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随着我国生活污水处理技术的普及、以及节流节污政策的严格实施,水体外源磷输入大幅度削减,底泥磷释放正成为水体溶解磷的主要来源,因而对底泥磷释放的控制是水体富营养化治理的关键。然而,当前常用的底泥磷污染治理技术,对內源磷释放还缺乏良好的控制效果。本文旨在研究一种利用零价铁(ZVI)原位控制底泥磷释放,并联合磁性分离技术进行除磷的技术方法,以降低水体富营养化发生的风险,实现对水体富营养化的有效预防。 本研究以高含磷的水库底泥作为研究对象,研究了零价铁除磷实验中磷形态的迁移转化规律,探讨了弱结合态、铁结合态、铝结合态、钙结合态及水溶磷之间的相互转化关系及转化发生的原因和影响因素。同时,研究了零价铁对底泥各个形态磷的去除效果,以及铁粉在底泥除磷应用中的最佳除磷条件及最佳的磁性回收时间。实验中底泥样品的磷形态分析采用改进的Psenner-Pucsko连续萃取法进行,并同时使用四氧化三铁代替铁粉进行同步的对照实验。实验结果表明: 第一,原始底泥的总磷含量高达1921 mg/kg(干泥),Al-P和Fe-P是原始底泥磷的主要两种形态。其中,铝结合态磷(Al-P)、铁结合态磷(Fe-P)、钙结合态磷(Ca-P)和弱结合态(NH4Cl-P)占总磷比例分别为的48.95%、43.16%、5.21%和2.26%。 第二,投加铁粉可以有效降低水溶磷浓度,迅速阻断底泥內源磷向水体释放的过程。其对水溶磷的去除率可高达90%以上,在水体富营养化的防治上有着重要的意义。同时,铁粉投加可以大量去除底泥中的NH4Cl-P,直接降低水体及底泥中的生物活性磷含量。铁粉对NH4Cl-P的去除率可高达80%以上。 第三,铁粉除磷后可磁性回收,铁粉平均回收率高达63.45%。铁粉原位控磷技术具有可行性,以10%投加量,处理21天为最佳,此时铁粉对磷的去除率可以达到2.25%,对NH4Cl-P去除率为65.9%,而水溶磷浓度低于检出限。而处理时间太长将导致更多锈蚀铁粉的脱落,最终影响铁粉的回收效果。 第四,根据pearson相关性分析数据及各磷形态含量的变化趋势得到的磷形态迁移转化主要过程为水溶磷和弱结合态(NH4Cl-P)因沉淀-溶解平衡规律而向铁粉转移,少部分向铁结合态(Fe-P)转移,铁结合态磷(Fe-P)与铝结合态磷(Al-P)有一定的相互迁移转化,钙结合态磷(Ca-P)主要与环境的pH变化有关,当pH下降时,含钙矿物溶出Ca+会与其他形态的磷形成新的钙结合态磷(Ca-P)。 第五,四氧化三铁除磷对照实验的结果表明,四氧化三铁在除磷过程中性质稳定,四氧化三铁对磷的去除并非只对某一种磷有效。但其对底泥各形态磷均无明显效果,特别是在对水溶磷和底泥中的NH4Cl-P的去除中,效果不明显,四氧化三铁不能有效控制底泥磷释放过程。 因此,零价铁原位控制底泥磷释放并联合磁性回收技术在理论上是科学可行的。这种技术方法对治理湖泊、水库底泥的磷污染有积极的意义,有望通过进一步的研究而成为一种可迅速、有效降低湖泊、水库的富营养化风险的技术方法。