca-P这一稳定形态磷的形成。(3)FeCl3和AlCl3的施用比CaCl2更明显有效地增加了底泥磷的吸附能、最大吸附容量、最大缓冲容量等,同时更大幅度地降低了底泥磷平衡浓度。在同处最低使用剂量时,投加FeCl3降低EPC0值的幅度大于AlCl3,而AlCl3对其他吸附参数(KF、KL、Qm、MBC)的提升高于FeCl3。(4)不同温度(150、350、550、750℃)的热处理中,150℃和750℃均提高了土样KL、KF、MBC值,降低EPC0值,两者均可作为合适的热处理温度。热处理温度的提高促进了S/L-P、Al-P、Ca-P的形成。550℃和750℃灼烧后,Fe-P含量分别减少了49%和68%,呈现向S/L-P、Al-P、Ca-P转化的趋势。(5)不同浓度(0.1-4.0mol/L)的盐酸处理中,0.1mol/L酸处理土样的磷吸附量最高,土样的KL、KF、Qm、MBC值分别提高了50%、60%、140%、236%,但是EPC0值有一定的增加。随着酸浓度提高,Ca-P流失增加。Al-P和Fe-P含量都出现了先增大后减少的趋势,在0.1mol/L酸处理后,它们的含量最大,分别是原土的1.8倍和3.6倍,这是0.1mol/L处理效果好的重要原因。(6)磷进入底泥的11周内,S/L-P仅增加了0.80-1.00mg/kg。Ca-P和O-P含量在波动中缓慢增加。第1周Al-P和Fe-P含量的增加量占了总的磷增加量的一半以上。之后,Al-P含量仅小幅波动。Fe-P含量于后期缓慢降低,呈现向Ca-P和O-P转化的趋势。五种提高底泥磷吸附性能的方法中,水体曝气、底泥再悬浮、投加固磷试剂均具有工程应用价值。
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