（环境科学专业论文）河道沉积物的磷吸附解吸特性与磷释放控制.pdf

摘要 泰达河道沉积物砂粒含量占5 6 2 ，属砂质壤土，因此砂粒的性质决定了 泰达沉积物的基本吸附特性。而矿物质吸附实验证明s i 0 2 几乎不吸附磷，因此 沉积物中s i 0 2 的高含量是造成其对磷吸附力越的主要原因。泰达河道沉积物所 含的主要粘土矿物是钠长石，这是一类高岭石族矿物，实验表明，此类物质磷吸 附容量低，且容易解吸。从粘土结构上不利于磷的吸附。 关键词：富营养化人工景观河道沉积物 磷吸附解吸粘土矿物 a b s t r a c t t h i sp a p e ri ss u b j e c t e do nt e d aa r t i f i c i a ls c e n i cc a n a l ，w h o s ew a t e r8 0 u x e ei s r e c l a i m e dw a t e r w a t e rq u a l i t yp a r a m e t e r s ，i n c l u d i n gp h y s i c a lp a r a m e t e r sa n d c h e m i c a lp a r a m e t e r s ，a n dt h es e d i m e n tp a r a m e t e r sh a db e e nm o n i t o r e ds c i e n c et h e c a n a lb e g a nt ob eu s e d p h o s p h o r u si ss t u d i e d 船t h em o s ti m p o r t a n te l e m e n ti nt h e e u t r o p h i cl a k e ，s ot h ea d s o r p t i o na n dd e s o r p t i o nc h a r a c t e r i s t i c so fp h o s p h a t eo nt h e s e d i m e n to ft h ec a n a lw a ss t u d i e di n t h i sp a p e r a n dt h es e a s o n a lv a r i a t i o no f p h o s p h o r u sf i a c t i o n si nt h es e d i m e n to ft e d ac a n a lw a sa n a l y z e d ，a p p l y i n gt h e s t a n d a r dm e a s u r e m e n ta n dt e s t ( s m dp r o c e d u r e a n e wt r e a t m e n tw h i c hi sb a s e do n a l u ma n df l ya s hw a sd e v e l o p e dt or e d u c ep h o s p h o r u sr e l e a s ef r o ms e d i m e n t a tl a s t , t h es e d i m e n tw a sa n a l y z e di ni t sc l a yc o n s t i t u t e st oe x p l a i nt h e i ri n f l u e n c eo nt h e a d s o r p t i o n d e s o r p t i o no f p h o s p h o r u s t h ee x p e r i m e n t a lr e s u t ss h o w , t h es o u r c ew a t e ro f t e d ac a n a lh a st h ec h a r a c t e r i s t i c so f 1 1 i g hp h o s p h a t ei n p u ta n dh i 出s a l tc o n c e n t r a t i o n t h et o t a l - p h o s p h o r u s ( t p ) i nt h e s o u r c ew a t e ri s a v e r a g e da s 2 6 5m g l a b o u t6 7 o ft pi st h et o t a ls o l u b l e p h o s p h o r u sf r o p ) t h es a l tc o n c e n t r a t i o no ft h es o u r c ei sv e r yh i g h ( a b o u t8 、 b e c a u s eo ft h ei n p u to fr ow a t e rf r o mt h es e w a g ep l a n t ，a n dt h es a l tc o n c e n t r a t i o n c h a n g e sg r e a t l yw i t ht i m e t h ea q u a t i ce c o s y s t e mh a de s t a b l i s h e dw i t hr u p p i a r o s t e l l a t aa n d p l a n k t o n s t h i se c o s y s t e mw a se f f i c i e n ti np h o s p h o r u sr e m o v a l ，t h et p c o n c e n t r a t i o nd r o p p e dd o w nt oo 7 6 m g li nt h ef o u r t hs a m p l i n gp o i n td o w nt h ec a n a l t h es o l u b l eo x y g e ni nt h ec a n a lw a sa l w a y so v e rs a t u r a t e d t h et pc o n t e n ti nt h et e d ac a n a ls e d i m e n ti n c r e a s e d r a p i d l yt oo 7 8 3m g _ ，li nt h e p a s tn i n em o n t h s t h i sc o n c e n t r a t i o nw a sn e a rt ot h ep h o s p h o r u sa d s o r p t i o n m a x i m u mc a p a c i t y ( o 9 4 5 m g g ) a n dt h i si n c r e a s es t i l lh a dt h et r e n dt oc o n t i n u e t h e d i f f e r e n tp h o s p h o r u s - f r a a i o n si nt h es e d i m e n th a db e e na n a l y z e d t h ei n o r g a n i c p h o s p h o r u s ( i p ) s h o w e dc o n s i d e r a b l ec o n t r i b u t i o n ( a b o u t8 0 】t ot h es e d i m e n t a r y p h o s p h o r u s ，a n dt h eo r g a n i cp h o s p h o r u sw a sl e s st h a n2 0 。m o s to ft h ei n o r g a n i c p h o s p h o r u si st h en o n - a p a t i t ei n o r g a n i cp h o s p h o r u so n a i p ) ，a n dt h er e s ti sa p a t i t e 垒! 壁竺! 一 i n o r g a n i cp h o s p h o r u s ( a p ) t h ei n c r e a s ei ni pw a sc o n t r i b u t e d b o t hf r o mn a i pa n d a pd u r i n g2 0 0 4 6 - - 2 0 0 4 1 1 a n dm a i n l yf r o ma pd u r i n gt h et i m ew h e nt h ec a n a lw a s f r o z e n s a l i n i t ya n dp ho fw a t e rs h o w e dm u c hi n f l u e n c eo np h o s p h a t ea d s o r p t i o na n d d e s o r p t i o no ns e d i m e n t t h ea d s o r p t i o na b i l i t yd e c l i n e da n dd e s o r p t i o ni n c r e a s e d g r a d u a l l yw i t ht h ep h t h eh i g hi n i t i a ls a l i m t yr e s t r a i n e dt h ep - a d s o r p t i o n , a n dw h e n t h es a l i n i t yw a s1 0 o ，t h ea d s o r p t i o na b i l i t yw a st h el o w e s t t h ep h o s p h a t er e l e a s e k i n e t i c se x p e r i m e n ti n d i c a t e d ，t h ep h o s p h a t eb o u n di nt h es e d i m e n ti se a s yt or e l e a s e ， a f t e r1 2 0h o u r sr e l e a s e ，t h ep h o s p h a t ec o n c e n t r a t i o ni nt h ee f f l u e n tw a s s t i l lh i g h e r t h a n0 0 5 4 m g l t h eh 雌s t a f i cc o n t i n u a lp h o s p h a t er e l e a s ee x p e r i m e n tr e s n i t ss h o w t h a tt h ep h o s p h a t ei se a s yt or e l e a s e ，a n dt h er e l e a s ea m o u n tt o t a l e dt o0 0 5 4 m g g t h ea l u mt r e a t m e n ti se f f i c i e n tt or e d u c et h ep h o s p h a t er e l e a s ea m o u n t a f t e rt h e m - t r e a t m e n t t h ec o n c e n t r a t i o no ft d pw a sa l w a y sb e l o wo 0 1 0m e g l b ym i x i n g 诵t l lt h ef l ya s h ( g e tf r o mt e d ap o w e rp l a n t ) ，t h ea l u md o s ec a nb el e s s e n e dt oh a l f o f t h er e q u i r e d ，a n dt h ec o n c e n t r a t i o n0 f t i ) pw a sa l w a y sb e l o wo 0 11m g l s a n dc o n t e n to ft e d ac a n a ls e d i m e n ti s5 6 2 a n dt h es e d i m e n tb e l o n gt os a n d y c l a yl o a m i ti sh a r d l yt oa d s o r bt h ep h o s p h a t ef o rs a n d ，p r o v e db yt h ee x p e r i m e n t b e f o r e ，w h i c hd e t e r m i n e st h es e d i m e n t sc h a r a c t e r i s t i c so f p h o s p h a t ea d s o r p t i o na n d d e s o r p t i o n m o r e o v e r , t h em a i nc o m p o n e n to f c l a ym i n e r a li nt h es e d i m e n ti sa l b i t e ， w h i c hi sb e l o n gt ok a o l i n i t em i n e r a l ，h a v i n gl o w p h o s p h o r u sa d s o r p t i o nm a x i m u m c a p a c i t ya n de a s yt or e l e a s e k e y w o r d ：e u t r o p h i c a t i o n a r t i f i c i a ls c e m cc a n a ls e d i m e n t p h o s p h o r u s a d s o r p t i o r d d e s o r p t i o nc l a ym i n e r a l 2 南开大学学位论文版权使用授权书 本人完全了解南开大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提 供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国 家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版：在不以赢利为目 的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活 动。 学位论文作者签名： 年月日 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用 本授权书。 指导教师签名：学位论文作者签名： 解密时间：年月 日 各密级的最长保密年限及书写格式规定如下： 1 。l ”? ，u _ _ 。 一j 一。j 一。一j ? h 。 内部5 年( 最长5 年，可少于5 年) 秘密1 0 年( 最长1 0 年。可少于l o 年) 。 机密2 0 年( 最长嘶年，可少于2 0 年) 、 南开大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进 行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位 论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开 发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个 人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的 法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 年月日 第一章绪论 第一章绪论 天津是严重缺水的城市之一，人均占有水资源量为1 6 0 m 3 ，为全国人均占有 水资源量的1 1 5 ，远远低于国际人均占有水资源量6 0 0 m 3 的严重缺水警界线，属 重度缺水地区。长期以来，天津一直依靠从境外调水解决城市用水，从1 9 8 3 年 的引滦入津工程到2 0 0 0 年1 0 月的引黄济津工程的实施，天津从境外调水的链力 已经达到极限。另一方面，天津市中南部地区深层的地下水，由于超量开采， 已经引发出一系列水文地质方面的问题，己无进一步开发潜力。 在这种情况下，如何合理利用现有水资源，开发新的水源成为解决问题的 关键。而城市再生水具有不受气候影响、不与邻近地区争水、就地可取、稳定 可靠、保证率高等优点，在一定使用范围内，为我们提供了一个经济可靠的新 水源，并且可以节省优质的饮用水源。本论文依托项目一天津滨海新区水环境 质量改善技术与综合示范项目( 国家8 6 3 高科技项目) ，项目的研究目标就是力 求将泰达开发区内留存的较成规模原塘洁盐场的输送渠道和大面积预沉池、浓 缩池，改造成生态湿地系统约2 3 公顷、景观湖生态水体约1 8 公顷，在这一生态 水体中将以再生污水作为其唯一补充水源。 而对于再生水回用于景观水体，水体的透明度、色、嗅是应该首先保证的。 因此，控制氮、磷等营养盐在水体中的含量，保持水体的健康，使之不产生富 营养化现象是非常重要的。一般认为，水中含氮 0 2 0 3m g l 、含磷 0 0 1 m g l 、b o d 5 i om g l 就可能引起富营养化。而污水处理厂二级出水的排放标准 则为：氨氮 2 5 m g l 、含磷 1m g 几、b o d s 、钙磷( a p ) 和铁铝磷( n a i p ) 。此方法在作为欧洲标准测试委员会认可的方法已被广泛应用。 本论文也将采用此方法对泰达河道沉积物中磷的形态进行分析。 3 2 2 实验部分 3 2 2 1 仪器与试剂 ( 1 ) 仪器 w x - 3 0 0 0p l u s 型微波快速消解系统( 上海屹尧) 其他仪器同第一节。 ( 2 ) 实验材料和药品 对于河道沉积物分别于2 0 0 4 6 1 0 河道通水初期，2 0 0 4 10 3 0 ( 秋末) 和 2 0 0 5 3 1 0 河道冰封解除。于每个取样点采取3 个平行样，混合均匀。样品采 集后，一部分在室温下阴干，研磨过2 0 目筛，用于测定。其余部分，置于冰箱 中冷藏保存。 第三章磷在河道表层沉积物中的富集行为研究 3 2 2 2 实验方法 ( i ) 磷形态分析方法 沉积物中磷形态分析采用r u b a n 等在欧洲标准测试委员会框架下发展的s m