聚磷/释磷水培基促进浮床植物高效除磷性能研究

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植物浮床技术因其在水体净化、生物利用和经济成本上的明显优势,多被用于去除水产养殖尾水中的磷。然而,在实际应用中植物浮床覆盖面积与水产养殖面积之间存在博弈,且植物浮床除磷效果受水体中磷含量波动等因素制约,致使植物浮床净化养殖尾水存在技术瓶颈,难以实现经济效益与环境效益双赢。为此,本研究针对该技术难题,从植物浮床水培基入手,研究制备具有吸磷/释磷双重功能的水培基,为浮床植物供磷,以期达到养殖尾水中磷的高效去除。本研究使用颗粒型活性炭(AC)负载纳米铁镁氢氧化物制备聚磷/释磷水培基AC-Fe-Mg,研究AC-Fe-Mg的磷吸附及缓释性能。研究结果显示,AC-Fe-Mg在p H值为5-9的范围内具有良好的磷吸附及缓释性能。AC-Fe-Mg的磷吸附量可达0.76mg/g,且在5天内均可持续缓释磷;此外,AC-Fe-Mg对磷的吸附具有高度选择性,基本不受Cl-、NO3-和腐殖酸(HA)等共存物质的干扰。水培基(AC-Fe-Mg)协同浮床植物(黄菖蒲)的除磷测试结果显示:同等条件下高磷及低磷水体中使用水培基比单独浮床植物修复磷的去除率分别增加48.73%及35.32%。实验结果说明,在高磷环境中,AC-Fe-Mg吸附储存磷;在低磷环境中,AC-Fe-Mg-P释放磷供浮床植物(黄菖蒲)生长所需,从而实现对磷的高效去除。水培基AC-Fe-Mg与浮床植物黄菖蒲对自然水体除磷实验结果显示:AC-Fe-Mg的磷吸附与缓释性能不受自然水体环境影响,可促进自然水体中黄菖蒲对磷的去除。此外,AC-Fe-Mg的使用,使嗜氮/磷菌成为黄菖蒲根际优势菌种,进一步促进了氮磷的降解。并且,植物浮床联合聚磷/释磷水培基的实验显示,AC-Fe-Mg与黄菖蒲可以多次循环使用,有望实现生产中养殖尾水磷的高效去除。
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