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沉积物向上覆水体释放氨氮是导致水体富营养化的主要原因,消减水体沉积物的氮负荷是控制水体富营养化的有效途径。本研究以扬州古运河和西安人工湖富营养化水体沉积物为研究对象,考察沸石覆盖技术持续消减沉积物总氮的效果和控制措施。分别研究了沉积物的释放特性、沸石吸附氨氮的特性、4种沸石覆盖持续消减沉积物总氮的试验研究、不同沸石投量条件下持续消减沉积物总氮的试验研究,得出长期持续消减沉积物氮负荷的沸石覆盖技术的控制方法,为扬州古运河示范工程提供理论依据。 本研究主要内容包括:⑴两种沉积物释放试验的结果表明:富营养化水体沉积物释放的氨氮占总氮释放量的51%~100%,氨氮是控制水体富营养化主要的消减对象。研究发现沉积物总氮释放量及平均释放速率与沉积物的来源和温度有关,西安某人工湖沉积物总氮释放量小,总氮平均释放速率较小,在0.09mg/(L.d)~3.60mg/(L.d)的范围内波动;扬州古运河沉积物总氮释放量较大,总氮平均释放速率为3.09mg/(L.d)~7.33mg/(L.d),是西安人工湖沉积物释放量的两倍。⑵沉积物释放气体试验的结果表明:温度、泥水比和沉积物来源对气体释放速率影响较大,西安人工湖沉积物平均气体释放速率为0.91mL/(g.h)~2.38mL/(g.h),受温度的影响较大;扬州古运河沉积物气体的释放速率较小,不受温度影响,平均气体释放速率为0.31mL/(g.h)~0.71mL/(g.h)。⑶4种沸石(海宇沸石F1、奥林沸石F2、天然沸石F3和钙沸石F4)吸附动力学试验结果表明:在初始氨氮浓度为80mg/L的条件下,4种沸石的24小时吸附容量分别为:2.78mg/g、2.38mg/g、0.82mg/g、0.32mg/g,其吸附速率大小顺序为:F1>F2>F3>F4。持续消减沉积物总氮的沸石覆盖试验结果表明:4种沸石覆盖消减沉积物TN负荷的效果不同,其消减总氮负荷的能力大小顺序为F1>F2>F3>F4。覆盖海宇沸石F1和奥林沸石F2后,可以长期有效的消减沉积物氮的释放;而覆盖钙沸石F4连续重复利用两次,对总氮的去除效果明显下降,第三次试验时已经失效了。沸石F1的消减效果优于沸石F2,初始氨氮浓度为3.47mg/L、14.39mg/L、25.88mg/L时,TN去除量随浓度的增大而增加;其次,快速消减期随着初始氨氮浓度的增加而延长;三种浓度条件下,初始TN浓度越低消减速度越快。⑷不同沸石投加量条件下持续消减沉积物总氮的试验结果表明:覆盖沸石F1可以长期有效消减沉积物氮污染负荷,适宜覆盖密度为1.04kg/m2,沸石两次重复利用去除TN能力基本不变,是持续消减沉积物氮负荷的有效覆盖材料。