《利用淨水廠殘泥控制沉積物磷釋放的機制與風險》是依託北京師範大學，由裴元生擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：利用淨水廠殘泥控制沉積物磷釋放的機制與風險
- 依託單位：北京師範大學
- 項目負責人：裴元生
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
淨水廠殘泥(WTR)是給水處理的安全副產物，具有極強的磷吸附能力，本項目研究WTR對沉積物磷釋放的控制作用，探索其內在機制、技術方法和套用風險。以典型藻型和草型湖泊為研究對象，選取太湖和白洋淀表層沉積物，採用分級提取、核磁共振和分子生物學方法，重點研究WTR的固磷效果、最佳投藥量和適用閾值，分析有機磷和無機磷的活性與轉化，探究外源磷輸入對WTR吸附磷的影響，研究WTR釋放鋁離子和重金屬的速率，辨識底泥物理化學特徵的變化，探究微生物群落結構、功能、多樣性和豐度的演變。揭示利用WTR控制沉積物磷釋放的穩定性，確定WTR對沉積物微環境與微生態的影響和潛在風險，提出利用WTR控制沉積物磷釋放的以廢治廢技術方法與調控策略，為WTR的資源化利用開拓新途徑，為湖泊富營養化控制提供理論指導與技術支撐。
結題摘要
淨水廠殘泥（WTR）是給水處理過程中的安全副產物，具有極強的磷吸附能力。本項目選取太湖和白洋淀表層沉積物為研究對象，從磷轉化的角度分析了WTR的套用對有機磷和無機磷活性的影響，考察了環境因子（pH、有機質、離子強度和氧化還原電位）對固磷效果的影響，確定了最佳投藥量以及WTR中草酸可提取鐵鋁含量與固磷能力的關係，摸清了WTR控制磷釋放的機制。從微生態特徵變化以及重金屬釋放的角度，確定了WTR對沉積物微環境與微生態的影響和潛在風險。主要研究成果有：（1）WTR固定湖泊沉積物中磷的效果與穩定性。WTR主要將沉積物中可移動無機磷轉化為NaOH可提取磷來達到固磷目的。在正常pH範圍（5-9）內，以及不同沉積物有機質含量、氧化還原電位、離子強度條件下，WTR都可明顯提高沉積物中磷的穩定性。WTR控制湖泊內源磷污染的用量，可根據其所含草酸可提取鐵鋁（Feox和Alox）對沉積物中可移動磷（Pm）固定能力的關係式[(Alox + Feox)WTR = 83*Pm - 40，單位：mmol g-1]確定。WTR控制內源磷釋放作用是通過固定底層沉積物釋放的磷和表層沉積物中可移動磷來實現的。（2）WTR套用對湖泊沉積物中微生物的影響。WTR套用會促使沉積物中總菌結構發生改變，提高它在沉積物中的豐度，但對它的多樣性影響小。有利於沉積物中厭氧氨氧化菌（anammox菌）聚集，提高其活性、豐度及多樣性。同時會微弱提高沉積物的硝化作用速率，提高沉積物中好氧氨氧化細菌（AOB）和亞硝酸鹽氧化菌（NOB）豐度及多樣性，但對AOB和NOB在沉積物中聚集形態無明顯影響。（3）WTR用於原位鈍化技術的金屬污染風險。WTR是無害的（根據美國浸出毒性標準評價），且大部分金屬在WTR中穩定性較高，但生物可給性也較高。在大多數情況下，WTR的投加對沉積物中許多金屬的釋放作用影響不顯著。因此，WTR套用對沉積物的金屬污染風險無需特別關注。
