污染沉積物生物沸石覆蓋修復過程中氮遷移轉化機制

《污染沉積物生物沸石覆蓋修復過程中氮遷移轉化機制》是依託華僑大學，由周真明擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：污染沉積物生物沸石覆蓋修復過程中氮遷移轉化機制
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：周真明
• 依託單位：華僑大學

項目摘要

湖泊水庫富營養化是當今水環境污染治理的難題，污染沉積物原位覆蓋修複方法是研究熱點之一。前期研究成果表明，生物沸石覆蓋技術能有效控制沉積物氮釋放，但修復過程中氮遷移轉化機制尚不明確，亟需進一步研究。. 本項目擬採用室內水槽動態模擬試驗，研究沉積物生物沸石覆蓋修復過程中不同形態氮從沉積物→間隙水→生物沸石→上覆水遷移轉化機制，重點考察碳氮比值、溶解氧濃度、水力停留時間和覆蓋層厚度對氮遷移轉化的影響；探討沸石上微生物群落演替規律和優勢菌群動態變化過程，揭示高效菌和土著菌相互競爭過程對氮遷移轉化的影響；建立氨氮和硝氮遷移轉化數學模型，預估生物沸石覆蓋控氮的有效時間；從而探明生物沸石控氮機理，進一步最佳化技術方法。. 研究成果可為氮污染沉積物生物沸石覆蓋修復技術在控制湖泊水庫富營養化的實際套用中提供理論依據和技術支撐。

結題摘要

水體富營養化是當今水環境污染治理的難題。污染底泥原位生物活性薄層覆蓋修複方法是研究熱點之一。研究了污染底泥生物活性薄層覆蓋修復過程中氮遷移轉化機制，重點討論了覆蓋厚度、碳氮比值和溶解氧濃度對氮遷移轉化的影響，探討了沸石上微生物群落演替規律和優勢菌群動態變化過程，揭示了高效菌和土著菌相互競爭過程對氮遷移轉化的影響，從而探明了生物沸石控氮機理。研發了以淨水廠污泥資源化製備除磷底泥覆蓋材料，提出了一種以活性覆蓋材料和沉水植物聯合修復污染底泥方法。 （1）上覆水體最佳DO濃度為1~4 mg/L；生物沸石覆蓋強度越大，控制效果越好，應結合底泥污染程度、控制效果要求及成本等設計覆蓋強度；碳源減少使生物脫氮效果降低。 （2）生物沸石上硝化細菌數量隨著碳源的減少而減少，反硝化細菌隨著碳源的減少及上覆水體DO濃度增加（大於3 mg/L）而減少；高效菌一直存在生物沸石上，且都是優勢菌，高效菌與土著菌存在競爭，土著優勢菌的種類不斷更替，新增土著優勢菌中，沙雷氏菌和代夫特菌具有脫氮功能，細菌形態從球桿狀變為桿狀。 （3）C-WTPS最佳煅燒溫度為400℃、煅燒時間為3h。與WTPS相比，C-WTPS對磷的吸附量增長48.2%，氨氮和有機物釋放量大大減小。投加C-WTPS對溶液pH變化是有益的，即在酸性條件下反應後，pH會上升，中性和鹼性條件下pH會下降；酸性條件下有利於C-WTPS對磷的吸附，但pH≧10時，磷吸附量顯著下降，甚至出現磷釋放；C-WTPS對磷有較強的結合能力，吸附的磷在溶液pH為3~10範圍內較為穩定，再釋放風險小，但當水體pH≧11時，吸附磷易再釋放水體，再釋放風險大。C-WTPS覆蓋能完全控制底泥中磷釋放，是非常有效的除磷材料。 （4）黑藻與煅燒改性淨水廠污泥組合系統對間隙水中正磷酸鹽和TP削減率分別為66.8%和59.8%，對底泥中銨態氮削減率分別為46%，對底泥TP削減率分別為7.9%，能將底泥中不穩定態無機磷（Fe-P和Al-P）轉化為穩定態無機磷（Ca-P）。黑藻和煅燒改性淨水廠污泥組合系統不僅有效削減底泥氮磷釋放，而且能有效抑制底泥再懸浮。