富营养化水体生态修复的强化除磷技术及其应用
在水体富营养化治理中的应用

在水体富营养化治理中的应用水体富营养化治理是目前全球范围内备受关注的环境治理问题之一,其对水生态系统造成严重影响。
富营养化主要是指水体中过多的营养物质,如氮、磷等,导致藻类过度繁殖,进而引发水体富营养化。
为了有效治理水体富营养化问题,科学家们积极探索各种方法和技术。
本文将重点探讨在水体富营养化治理中的应用,论述其原理、技术特点以及未来发展趋势。
一、植物修复技术植物修复技术是利用水生植物来吸收水体中的营养物质,减少水体中的营养盐含量,进而抑制藻类的生长。
在水体富营养化治理中,植物修复技术得到了广泛应用。
利用浮岛人工湿地,种植具有吸取营养物质能力的水生植物,如香蒲、芦苇等,通过植物的吸收作用,有效净化水体中的营养物质,提高水质。
植物修复技术的优点在于其生态友好、成本相对较低,而且对水生态系统影响小。
也存在着应用范围相对狭窄、治理效果不稳定等问题,需要进一步研究和改进。
二、生物界面技术生物界面技术是利用微生物来降解水体中的富营养化物质的技术。
通过在水体中投放适当的微生物,可以分解有机废物和氮、磷等营养物质,减少其浓度,从而达到治理水体富营养化的目的。
生物界面技术通常通过人工添加微生物剂或者利用天然微生物来实现。
相比于传统的化学处理方法,生物界面技术具有更强的选择性和针对性,而且不会对水体造成二次污染。
生物界面技术的运用也需要精准控制水体环境以及微生物种类的选择,才能够取得良好的治理效果。
三、生态修复技术生态修复技术是指通过营造适宜生物生存的环境,增加水体生物多样性,提高水体的自净能力,从而实现水体富营养化的治理。
生态修复技术包括湿地修复、生物滤池、人工湖等。
通过这些手段,可以增加水体的生物多样性,提高水质的自净能力,减少水体富营养化的发生。
生态修复技术具有环境友好、可持续性好的特点,而且可以恢复自然水体的生态平衡。
该技术的实施需要大量的土地资源,以及长期的生态监测和维护。
四、复合技术的应用近年来,人们也开始探讨多种治理技术的复合应用,以期望能够更有效地治理水体富营养化问题。
富营养化湖泊沉积物磷原位控制技术

富营养化湖泊沉积物磷原位控制技术标题:富营养化湖泊沉积物磷原位控制技术:一种有效的湖泊管理方法导语:富营养化湖泊是当前世界范围内普遍存在的环境问题之一。
富营养化湖泊的沉积物是其中一个重要的磷储量,而磷是引起富营养化湖泊水体富营养化的主要因素之一。
磷原位控制技术备受关注。
本文将介绍富营养化湖泊沉积物磷原位控制技术的原理、应用、效果以及展望,旨在通过对该技术进行深入分析,为湖泊富营养化治理提供一种具有实际应用价值的方法。
一、磷与富营养化湖泊的关系磷是生物生长过程中的一种关键营养物质,常见于陆地和水体中。
在水体中,磷主要以有机磷和无机磷的形式存在,其中无机磷是湖泊水体中存在的主要形式。
富营养化湖泊的沉积物中富集了大量的磷,这些磷会通过水体的再循环、底泥悬浮、光合作用等途径进入水体中,从而导致湖泊的富营养化。
控制富营养化湖泊沉积物中的磷含量成为了一项重要任务。
二、富营养化湖泊沉积物磷原位控制技术的原理富营养化湖泊沉积物磷原位控制技术是一种通过添加磷吸附剂来控制沉积物中磷含量的方法。
该技术的原理是在湖泊底泥层中添加磷吸附剂,使其与底泥中的磷形成化学反应,从而将底泥中的磷固定住,阻止其进入湖泊水体中,达到控制磷循环的目的。
通过添加磷吸附剂还能够改变沉积物的物化性质,减缓底泥中磷的释放速率,延缓湖泊水体的富营养化进程。
三、磷原位控制技术的应用与效果1. 应用范围磷原位控制技术广泛应用于富营养化湖泊的治理中。
无论是城市湖泊、农田水库还是饮用水源湖等类型的湖泊,都可以利用磷原位控制技术来控制湖泊沉积物中的磷含量,减缓湖泊富营养化的进程。
2. 控制效果磷原位控制技术的应用能够显著降低湖泊沉积物中的磷含量,减少磷向水体释放的速率。
研究表明,在经过磷原位控制技术处理后的湖泊中,水体中总磷和溶解性无机磷的浓度均得到了明显的降低,水质得到了改善。
四、个人观点与理解磷原位控制技术作为一种有效的湖泊管理方法,我对其前景感到乐观。
富营养化水体中的氮磷及其去除研究

氮 和磷 是 富营 养 化 水 体 中 的 特 征 污 染 物 ,是 植 物 和微 生 物 的 主要 营 养 元 素 。 国际 上 一 般 认 为 湖 水 中总磷 浓 度 00 g P / 、 .2m ( )L 总氮 浓 度 02mg N) . ( / L是 水 体 富 营养 化 的 发生 浓 度 。 由 于水 体 中所 含 氮 磷 的 影 响 , 别 是 封 闭水 体 中的 氮 磷 , 特 导致 水 体 中 的 藻类 大 量 繁 殖 。藻 类 的 繁 殖 又 会 吸 收 水体 中部 分 的 氮 和 磷 ,藻 类 的 死 亡 和 解 体 又 将 所 吸 收 的 氮 和磷 释 放 到 水 体 中去 , 成 水体 中藻类 的恶 性 繁殖 。一 方 面影 响 造 水 体 的水 质 , 造 成 水 的透 明度 降低 , 得 阳光 难 以 会 使 穿透 水 层 , 而 影 响 水 中 植 物 的 光 合作 用 , 能 造 成 从 可 溶 解 氧 的 过饱 和状 态 。溶 解 氧 的过 饱 和 以及 水 中溶 解 氧少 , 对 水 生 动 物 有 害 , 都 造成 鱼虾 大 量 死 亡 。 同 时 ,藻 类 本 身 有 藻腥 味会 引起 水 质 恶 化 使 水 变 得 腥 臭 难 闻 。另一 方 面 富 营养 化 水 体 中所 含 的硝 酸盐 和 亚 硝 酸 盐 以及 藻 类 所 含 的 蛋 白质毒 素会 富集 在 水 产 物 体 内 ,人 畜 长 期 饮 用 这 些 物 质 含 量 超 过 一 定 标 准 的水 , 会 中 毒致 病 。 也
在水体富营养化治理中的应用

在水体富营养化治理中的应用随着城市化和工业化的加速发展,水体富营养化成为了当下水环境治理的重要问题之一。
水体富营养化是指水体中营养盐过量,尤其是氮、磷等无机盐含量过高,导致水体中植物生长过剩,引发水华、蓝藻等一系列环境问题,危害着水生态系统的健康。
有效治理水体富营养化对维护水环境和生态平衡具有重要意义。
本文将探讨在水体富营养化治理中的应用方法和技术。
一、生物修复生物修复是利用生物体的生物学功能对水体中的富营养化物质进行转化和降解的一种治理方法。
其中最常见的生物修复方法包括水草养殖、生物膜技术和微生物修复等。
1. 植物修复水生植物对水体中的氮、磷等养分有很强的吸收能力,因此可以通过种植水生植物来减少水体中的富营养化物质含量。
比如睡莲、菖蒲等湿地植物可以通过根系吸收水中的养分,有效减少水体中的氮、磷含量,减缓水华的发生并清除水体中的蓝藻。
种植人工湿地也是一种常见的生物修复手段,可以通过湿地植物的吸收和氧化还原作用来净化水体。
2. 生物膜技术生物膜技术是将具有高效去除污染物能力的微生物固定在合适的载体上,利用微生物的降解能力来净化水体富营养化物质的一种方法。
通过构建人工生物膜池或者生物滤池,利用膜生物反应器等装置来促进微生物的降解作用,实现水体的净化目的。
3. 微生物修复利用高效细菌和微生物来降解水体中的有机污染物和富营养化物质,是一种有效的生物修复手段。
通过添加适量的微生物菌剂,促进水体中富营养化物质的分解和降解,从而降低水体中的养分含量,减轻水华及蓝藻对水体的污染。
二、物理治理除了生物修复外,物理治理也是一种有效的水体富营养化治理方法。
物理治理主要包括搅拌曝气、水槽曝气、水体氧化还原处理等。
1. 搅拌曝气搅拌曝气是通过搅拌设备将水体中的氧气充分溶解,在水体中形成氧气饱和状态,从而促进水中生物的呼吸作用,增加水体的溶解氧含量。
高溶解氧的水体有利于水中藻类和水生植物的生长,有效减少水体富营养化。
2. 水槽曝气水槽曝气是利用曝气设备将氧气输送到水中,通过气泡和水体的接触来增加水体中的溶解氧含量。
在水体富营养化治理中的应用

在水体富营养化治理中的应用水体富营养化是指水体中氮、磷等营养盐过量积累,导致水质恶化,藻类繁殖过度的现象。
富营养化会影响水体生态系统的平衡,威胁水生物种群和水生态系统的健康。
对水体富营养化进行有效治理是目前生态环境保护的重要任务之一。
本文将重点介绍在水体富营养化治理中的应用,涉及传统物理、化学方法和现代生物技术手段。
一、传统物理、化学方法1. 曝气和气提曝气和气提是对水体进行氧化处理的常见手段。
通过曝气或气提装置向水体中注入氧气,从而提高水中氧含量,增加水体的溶解氧量,促进水中的氧化还原反应,减少沉积在水底的含氮有机物的分解过程,有效降低水体的富营养化程度。
2. 化学沉淀化学沉淀是通过向水中注入化学试剂,如铝盐、铁盐等,与水中的磷化合物结合形成沉淀物,从而将水中的磷固定在沉淀物中,使之无法再被水体所吸收,有效减少水体中的磷含量,降低富营养化程度。
3. 收集和处理废水水体富营养化往往与城市和农村的废水排放密切相关,对废水的合理收集和处理,可以有效减少富营养化的发生。
城市污水处理厂和农村生活污水处理设施可以通过生化处理等方法,去除废水中的营养物质,减少对水体富营养化的负面影响。
二、现代生物技术手段1. 生物修复生物修复是利用水生植物和微生物对水体中的营养物质进行吸收和降解,达到治理水体富营养化的目的。
一些具有富营养化适应性的水生植物,如芦苇、莲藕等,可以有效吸收水中的氮、磷等营养物质,减少水体中的富营养化程度。
一些特定的微生物也可以通过降解水中的有机废物,利用硝化细菌和反硝化细菌将水中的氮废物转化为氮气排放到大气中。
2. 生物链修复生物链修复是指通过调控水体中生物链结构,建立起合理的食物链,以降低水体中底泥中有机物的释放速率。
通过增加或减少特定种群的生物,调节水体生态系统中的供给和需求关系,减少富营养化的发生。
在实际应用中,在水体富营养化治理中,常常采用物理、化学方法与生物技术手段相结合的综合治理方式,以达到更好的治理效果。
修复水体富营养化控氮或控磷说

修复水体富营养化控氮或控磷说
中国是世界上养鱼历史和理论发展最悠久的国家,其中很多养殖实践虽然已经不符合目前水环境恶化的现状,但其中重要的经验和数据对水环境的生态修复仍有重要意义。
施肥养鱼中有个重要的经验是:瘦水通常是磷限制,肥水通常是氮限制。
该经验应用到大水面富营养化修复就可以理解为:贫、中营养水体以控制磷为主,富营养的水体以控制氮为主。
国外(尤其加拿大)水体的研究结果显示以控制磷而放任氮为抑制富营养化的主要方式,原因是其水体多处于中营养类型以下,水体较深,沉积磷再上浮的量比较少,磷通常是限制因子,所以控制磷是有效的方式。
我国富营养化水体中,尤其东部湖区的浅水湖泊受固氮蓝藻和酸雨的影响,氮通常不是限制因子,因而仅控制氮无效;我国北方降雨量少,富营养化湖泊水库中蓝藻优势度不高,控制氮的输入仍然是有效控制富营养化的方式,仍符合上述肥水养鱼的经验。
从对动物的毒性角度,氨氮和亚硝酸盐对水生动物有直接毒性,硝酸盐在动物肠道内可转化为亚硝酸盐,也有潜在的毒性(虽然没有报道,但在长肠道的厌氧环境中,这是必然发生的,尤其对排便次数少的动物),因而从这个角度,在富营养化水体,为了保护水中动物的多样性,维持食物链的畅通,控制氮是必须的。
养殖渔业工作中的养殖场水体氮磷去除技术
养殖渔业工作中的养殖场水体氮磷去除技术随着养殖业的不断发展,养殖场的水质问题也逐渐引起人们的关注。
其中,水体中的氮磷是主要的污染因子之一,对水体生态环境造成较大影响。
因此,养殖场水体氮磷去除技术的研究和应用变得愈发重要。
一、养殖场水体中的氮磷污染问题养殖场水体中的氮磷污染主要来自养殖废水、饲料残渣和养殖生物排泄物。
这些污染物进入水体后,会导致水质恶化,并引发藻类爆发、富营养化等问题。
特别是氮磷含量过高,会造成水体富营养化现象,引发水华,破坏水生生态系统平衡。
二、物理除磷技术1. 沉淀法沉淀法是一种常见的物理除磷技术,通过添加沉淀剂使废水中的磷发生沉淀,从而达到分离的目的。
常用的沉淀剂有氢氧化铁、氢氧化铝等。
这种技术相对简单实用,但处理效果有限,处理后的沉淀物也需要妥善处置处理。
2. 膜法膜法是一种通过膜的选择性渗透来实现除磷的技术。
常用的膜法有超滤法、反渗透法等。
膜法能有效去除溶解性磷,但操作要求较高,成本也相对较高。
三、化学除磷技术1. 化学沉淀法化学沉淀法是利用化学剂使废水中的磷发生化学反应生成不溶于水的沉淀物,从而实现除磷的目的。
常用的化学剂包括氢氧化钙、氯化铁等。
该技术处理效果好,但需要注意剂量的控制,以避免对水体造成二次污染。
2. 吸附法吸附法通过添加一定的吸附剂,使废水中的磷附着在吸附剂表面,从而实现除磷的目的。
常用的吸附剂有活性炭、凹凸棒等。
吸附法操作简便,处理效果较好,但吸附剂的成本较高。
四、生物除磷技术1. 增氧生物除磷法增氧生物除磷法利用好氧条件下的特定微生物,通过吸收废水中的磷来实现除磷的目的。
该技术具有处理效果好、成本低等优点,目前在养殖场的应用较为广泛。
2. 好氧—缺氧法好氧—缺氧法是将养殖废水先经过好氧处理,然后进入缺氧环境,利用好氧和厌氧微生物的协同作用来实现除磷的目的。
该技术能够较好地去除废水中的氮磷,并达到节能减排的效果。
五、综合技术除了上述单一技术,综合技术也成为一种常用的水体氮磷去除方法。
磷元素与水体富营养化的关系
磷元素与水体富营养化的关系摘要水是人类赖以生存最重要的资源,但是在全世界,现在所有国家都面临一系列的水环境危机,我国也不例外。
而水体富营养化更是其中受到关注最多的问题之一。
在查阅相关综述和实验,发现磷元素是水体富营养化现象最重要的制约因子。
为了具体的阐述这一论点,先介绍了磷元素的生物地球化学以及在水体中的循环特征,接下来对富营养化水体中除磷的技术进行了详细的说明,包括传统生化技术和新型生态修复技术。
最后借用太湖为例子,以湖流域水环境监测中心发布的水质数据,对其进行初步的分析,结果表明太湖污染物主要为高锰酸盐和氮、磷,太湖富营养化是流域内各种直接和间接的污染源的综合效应。
得到最终的结论,在治理包括太湖在内的湖泊富营养化现象时应该注意使用多种技术综合应用,达到利益和效益的最大化。
关键词:富营养化、水质、除磷、总磷Abstract目录摘要 (IV)Abstract .......................................................... 错误!未定义书签。
一、水体富营养化与水环境危机 (VII)(一)、水环境危机 (VII)(二)、水体富营养化现象 (X)(三)、水体富营养化的危害 (XI)1、对人体健康的危害 (XI)2、对渔业养殖的危害 (XII)3、对水体生态环境的危害 (XII)4、对水体的利用.............................................XII二、磷循环与水体富营养化 (XII)(一)、磷的生物地球化学循环 (XIII)(二)、磷元素与水体富营养化 (XV)1、水体中的磷循环 (XV)2、磷循环特征与水体富营养化的关系 (XVI)3、水体富营养化磷污染对水质的危害和影响 (XVII)(二)、富营养化水体中除磷的技术 (XVIII)1、传统除磷技术 (XVIII)2、强化除磷的生态修复技术 (XXI)(三)、磷含量过高的水体富营养化现象的防治 (XXIII)1、控制外源性磷的输入 (XXIII)2、控制内源性磷的有效性 (XXIV)三、太湖水体富营养化现状与磷元素的关系 (XXV)(一)、背景材料 (XXV)(二)、数据来源与分析 (XXVI)(三)、总结 (XXIX)第四部分结论与建议 (XXX)参考文献 (XXXI)致谢 (33)一、水体富营养化与水环境危机水作为人类赖以生存的最重要资源之一,其作用不言而喻。
简述水体富营养化及其解决方法
简述水体富营养化及其解决方法
水体富营养化是指水体中营养盐(如氮、磷、硅)等物质的浓度超过了水体的自净能力,从而影响水的质量。
一般情况下,这种浓度高的物质多来源于人类活动所带来的污染物,特别是化肥和其他有机物的倒入水体。
水体富营养化的结果可以是藻类出现过度繁殖,而藻类的繁殖会引起水质变差、水体颜色加深,导致水质变差、水生态破坏。
伴随这一过程,水体环境中可能还会释放气体,引起大气污染。
为了解决水体富营养化问题,有一些可行的技术措施。
首先,应当采取污染源控制措施,如拆除污染源、建立排放标准、改进工艺工艺,以减少污染物的排放量。
其次,应采用污染物的直接处理技术,如活性污泥处理、活性炭处理、湿式除磷法等,以减少污染物的浓度。
此外,还应开展生态修复技术,比如种植藻类抑制藻类繁殖、沉积物清除、排污口处理等,以最大限度地恢复水质及水生态。
最后,需要加强监管,建立具体的法规制度和激励机制,强化政府检查、水生态保护管理等功能,维护水体环境及水质的健康发展。
总之,要想解决水体富营养化问题,需要采取一系列技术、管理和监管措施,以建立一套科学完备的水资源管理体系,减少污染物排放,恢复水质及水生态,保护水环境及水资源。
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在水体富营养化治理中的应用
在水体富营养化治理中的应用水体富营养化是指水体中的营养盐(如氮、磷)浓度超过自然状态下的水平,导致水域生物量过度增长,水体产生蓝藻和其他有害藻类的现象。
这种现象对水质和水生态环境造成了严重影响,需要采取有效的措施进行治理。
本文将探讨在水体富营养化治理中的应用,包括生态修复、生物控制、化学控制和物理控制等方面。
一、生态修复生态修复是指采取自然生态系统的恢复和重建手段,通过改善水体生态环境,达到净化水体和控制藻类过度生长的目的。
生态修复包括湿地建设、植物修复、人工鱼礁建设等措施。
湿地作为自然的生物滤池,具有很强的生物多样性和生物降解能力,可以有效净化水体中的营养物质。
植物修复则通过植物吸收和降解水中的营养物质,促进水体生物链平衡,减少藻类过度生长。
人工鱼礁可以提供鱼类栖息场所,增加鱼类摄食藻类的机会,从而控制藻类过度生长,促进水体健康。
二、生物控制生物控制是指利用天敌生物来控制富营养水体中的有害藻类和藻类生物量的过度增长。
常见的生物控制措施包括放养适量的水生动物如螺类、鱼类和甲壳类,利用它们的摄食和生长来控制有害藻类的数量。
还可以利用微生物来降解水体中的营养物质,减少藻类生长的基础营养物质。
通过生物控制,可以有效地控制富营养水体中的有害藻类,恢复水体生态平衡。
三、化学控制化学控制是指利用化学物质来控制富营养水体中藻类的生长。
常见的化学控制手段包括利用硫酸铜等铜制剂、过氧化氢等氧化剂和聚合氯化铝等絮凝剂来杀灭或抑制藻类生长。
化学控制方法对于快速控制水体中有害藻类的生长具有一定的效果,但也存在一定的环境风险。
在使用化学控制手段时应当谨慎,避免对水体生态环境造成不可逆转的影响。
四、物理控制物理控制是指利用物理手段来控制水体富营养化,包括水下覆盖和水体深层转换等措施。
水下覆盖是指在水面覆盖保护膜或植物防藻网,减少光合作用过程中的光能输入,从而抑制藻类的生长。
水体深层转换是指通过机械或气泡混凝,将水体中的富营养底层水体与氧气充足的表层水体进行混合,从而改善水体生态环境,减轻藻类过度生长的问题。
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富营养化水体生态修复的强化除磷技术及其应用蒋然,崔树彬,汪义杰(珠江水利委员会珠江水利科学研究院,广州510611)河流湖泊是地球生态环境的重要组成部分,为人类的生存和发展提供水资源保障。
但随着经济的快速发展和人口急剧增加,河流所接纳的污水和废水量成倍增长,已严重超过了河流自净能力所能承受的范围。
因此,河流生态系统严重受损,河流的使用功能和生态功能逐渐丧失。
据2008年中国环境状况公报的调查统计显示,全国地表水污染依然严重。
长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河和辽河七大水系水质总体为中度污染。
200条河流的409个断面中,Ⅰ~Ⅲ类、Ⅳ~Ⅴ类和劣Ⅴ类水质的断面比例分别为55.0%、24.2%和20.8%;28个国控重点湖(库)和城市内湖(西湖等)主要污染指标为总氮和总磷[1]。
研究表明珠江口沉积铁-磷的富集对赤潮频发存在潜在作用,可能是导致珠江口赤潮发生频率高于其它海区的关键因素[2]。
目前大部分水体生态修复技术研究侧重于氨氮的去除,而对于磷的去除只是参考指标,由于磷是最小生长限制因素,控制水体中磷的含量,比控制氮更有实际意义。
采用生态修复的方法对水体进行治理,各形态的磷在不同介质中进行转化,通过人工收获去除磷。
而水体中的氮,主要指氨氮,除了上述途径外,可通过微生物的硝化和反硝化途径,最终以N2的形式释放到空气中。
基金项目:广东省科技计划项目(2006A35102001);农业科技成果推广计划项目(2008GB23320427)收稿日期:2009-10-14;修回日期:2009-11-27摘要:通过分析磷在富营养化水体中存在的形态,底泥的磷释放导致内源污染,阐明在水体修复中强化除磷技术的意义。
讨论了生态修复技术中的人工湿地、生态浮岛、生物膜法及其复合系统在除磷途径与强化除磷效果方面的影响因素,提出了提高生态修复系统除磷能力的对策。
并介绍氮磷去除的“处理工艺”转换为“生产工艺”的水体处理新理念,利用微藻净化水体和生产高价值生物质能的耦合技术。
关键词:富营养化水体;内源污染;生态修复;除磷中图分类号:X703.1文献标识码:A文章编号:%1009-2455(2010)02-0006-05Theory and application of enhanced biological phosphorus removalprocess in eutrophic water eco-restorationJIANG Ran,CUI Shu-bin,WANG Yi-jie(Scientific Research Institute of Pearl River Water Resources Commission,Guangzhou510611,China)Abstract:As phosphorus in bottom sediment may cause endogenous pollution,the meaning of enhanced biological phosphorus removal process in water restoration was clarified with various forms of phosphorus in eutrophic water analyzed.The influences of constructed wetland,ecological floating island,biofilm and other complex systems of eco-restoration technology on phosphorus removal mechanism and enhanced phosphorus removal effect were discussed,the countermeasures to improve the phosphorus removal performance of eco-restoration system were pointed out.A new water treatment conception was put forward,which was,using the coupling process of micro-alga purification and high quality biomass production to treat eutrophic water and transforming the phosphorus removal technology from"treatment process"to"production process".Keywords:eutrophic water;endogenous pollution;eco-restoration;phosphorus removal本文通过介绍磷在水体内源污染的地位及去除途径,结合国内外水体生态修复技术中强化除磷的研究动态,并尝试探讨从氮磷去除的“处理工艺”转换为“生产工艺”的水体处理新理念,为天然水体生态系统修复提供高效稳定除磷的方法。
1底泥的磷释放与内源污染磷在水体中有不同的存在形态,且各种形态可以相互转化。
其中悬浮态磷(含无机态和有机态)大多存在于细菌和动植物残骸的碎屑中。
溶解态磷以各种形态的正磷酸盐存在,如PO43-、HPO42-、H2PO4-,可作为营养物质被藻类吸收。
聚合磷酸盐是合成洗涤剂中的重要助剂,在水中以P2O74-、P3O105-、HP3O92-等形态存在,也可为藻类吸收。
可溶性有机磷酸物主要有葡萄糖-6-磷酸,2-磷酸,2-磷酸甘油酸,磷肌酸等。
研究表明,可溶性正磷酸盐和沉积物中的铝和磷的化合物及有机磷易被藻类吸收[3]。
在天然湖泊中,大部分磷以有机态方式存在。
而在有机磷中,约70%以上是以颗粒态磷存在。
磷的这种颗粒态特性使得其进入水体后,绝大多数容易沉降在湖底,使得湖底沉积物中营养盐的含量远高于上覆水。
在一定的条件下,这些营养物质就会释放进入上覆水而形成内源负荷。
沉积物中营养盐释放进入上覆水的途径主要有分子扩散(主要依靠从沉积物孔隙水中营养盐浓度与上覆水的浓度梯度差)、风浪等动力扰动、底栖生物的扰动、气泡溢出、浮游植物的上浮及水生植物根部的传递等。
近年来通过对国内不同类型湖泊的沉积物中磷在不同尺度时空变化的研究,诱导磷的内源释放规律不断深化。
在太湖的湖滨带湿地发现,沉积物中的pH值、氧化还原电位(Eh)、微生物量对氮磷的释放、迁移、吸附和富集有重要影响[4]。
彭杜等[5]通过研究南京玄武湖沉积物磷特征,发现在底泥再悬浮、水-土界面出现厌氧、pH值突变等环境条件下,生物可利用磷(BAP)会被释放,影响水体的营养状态和初级生产力。
BAP质量比为201~593 mg/kg,占总磷的20%~52%,这显示了玄武湖沉积物具有较高的释磷潜力,这种潜在的内源性磷负荷与水体富营养化程度有密切的关系。
研究人员以拥有中国典型城市湖泊———西湖的杭州市作为研究对象,分析了禁磷前后城市内河和西湖水体中磷负荷浓度的变化行为。
结果表明,洗涤剂中磷酸盐磷占杭州市生活污水中总磷负荷的30.7%,实施禁磷后钱塘江和运河中磷负荷有不同程度的降低,但西湖水体的磷负荷变化不明显。
从而可以认为,实施禁磷可以作为控制水体富营养化的一个辅助手段,而全面消除水体富营养化还需通过对水体进行强化除磷的生态修复[6]。
2传统除磷技术对水中磷的处理,主要包括化学沉淀法、生物法、物理吸附法、电解法等。
化学除磷的基本原理是通过投加化学药剂形成不溶性磷酸盐沉淀物,然后通过固液分离从污水中去除。
最常用于化学除磷的金属盐有钙盐、铁盐和铝盐。
一般认为磷酸盐沉淀是配位基参与竞争的电性中和沉淀,即通过PO43-与铝离子、铁离子或钙离子的化学沉淀作用加以去除。
微生物法主要是利用聚磷菌超量吸收磷,用于含磷有机废水处理。
吸附法除磷是利用某些多孔或大比表面积的固体物质对水中磷酸根离子的吸附亲和力,来实现对废水的除磷过程。
这些传统方法用于处理河道中有流动性且流量大的水体,处理成本高,且对于长期维护水体健康方面的现实可能性不大,与其它生物处理方法相结合有较好的效果。
3具有强化除磷的生态修复技术生态修复的作用原理是利用培育的植物或培养、接种的微生物的生命活动,对水中污染物进行转移、转化及降解作用,从而使水体得到净化。
它主要包括人工湿地、生态浮岛、稳定塘净化、生物膜净化以及组合生物净化与修复等。
生态修复中植物和藻类在脱氮除磷方面有较强的优势,可通过人工收获去除氮磷,但由于种类不同,对磷的吸收能力相差较大。
3.1人工湿地人工湿地广泛应用于生活污水、工业废水处理及农业面源污染控制,该技术对磷具有处理效率高、运行成本低等优势,在过去几十年间人工湿地除磷技术成为研究的热点。
人工湿地对污水中磷的去除主要通过植物吸收、基质吸附、微生物固定等作用实现,最终通过植物收割及更换吸附饱和的基质达到除磷的目的。
基质对磷的去除是人工湿地除磷的主要途径,因而对基质除磷特性的研究是人工湿地除磷技术的关键。
基质对磷的吸附去除能力取决于材料的物理和化学特性,如基质中的Ca、Fe和Al含量,pH值和比表面积等,基质吸磷能力是确定人工湿地系统基质层深度及水力停留时间、预测湿地运行寿命的重要参数[7]。
以往在人工湿地基质的选择上,更多的是考虑材料在当地的可得性及颗粒的大小以防止阻塞,而忽视了其对磷的去除能力。
事实上,不同基质对磷的去除存在较大差异,若土壤中有较多的铁、铝氧化物,则有利于生成溶解度很低的磷酸铁或磷酸铝,增强土壤的去磷能力;若以砾石为填料的湿地,砾石中的钙可以生成不溶性磷酸钙而发生沉淀[8]。
因此,如何选择合适的基质类型对提高磷的去除显得十分重要。
基质对废水中磷的吸附去除作用是有限量的,到一定程度会达到饱和,可以依据基质中磷的平衡浓度判断系统是否该休整及基质是否该更换。
在选用基质时,应该选择低水力抗性,具有较低平衡浓度,较高S max(最大吸附值)和P r(磷保持能力)的基质[9]。
湿地植物的筛选是人工湿地研究的一个重要方面,不同的植物种类对人工湿地系统的污水净化效果存在一定的差异。
如凤眼莲、茭白的除磷能力强于菱角和金鱼藻,水花生和菹草对低浓度的氮磷净化效果好[10]。
芦苇和美人蕉相比,截留了污水中更多的磷。
磷的去除率是衡量人工生态系统的重要指标,南佛罗里达州水管理处的研究人员在占地320 km2的表面流人工湿地对不同形态的磷素进行跟踪,湿地种植以香蒲为主,同时有其它挺水和沉水植物,能去除75%以上的入口河流中的磷[11]。