CaO2控制景观水体沉积物中氮磷释放的效果及作用机制研究

来源 :西安建筑科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ljh163com
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着外源污染输入得到有效控制,内源污染释放成为现阶段景观水体富营养化和水质恶化的主要诱因。针对现有研究与应用中存在的对沉积物中氮释放关注较少及修复机理研究相对薄弱等问题,本研究通过小试和现场试验提出并验证了Ca O2同步控制沉积物中氮磷释放的可行性,构建了沉积物中氮磷释放和Ca O2削减释放的预测模型,探究了理论剂量下Ca O2控制氮磷释放和避免黑臭水体形成的效果及其工程实用性,解析了Ca O2控制景观水体内源污染物释放的耦合作用机制并优化了投加模式。主要研究结果及结论如下:(1)Ca O2可显著改善景观水体缺氧现象并降低表层间隙水中NH4+-N和PO43--P浓度,进而同步控制沉积物中氮磷释放。通过多元线性回归拟合得出沉积物中氮磷释放模型分别为NH4-RI=15.382 NH4-IW4+5.236 T–1.628 ORP–120.785NO3-OW–185.316和PO4-RI=19.337 PO4-IW4+0.385 T+3.216 Fe2+-IW4–0.431 ORP–7.126,Ca O2控制沉积物中氮磷释放的预测模型分别为ΔNH4-RI=13.838 NH4-IW1+5.158 T+0.865投加量-Ca O2–12.385 DO–32.831 NO3-IW1–200.257和ΔPO4-RI=16.215 PO4-IW1+0.628 T+0.323投加量-Ca O2–1.558 p H–0.515 Ca2+-IW1–17.316。(2)理论剂量下Ca O2控制沉积物中氮磷释放在小试和现场试验中均取得显著效果,不同于试验过程中对照组污染物浓度持续增加,试验组污染物全程稳定控制在较低水平,且Ca O2在0.12 kg/m~2的理论投加量下对上覆水中TN、NH4+-N、TP、PO43--P和浊度的平均去除率分别可达71.30%、78.80%、63.98%、67.94%和84.01%。与此同时,Ca O2可大幅降低水体中S2-浓度而增加SO42-浓度,避免水体黑臭现象的形成,且能通过抑制沉积物中有机物厌氧消化过程的进行大幅削减温室气体(CH4和CO2)产生量,符合“碳减排”的战略目标。(3)Ca O2可减小沉积物中值粒径并增大其比表面积和阳离子交换量,降低间隙水中污染物浓度,加速沉积物中有机物去除并削减活跃态氮磷含量,在多种物化途径的综合作用下有效控制景观水体内源污染释放。相同投加量下多次覆盖(MC)和浅层注射(SI)模式均可增大Ca O2中氧的利用效率且对沉积物中氮磷释放的控制效果更为显著,其中MC适用于沉积物较浅的景观水体以避免沉积物再悬浮造成的二次污染,SI适用于沉积物较深的景观水体以增加Ca O2修复受污沉积物时的作用深度。(4)Ca O2在理论投加量及优化投加模式下可大幅降低上覆水中营养盐浓度,且其溶解产生强氧化性物质(H2O2),较低的营养盐浓度及H2O2的灭藻效应可将水体藻密度和Chl-a浓度分别稳定控制在2.0×10~7个/L和10.0μg/L以下。此外,试验组沉积物中脱氢酶活性下降而Thermodesulfoba丰度提高,缺氧条件的改善促进了水体中S2-的氧化,从而有效避免景观水体富营养化和黑臭问题的出现。(5)Ca O2可提高其投加位置附近沉积物中细菌总数,好氧氨氧化菌、亚硝酸盐氧化菌、氨单加氧酶、亚硝酸盐氧化酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性,以及Nitrospira和Saccharimonadales菌属相对丰度;增强距投加位置一定距离处沉积物中反硝化菌、厌氧氨氧化菌、硝酸盐还原酶和亚硝酸盐还原酶活性;通过微生物作用和后续沉淀反应促进沉积物中氮的生物脱除和有机磷向惰性磷的转化,从根本上抑制内源污染物释放。(6)在物理拦截、物化吸附、化学氧化、化学钝化和生物转化的耦合作用下,Ca O2可有效控制沉积物中氮磷释放并避免水体富营养化和黑臭问题的出现,进一步保障景观水体水质及观赏效应,且控制内源磷释放的机理以化学钝化为主,而生物转化对Ca O2控制沉积物中氮释放的贡献更为显著。综上所述,本研究可为景观水体内源污染治理及沉积物中氮磷释放控制提供重要的理论依据,也可为景观水体水质保障和维护提供有价值的工程参考。
其他文献
铁素体耐热不锈钢X10CrAlSi18具有优良的导热性能及良好的耐高温气体腐蚀性能,同时复合添加Al和Si元素又确保了其具有优异的抗高温氧化性,该钢是应用于超(超)临界电站锅炉关键结构连接件的一种新型材料。但钢中加入的Al和Si元素对凝固过程相变的影响及制备阶段的组织和析出物控制缺乏理论依据;同时,Al和Si元素对韧脆转变温度的作用及加工参数的制定缺少分析数据;此外,Al和Si元素的复杂成膜机制及
学位
小麦条锈病是由条锈菌(Puccinia striiformis f.sp.tritici,Pst)引起的真菌病害。由于其生理小种变异快、传播性强,对全球小麦生产持续造成严重威胁。PTI是病原菌病程相关模式分子(PAMP-Triggered Immunity,PTI)触发植物的先天免疫系统中的第一道防线。吸器是条锈菌通过活体宿主细胞持续提供生命营养的重要组织,也是锈菌菌丝侵入宿主细胞的关键结构。条锈
学位
唐代是中国佛教发展的鼎盛期,以佛塔为主的佛教建筑与此同时得以大规模营建,促进了唐代建筑技术及艺术的多元创新与发展。关中作为唐代政治、经济和文化的核心承载地,佛塔的建设格外兴盛,是集中反映唐塔建筑成就的典型代表区域。关中唐塔作为特殊标志建筑对于揭示唐代高层建筑设计理念及特征具有重要意义,可为其保护与利用提供帮助和借鉴,本论文以关中地区唐代砖塔遗存为重点对象展开系统研究。历史脉络梳理中,在阐明关中唐塔
学位
压电复合材料具有声阻抗较低、介电常数低、机械品质因数低、柔韧性好、灵敏度高等优良特性,被广泛应用于俘能器、传感器和换能器等智能元器件的制备中,在实际服役过程中总伴随着多物理场耦合现象,如压电效应、热电效应、湿电效应等。为了进一步提高压电复合材料的应用广度和深度,亟需解决压电复合材料的基础力学性能、多物理场性能表征和耦合行为机制等问题。随着科学技术和计算机软、硬件的快速发展,数值计算方法已经成为解决
学位
钢管混凝土柱具有抗震性能好、经济性优和施工便利等特性,在多高层和超高层钢结构建筑中获得广泛运用,但若在住宅中应用,柱会凸出墙体影响住户使用感受。为此,本课题组提出壁式钢管混凝土柱(以下简称壁柱)。与普通钢管混凝土柱相比,壁柱可以内嵌于住宅墙体中,避免在室内凸出。梁柱节点作为框架结构的关键传力部位,其连接构造会直接影响整体结构的抗震性能,深入研究梁柱节点的力学性能和设计方法具有重要意义。目前针对壁柱
学位
近年来,随着新冠肺炎疫情的全球性蔓延,健康议题再度引起了学界的广泛关注。党和政府历来将人民身体健康作为全面推进小康社会建设进程的重要内容,力求围绕全社会民众生命健康与国家长治久安为中心,全面推进“健康中国”发展战略。观念是行动的先导,健康观念作为人的认知观念的一部分,对人的行动具有引导和促进的作用。健康观念能够随着不同的现实条件和语境发生变化、调整,人们也会在新、旧等不同的观念之间,对其加以改造和
学位
羊草(Leymus chinensis)又名碱草,禾本科赖草属植物,欧亚大陆草原区东部旱生草原的重要建群种和优势种。羊草蛋白质含量高、适口性好、有“牧草中的细粮”之称。羊草发达的地下横走根茎穿透能力强,形成强大的根网,能盘固土壤,保持水土,是改善水资源和空气质量、遏制草地生态系统“三化”、调制干草的优良牧草。牧草许多重要性状为数量性状,若采用常规的育种方法选育优质、高产、高抗羊草新品种,周期长、效
学位
自洗钱行为,是指在上游犯罪行为人实施上游犯罪并获得犯罪所得及其收益后,通过一系列复杂的“漂白”手段,改变上游犯罪非法所得的性质和来源,从而使其合法化的行为。《刑法修正案(十一)》增设的自洗钱犯罪在一定程度上突破了赃物犯罪的传统适用条件,加大了对洗钱罪的惩罚力度,也使洗钱罪的适用范围得到了扩展。与此同时,也势必会为司法适用带来新的疑难问题,对洗钱罪的认定标准提出了新的要求。本文结合当前刑法理论和司法
学位
传统污水处理过程能耗高、碳排量大,通过将厌氧生物处理与膜分离相结合,厌氧膜生物反应器(anaerobic membrane bioreactor,An MBR)可高效去除污水中的有机物并以甲烷的形式回收再利用,降低污水处理能耗与碳排量,助力实现“双碳”目标。然而,An MBR处理市政污水工艺特性研究尚不充分,膜污染技术瓶颈尚未攻克,低温下高效稳定运行难题仍需妥善解决。基于此,本课题构建了兼具能源回
学位
电液伺服泵控系统是由伺服电机、定量泵、液压缸和功能阀组高度集成的容积伺服控制单元,通过调节伺服电机转速与转矩,改变系统压力和流量,进而控制液压缸作动输出。与传统阀控系统相比,该系统省去了庞大的液压站、复杂的管路以及昂贵的伺服阀,有效地克服了电液伺服阀控技术抗污染能力差、集成度低、能源浪费严重等固有技术缺陷,具有高效节能、高功重比和环境友好等技术优点。上述技术优势为电液伺服泵控系统的应用提供了有力的
学位