金属基吸附剂去除水体中磷酸盐的研究进展

磷是生命组成必不可少的元素,同时也是导致水体富营养化的主要限制因子之一.目前,磷在地球上的流失率极高,过量的磷进入水体导致水体富营养化的形势日益加剧,迫切需要一种技术高效去除水体中的磷.吸附法由于操作简单、价格低廉,在过去20年里展现出优异的除磷性能,且其中金属基吸附剂尤其是基于锆(Zr)、镧(La)的金属的吸附剂已成为水体磷治理的首选产品.本文通过对金属基吸附材料去除水体中磷酸盐的研究现状认为,由于吸附法具有操作简单、去除效率高等优势,能使水中磷含量降到较低水平且不产生二次污染.并且吸附法有望通过脱附实现磷的回收利用以应对磷矿石未来可能出现的短缺问题.因此,新型金属基吸附材料的研制是今后解决磷资源可持续利用和解决水体富营养化问题的重要课题.     

利用吸附法处理废水中磷酸盐的研究进展

水体富营养化是世界各国面临的重大环境污染问题之一,磷是水体富营养化最关键的因素之一。因此,高效除磷可以有效控制水体富营养化。简述了吸附法除磷的优势,列举黏土矿物类吸附材料、金属氧化物类及金属矿物类吸附材料、生物质类吸附材料、活性炭等对磷酸盐的吸附效果与机理,并详细分析黏土矿物类吸附材料中的蒙脱石、蛭石、白云石、凹凸棒石等与金属氧化物类及金属矿物类吸附材料中的金属氧化物、水滑石、铁矿石、矿渣的实际吸附效果。最后,指出吸附剂吸附除磷的一些缺陷和有待改进的地方,归纳总结出改性吸附剂将继续是未来的研究热点。     

农业废弃物作为吸附剂去除水中重金属研究

农业废弃物主要由纤维素和木质素组成,是一种潜在的重金属吸附剂。文中归纳了几种农业废弃物吸附剂及其改性方法,阐述了改性农业废弃物吸附重金属的机理,讨论了pH、重金属离子初始浓度、吸附剂用量、反应温度等因素对改性农业废弃物吸附能力的影响,并展望了改性农业废弃物的应用前景。     

混凝—吸附联用工艺去除水中磷的中试研究

为控制富营养化,上海某在建大型景观湖总磷(TP)控制限值为0.02 mg/L。为达到处理要求,在项目现场进行了中试,对化学混凝和吸附联用工艺去除水中的磷的效果进行了研究。中试结果表明:在合理的加药量条件下,化学混凝可去除水中大部分P,磷吸附剂则对PO43-有着极好的去除效果,处理出水可以实现PO43-几乎完全去除和TP达标;脱气塔的存在可以有效延长吸附剂的寿命;全套装置在运行过程中需要用到盐酸和烧碱,操作和管理难度较大,能耗及吸附剂再生成本较高;装置占地面积较大。因此该工艺的工程应用需综合考虑项目的实际情况来确定。     

改性粉煤灰处理含磷生活污水试验

为了防止水体富营养化和有效处理生活污水,以改性粉煤灰为吸附剂,对含磷生活污水进行吸附脱磷试验,并研究粉煤灰粒径、投加量、pH值、温度、振荡强度以及吸附时间等因素对脱磷效果的影响。结果表明:在粉煤灰粒径为160~200目、投加量为25 g/L、溶液pH值为3.5、水温为50℃的条件下,对磷质量浓度为6.8 mg/L的生活污水,以140 r/min的强度振荡吸附150 min,磷的去除率可高达95.3%,水样中的磷质量浓度降至0.5 mg/L以下。     

无机矿物吸附剂去除矿井水硫酸盐试验研究

为研究环境友好型的酸性矿井水中硫酸盐的去除方法,选用河南某地的天然斜发沸石制备了无机矿物吸附剂,探讨了影响吸附剂吸附去除硫酸盐的因素。结果表明:利用天然沸石制备的无机矿物吸附剂可提高对水体中SO42-的吸附能力;对于500 mg/L的原水,吸附剂用量为15 g/L、吸附液pH=5~7、吸附温度为30℃和吸附时间为2 h时,吸附剂对SO42-的吸附去除率可达到65.2%;吸附SO42-后的吸附剂可采用饱和氯化钠溶液有效再生。     

改性沸石去除污染水体中磷的实验研究

用沸石做载体,将六水氯化铁负载其上,进行除磷的实验研究。通过正交试验优化了改性工艺,在沸石与FeCl3.6H2O的质量比为8∶2,煅烧温度300℃,煅烧时间4 h时,去除效果最好。探讨了沸石用量、吸附时间、溶液的pH值、溶液初始浓度对改性沸石除磷效果的影响。实验表明:此吸附剂对于模拟含磷废水具有较好的去除性能,当模拟含磷废水的浓度为5 mg/L、时间2 h,用量为10 g/L,pH为7左右,其去除率达到了80%以上。本实验研究对于富营养化水体的治理具有一定的参考价值。     

改性花生壳和木屑对水中活性艳红的吸附研究

用经过磷酸改性的花生壳和木屑制成混合吸附剂对水中活性艳红K-2BP进行吸附研究,通过静态试验系统地考察了混合吸附剂中改性花生壳和木屑的质量比、混合吸附剂的投加量、p H、温度和振荡速率等重要因素对K-2BP吸附效果的影响,并对吸附机理进行了探讨。研究结果表明:改性花生壳和木屑对10 mg/L K-2BP吸附的最佳条件为:改性花生壳和木屑的质量比1∶3.5,混合吸附剂的投加量0.9 g,温度328 K,p H值14,振荡速率120r/min,水中K-2BP的去除率可达98.6%,影响因素中p H值的影响最大。Langmuir吸附模型和伪二级动力学模型能较好地描述混合吸附剂对水中K-2BP的吸附过程,理论的最大吸附量为10.83 mg/g,吸附过程为吸热反应,可自发进行,因此改性花生壳和木屑吸附K-2BP技术在实际污染处理中具有良好的应用前景。     

富营养化水体原位控磷技术研究及应用

为有效抑制底泥中磷的释放,进而控制富营养化水体蓝藻水华,提出以镧改性膨润土(Phoslock^®)为修复材料的底泥原位修复技术。通过多因素作用下的静态、动态模拟试验,同时结合现场水体治理工程的实际应用及跟踪监测,首次分析、研究镧改性膨润土的应用对底泥中不同形态磷转化和固化的效果以及对控制水体富营养化的贡献,为类似富营养化水体污染的防治提供理论依据。结果表明,Phoslock^®用量为0.5kg/m²时,上覆水中正磷酸盐质量浓度在10d内降至0.02mg/L,即使在厌氧和高pH值(pH=9.0)条件下,底泥抑磷率也能达到98.3%,底泥释磷速率为-8.20mg/(m²·d)(负值代表Phoslock^®对磷的吸附),底泥中的活性磷逐渐被惰性化为稳定态磷,现场监测结果与室内模拟试验取得的结论一致。     

富营养化湖塘底泥氮磷吸附—解吸模拟研究

当外源营养盐负荷得到控制后,水体底泥中氮、磷等营养物质的释放成为诱发水体富营养化的重要内因。通过室内实验模拟富营养化湖塘底泥中氮、磷的吸附与解吸过程,对比分析不同氮、磷浓度条件下,上覆水—底泥间氮、磷吸附与解吸过程中的特点,探讨了影响氮、磷吸附和解吸关键因素,揭示了底泥氮、磷吸附和解吸平衡质量浓度,为制定科学的底泥内源氮、磷的控制措施提供科学依据。     

稻田与沟塘湿地协同原位削减排水中氮磷的效果

农田排水中氮磷流失造成了水体富营养化及面源污染等一系列水环境问题。提出了控制农田面源污染的稻田沟塘湿地协同系统(PEDWS)，研究了该系统及其各组成部分对农田排水中氮磷的削减效果及机理。结果表明：PEDWS可有效地减少稻田排水量，降低稻田排水中氮磷浓度，对稻田排水中氮磷实现原位削减。较传统灌排系统减少排水量73.03%，分别减少总氮(TN)和总磷(TP)流失负荷90.17%和79.53%；PEDWS中各组成部分都具有控污效果，其中稻田控制灌排可有效地减少稻田排水、降低排水中氮磷浓度和田间产污能力，控制灌溉稻田TN和TP负荷较传统灌溉减少53.72%和37.45%，明沟控制排水对稻田排水中TN和TP的去除率达到64.59%和54.35%，沟塘湿地能够有效地净化稻田排水中氮磷等污染，TN去除率达到37.13%，TP去除率达到27.32%。本文研究结果可为PEDWS在我国的应用提供理论支持及实践指导。     

生物慢滤系统对再生水中氮磷降解的试验研究

利用生物慢滤系统中菌-藻共生的特点,对用于景观补水的再生水中氮磷进行有效的去除,可有效预防由于再生水中氮磷营养盐浓度较高而引发的景观水体富营养化问题。通过生物慢滤系统净化再生水的试验研究表明,生物慢滤系统在保持上覆水深为80cm、滤层厚度为80cm、滤速为0.1m/h的条件下,对水体中总氮、氨氮、硝酸盐氮、总磷和高锰酸盐指数平均去除率分别为57.55%、50.16%、46.37%、66.32%和47.04%,叶绿素a的去除率可达95.75%;经生物慢滤系统处理后的再生水在景观储存过程中藻类的生长缓慢,叶绿素a含量始终维持在较低水平,氮磷含量较低且趋于稳定。经生物慢滤池处理的再生水用于景观水体的补充水源,可减少富营养化的发生频率。     

污泥碱解发酵液用于生活污水脱氮 除磷的效果研究

为了减轻水体富营养化程度,提高污水的脱氮除磷效果,并解决污泥减量化和资源化问题,本研究将碱预处理的污泥进行厌氧发酵产酸,并将发酵液作为污水脱氮除磷的外加碳源。研究结果表明：投加污泥发酵液后,出水氨氮浓度为0.3~0.5 mg/L,总磷浓度为0.5 mg/L,与未投加污泥发酵液相比分别降低了1.7~2.3 mg/L和3~4 mg/L。     

沙河水库富营养化成因及趋势分析

近年来沙河水库原水高锰酸盐指数、总磷、氨氮等超标,水质趋向恶化,出现富营养化,已严重威胁供水安全。通过对污染成因分析,提出了解决面源污染要从改变农业耕作方式入手来控制污染源,才能遏制水体富营养化的趋势。     

2种浮床植物吸收不同N/P水体中氮磷的研究

选取水稻、空心菜这2种常见植物作为研究对象,通过在容积为25 L的塑料水桶中设置浮床,在低、中、高3种N/P（分别为8∶1,25∶1,55∶1）富营养化水体表面种植植物,研究其对氮磷的去除效果。研究结果表明：①所选的2种试材--浮床水稻与空心菜能较好地吸收富营养化水体中的氮磷元素,可作为水体富营养化防治的浮床栽培植物进行推广;②在所选的3种N/P水体中,浮床水稻对TP的净去除率均大于浮床空心菜,而浮床空心菜对TN,NH₃-N的净去除率大于浮床水稻,可根据富营养化水体的性质,选择适合的浮床植物进行栽种;③在低N/P（比值为8∶1）的水体中,2种植物对TN,NH₃-N,TP的吸收能力最强,浮床水稻对其的净去除率分别为19.0%,91.4%,95.0%,浮床空心菜净去除率分别为28.2%,99.2%,87.2%。
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Control of nutrients after discharge to lakes through wastewater.

Control of nutrients as nitrogen and phosphorus after discharge into lakes is necessary since it is difficult and costly to control within wastewater plants currently in China. This paper studied the cycling of phosphorus and nitrogen with water and sediments from two lakes in China. It is found that oxygen plays a critical role in regulating phosphorus and nitrogen cycling within water and sediments. Three different oxygenation methods including aeration, calcium peroxide and hydrogen peroxide were studied to control phosphorus and nitrogen in overlying water. In anoxic conditions, the P concentration in water increased from an average 14 microg/L to 115.2 microg/L for Xili Lake, and from an average 24 microg/L to 1,000 microg/L for Jinchun Lake. The concentration of ammonia increased under anoxic conditions, while the concentration of nitrate increased under oxic conditions. In anoxic conditions, the nitrate concentration decreased probably through denitrification. Both N and P accumulation processes can be controlled under the three treatments. The phosphorus removal efficiency from the water body was in the order of CaO2 addition > aeration > H2O2 addition, while controlling effectiveness for ammonia was in the order of aeration > CaO2 addition > H2O2 addition.     

长江流域水体富营养化演化驱动机制及防控对策

富营养化已成为长江流域河流、湖泊与水库面临的共性问题,基于近10 a来长江流域水质状况、营养物质含量、水文泥沙过程、富营养化评价指数等数据及相关历史文献,分析了长江流域水体富营养化现状及演化趋势,以典型河流、水库与湖泊为例,剖析了长江流域水体富营养化驱动机制。结果表明:①长江流域水体富营养化程度为河流水库湖泊,上游四川盆地与中游江汉平原是长江流域富营养化湖泊与水库的主要聚集区。②近10 a来,中度富营养化湖泊比例从2009年的31.3%增加至2018年的42.7%,水库营养水平正从中营养向轻度富营养快速发展。③长江流域水体营养充足,受闸坝建设运行影响,流速减缓、流量偏枯,水体交换慢与河湖连通性差是河流、水库与湖泊富营养化的重要驱动力。为防控水体富营养化,建议监测重要控制断面氮磷浓度与通量,加强农田灌溉退水与水产养殖废水排放管理,开展流域水、沙、营养物质耦合输送调控。     

生态塘对稻田降雨径流中氮磷的拦截效应研究

农田养分的大量流失已成为农业面源污染的主要来源之一,生态塘兼具排水和生态湿地双重功效,研究其对稻田排水氮磷的拦截效应对于防治农业非点源污染具有重要意义。针对降雨径流条件下生态塘对降雨径流中氮磷的动态拦截效应以及降雨径流结束后氮磷在静水中的去除效应有待明了的需求,本文选取太湖西岸何家浜流域典型农田作为研究对象,并将该区域的塘堰改造为生态塘,研究了生态塘对水稻生长期内的三场降雨径流氮磷的拦截去除效果及降雨径流结束后氮磷在静水中的去除效应。研究结果表明:(1)在三场降雨过程中,生态塘对总氮(TN)的平均去除率为34.7%,总磷(TP)的平均去除率为34.8%;(2)生态塘对降雨径流中不同形态氮磷的去除率大小排序为氨氮(NH_4~+-N)颗粒态氮(PN)硝态氮(NO_3~--N),颗粒态磷(PP)溶解态磷(DP),且径流状态下水体垂向分层氮磷浓度分布随降雨进行而变化,总体分布规律为底层氮磷浓度大于表层氮磷浓度;(3)降雨径流结束后,TN在生态塘中的去除率为50.4%,TP在生态塘中的去除率为52.3%,塘2对TN、TP的去除率大于塘1与塘3,生态塘表现了较强的抗冲击自修复性。     

两种药剂用于受污染开放性水体除磷 效果对比研究

采用改性硅藻土和PAC混凝剂处理不同水质的受污染开放性水体，以达到除磷的目的。对比了两种药剂对不同水体的除磷效果，分析了两种药剂的除磷机理。结果表明：不同受污染水质的水体，最佳除磷药剂也不同。对总磷中以颗粒态磷为主要成分的开放性水体，选用改性硅藻土不仅除磷效率高，且絮体沉降性能较好，最终产生的污泥量较少，出水更加清澈透明。对总磷中以正磷为主要成分的开放性水体，选用PAC等常规金属盐类混凝剂除磷效果更佳。对总磷中正磷和颗粒态磷都有一定含量的开放性水体，将两种药剂混合使用比单一使用一种药剂效果更好，两种药剂的最佳混合比例，需根据具体水质情况以实验确定。