煅烧改性净水厂污泥覆盖控制底泥磷释放

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水体富营养化控制是国内外科研人员研究的热点之一。磷是水体富营养化的主要限制因素。当外源磷得到控制时,内源(污染底泥)易释放磷是水体富营养化的主要贡献者。覆盖法能够有效削减污染底泥易释放磷。课题组研发的煅烧改性净水厂污泥(C-WTPS)具有较强的磷固定能力。因此,本文采用C-WTPS作为底泥活性覆盖材料,通过实验室静态和动态模拟试验研究了C-WTPS薄层覆盖控制污染底泥磷释放效果,重点考察了覆盖强度、缺氧环境(DO<1mg/L)、底泥二次覆盖和水力停留时间等因素对C-WTPS控制污染底泥磷释放效果的影响,分析了C-WTPS的固磷能力和磷的存在形态,讨论了底泥磷的迁移转化途径。另外,初步研究了C-WTPS吸附饱和磷材料在不同初始pH和低氧化还原电位(ORP)环境中再释放情况。主要开展了如下研究。(1)C-WTPS控磷效果:(1)静态模拟试验:当底泥总磷释放强度为2.26~9.19mg/(m~2·d)、覆盖强度为2kg/m~2的C-WTPS覆盖对TP的平均削减率为92.14%;(2)动态模拟试验:初始TP浓度为3.55mg/L、覆盖强度为2kg/m~2的C-WTPS经过44d可将上覆水中TP浓度削减到0.18mg/L,在后续51d内持续维持在低浓度水平。(2)C-WTPS控磷效果的影响因素:(1)覆盖强度:当污染底泥总磷释放强度为6.25~10.87mg/(m~2·d)时,覆盖强度为1kg/m~2以上的C-WTPS能控制底泥中90%以上的TP释放。(2)缺氧环境(DO<1mg/L):在缺氧环境下污染底泥总磷释放强度为2.30~21.56mg/(m~2·d)时,覆盖强度为2.00 kg/m~2的C-WTPS对TP的平均削减率为为88.36%。(3)底泥二次覆盖:当污染底泥总磷的释放强度为4.07~14.04mg/(m~2·d)、底泥二次覆盖厚度为0、2、4、7、10和15mm时,C-WTPS对TP的平均削减率分别为87.57%、72.42%、58.21%、48.48%、41.93%和32.11%。(4)水力停留时间(HRT):当水力停留时间为0.5~3d、污染底泥磷释放强度为2.27~9.37mg/(m~2·d)时,覆盖强度为2kg/m~2的C-WTPS能够控制90%以上底泥释放磷。(3)C-WTPS固磷形态和底泥易释放磷迁移转化途径。采用SMT法测定了试验前后C-WTPS和底泥中5种形态磷含量变化情况,结果表明:C-WTPS固定的磷主要是无机磷中的非磷灰石无机磷(NAIP);底泥中易释放磷主要也是NAIP,主要向C-WTPS中迁移并被固定。(4)C-WTPS吸附饱和磷再释放:(1)pH:在初始pH为5、6、7、8、9和10溶液中的磷再释放量分别占磷饱和吸附量6.23mg/g的0.23%、0.25%、0.21%、0.25%、0.30%和0.82%。(2)低ORP:在ORP分别为117~210mV与(-237)~53mV的自然和低ORP环境中C-WTPS吸附饱和磷材料不仅不会向上覆水再释放磷而且还能够削减污染底泥释放磷。
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