地表水体底泥氮磷污染原位控制技术及相关机理研究

论文摘要

地表水体底泥污染原位控制技术的发展近年来得到了越来越多的重视，但由于对其相关技术及机理缺少系统性的深入研究，至今还没有得到广泛的应用，本论文“地表水体底泥氮磷污染原位控制技术及相关机理研究”，作为“十五”国家重大科技项目《小城镇环境保护关键技术研究及设备开发》的重要组成部分，针对地表水体底泥的氮磷污染控制问题，主要围绕曝气供氧、底泥原位药剂处理及底泥覆盖等三种技术，较为系统地考察了曝气供氧、硝酸钙原位处理、沸石覆盖、方解石覆盖、沸石和方解石复合覆盖、负载硝酸盐有机改性沸石覆盖等对地表水体底泥氮磷释放控制的影响，提出了两种未见文献报道的用于底泥氮磷释放有效控制的组合方法，并利用离子交换及吸附作用理论对相关过程的机理进行了探讨，可以为地表水环境污染防治技术的发展提供相关的理论和技术支撑。 论文的主要研究结果包括以下七个方面： 一．曝气供氧控制底泥氮磷释放影响因素的试验研究结果表明：（1）溶解氧是影响底泥氮磷释放的重要因素，厌氧状态加速底泥氮磷的释放。（2）通常情况下曝气供氧可以有效地控制底泥总磷的释放；pH值较高条件下，曝气供氧无法控制底泥总磷的释放，搅动对底泥总磷的释放产生一定程度的影响，上覆水总磷浓度较高时底泥发生吸磷现象，而温度则影响较小。（3）通常情况下曝气供氧可以控制比较封闭水体底泥的氨氮释放；曝气条件下温度对底泥氨氮和总氮释放的影响较大，即温度越高，抑制氨氮和总氮释放的效果越好，低温则导致底泥氨氮和总氮的大量释放，而搅动使底泥释放更多的氨氮和总氮。 二．硝酸钙原位处理对底泥氮磷及有机物迁移循环影响试验研究结果表明：（1）投加硝酸钙会使底泥有机物得到一定程度地降解，且底泥有机质的去除率随硝酸钙投加量的增加而增加。投加硝酸钙加剧了底泥氨氮的释放，且投加量越多，底泥氨氮的释放越快。厌氧状态下底泥释放大量总磷，且底泥各形态磷含量下降幅度从大到小依次为Al／Fe-P＞有机磷＞Ca-P；投加硝酸钙可以抑制底泥磷的释放，有效抑制持续时间则随投加量的增加而延长；投加硝酸钙对底泥磷形态影响的规律为：Al／Fe-P含量下降较少，Ca-P含量会增加，而有机结合磷含量则会下降。

论文目录

• 第1章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 我国地表水体污染及富营养化
• 1.1.2 地表水体底泥的污染
• 1.1.3 底泥污染物释放与水体污染
• 1.1.4 底泥污染控制技术
• 1.1.5 问题的提出及研究意义
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 底泥氮磷及重金属的释放规律研究进展
• 1.2.2 利用供氧技术控制底泥污染物释放的研究进展
• 1.2.3 原位处理技术控制底泥污染物释放的研究进展
• 1.2.4 覆盖技术控制底泥污染物释放的研究进展
• 1.2.5 沸石去除氮麟及重金属的研究进展
• 1.2.6 利用方解石去除磷酸盐的研究进展
• 1.3 研究思路和内容
• 1.3.1 研究思路
• 1.3.2 研究内容
• 1.4 本研究的创新点
• 第2章 试验材料与方法
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 供试底泥
• 2.1.2 沸石和方解石
• 2.1.3 主要仪器设备
• 2.1.4 主要试验试剂
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 沸石的静态及动力学吸附试验
• 2.2.2 方解石固定磷酸盐的静态及动力学试验
• 2.2.3 底泥污染物释放控制模拟试验
• 2.2.4 数据处理
• 2.2.5 水质分析方法
• 第3章 曝气供氧对底泥氮磷释放的影响
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 曝气复氧控制底泥氮磷释放的效果分析
• 3.3.2 曝气条件下搅动对底泥氮磷释放的影响
• 3.3.3 曝气条件下温度对底泥氮磷释放的影响
• 3.3.4 曝气条件下pH值对底泥磷释放的影响
• 3.3.5 曝气条件下初始TP浓度对底泥磷释放的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 硝酸钙对底泥有机物及氮磷迁移循环的影响
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 硝酸钙对上覆水及孔隙水硝态氮的影响
• 4.3.2 硝酸钙对底泥有机物迁移循环的影响
• 4.3.3 硝酸钙对底泥氮迁移循环的影响
• 4.3.4 硝酸钙对底泥磷迁移循环的影响
• 4.4 本章小结
• 第5章 方解石覆盖层控制底泥磷释放的影响因素研究
• 5.1 前言
• 5.2 实验部分
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 方解石去除磷酸盐性能的影响因素分析
• 5.3.2 方解石覆盖层控制底泥磷释放的影响因素分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 沸石覆盖层控制底泥氮磷释放的影响因素研究
• 6.1 前言
• 6.2 实验部分
• 6.2.1 天然沸石控制底泥氮磷释放的模拟试验
• 6.2.2 无机盐改性对沸石控制底泥氮磷释放影响的模拟试验
• 6.2.3 HDTMA有机改性对底泥氮磷释放影响的模拟试验
• 6.3 结果与讨论
• 6.3.1 天然沸石控制底泥氮磷释放的影响因素研究
• 6.3.2 无机盐改性对沸石覆盖层控制底泥氮磷释放的影响研究
• 6.3.3 HDTMA有机改性对沸石覆盖层控制底泥氮磷释放的影响研究
• 6.3.4 沸石覆盖层控制底泥重金属释放效率的初步分析
• 6.4 本章小结
• 第7章 曝气对活性覆盖层控制底泥氮磷释放效率的影响
• 7.1 前言
• 7.2 实验部分
• 7.3 结果与讨论
• 7.3.1 曝气对天然沸石覆盖层控制底泥氮磷释放效率的影响
• 7.3.2 曝气对方解石覆盖层控制底泥氮磷释放效率的影响
• 7.4 本章小结
• 第8章 沸石和方解石复合覆盖层控制底泥氮磷释放效果及机理研究
• 8.1 前言
• 8.2 实验部分
• 8.2.1 天然沸石和方解石覆盖层控制底泥磷释放的影响因素研究
• 8.2.2 无机盐改性沸石和方解石覆盖层控制底泥氮磷释放效果研究
• 8.2.3 HCl改性沸石和方解石复合覆盖层控制底泥氮磷释放效果研究
• 8.3 结果与讨论
• 8.3.1 天然沸石和方解石覆盖层控制底泥磷释放的影响因素分析
• 8.3.2 无机盐改性沸石和方解石覆盖层控制底泥氮磷释放的效果及机理分析
• 8.3.3 HCl改性沸石和方解石复合覆盖层控制底泥氮磷释放的效果及机理分析
• 8.4 本章小结
• 第9章 负载硝酸盐有机改性沸石控制底泥氮磷释放效果及机理研究
• 9.1 前言
• 9.2 实验部分
• 9.2.1 有机改性沸石对硝态氮的等温吸附和解吸
• 9.2.2 硝酸盐负载有机改性沸石对底泥氮磷释放影响的模拟试验
• 9.3 结果与讨论
• 9.3.1 HDTMA负载量对有机改性沸石吸附硝态氮的影响
• 9.3.2 有机改性沸石对硝态氮的等温吸附曲线及动力学曲线
• 9.3.3 有机改性沸石吸附硝态氮之后的解吸特征
• 9.3.4 负载硝态氮之后有机改性沸石对磷酸盐和氨氮的等温吸附曲线
• 9.3.5 硝酸盐负载有机改性沸石对底泥氮磷释放的影响
• 9.4 本章小结
• 第10章 结论与建议
• 10.1 结论
• 10.2 建议
• 参考文献
• 个人简历及在读期间发表的论文
• 致谢