氧化试剂(硝酸钙)控制黑臭底泥营养盐释放的效果研究

０．１２％，有机质质量分数为９．０６％，ｐＨ值为６．２—８．Ｏ。 试验在实验室中进行．采用人工制作的４个有机玻 璃水箱ｆ３５ ｅｍ×２０ ｃｍ×４５ ｃｍ）。在每个水箱内放置 约３５ ｃｍ×２０ ｃｍ×１０ ｅｍ体积的蒲汇塘黑臭底泥。
编号为１·。矽，３’，矿，其中１。和２。箱中注入Ｃａ（Ｎ０３）２ 试剂，３一和矿箱不注入Ｃａ（Ｎ０３）：试剂，然后加水（１’ 箱和３’箱加入污水。２掌箱和矿箱加入清水）到３５ ｃｍ高度。试验处理方案如表１所示。
表１试验设计处理
处理序号
处理内容 污水＋底泥，加入ｃａ（Ｎ０３）２试剂 清水＋底泥．加人Ｃａ（ＮＯａｈ试荆 污水＋底泥．不加Ｃａ（Ｎ０３）２试剂 清水＋底泥．不加ｃａ（Ｎｏ，）２试剂
试验前测定底泥和污水的基础数值。试验开始 后每隔一定时间测定水中营养盐含量（包括ＣＯＤ， ＂ＩＮ，ＴＰ，氨氮，ＣＯＤ，磷酸盐）。＂ＩＮ采用紫外分光光度 法，ＴＰ与磷酸盐采用铝锑抗分光光度法，氨氮用纳 氏试剂光度法测定。ＣＯＤ用ＨＡＣＨ仪器测定。
２结果与分析
２．１ Ｃａ（Ｎ０３｝，对黑臭底泥处理效果 向黑臭底泥中加入Ｃａ（Ｎ０３）：试剂后，黑臭底泥
夕｝观存在甥显差异，表层颜色呈现深黑色一暗灰色一 灰黄色的渐变过程．３０ ｄ后加入Ｃａ（Ｎ０３）２处理的底泥 表层有明显的灰黄色矿化层出现，主要是由于钙离 子的加入促进了羟基磷灰石、过磷酸钙等难溶性的
万方数据
１８
环境科技
２０１０年８月
修复技术．自２０世纪７０年代就开始发展起来，现在 国外已有成功的应用实例同。试验证明，通过投加石 灰、铁铝盐、硝酸盐［如Ｃａ（Ｎ０３）：］等来抑制底泥中污 染物的释放并稳定、固定重金属的底泥稳定化技术， 可用于富营养化湖泊、河道等治理，且有利于生态系 统的恢复。但国内在此方面的实验研究较少。现采用 氧化试剂（硝酸钙）技术就地处理污染底泥，进行河 道底泥营养盐释放抑制试验，以寻求控制河道污染 底泥营养盐释放的有效途径，为开展污染底泥污染 修复工程提供科学依据。
ａｎｄ ｏｄｏｒｏｕｓ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｆｉｖｅｒ ｗａｔｅｒ Ｗａｓ ｂｅｔｔｅｒ ｔｈａｔ ｏｆ ｃｏｍｂｉｎｅ ｔｈｅ ｂｌａｃｋ ａｎｄ ｏｄｏｒｏｕｓ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｌｅａｒ ｗａｔｅｒ
（ｔａｐ ｗａｔｅｒ）．Ｒｅｓｕｌｔｓ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｔｈｅ ｃａｌｃｉｕｍ ｎｉｔｒａｔｅ ｃｏｕｌｄ ｓｔｉｌｌ ｗｏｒｋ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ａｎｄ ｗｏｕｌｄ ｂｅｃｏｍｅ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｍｅａｓｕｌ屯８ ａｄｏｐｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ａ玎潮ｉｎ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ．
ｓｈｏｗｅｄ ｔｈｅ ｃａｌｃｉｕｍ ｎｉｔｒａｔｅ ｃｏｕｌｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｒｅｌｅａｓｅ ｏｆ ｔｏｔａｌ ｎｉｔｒｏｇｅｎ，ａｎｕｎｏｍａ—ｎｉｔｒｏｇｅｎ，ｔｏｔａｌ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ａｎｄ ｔｈｅ
ｐｈｏｓｐｈａｔｅ。ｂｕｔ ｃｏｕｌｄ ｎｏｔ ｏｂｖｉｏｕｓ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｒｅｌｅａｓｅ ｏｆ ＣＯＤ．Ｉｔ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｅｆｆｉｃａｃｙ ｏｆ ｃｏｍｂｉｎｅ ｔｈｅ ｂｌａｃｋ
碳酸钙矿物质的生成，结果如图所示１。
１材料与方法
采用实验室模拟的方法研究了Ｃａ（ＮＯ，＿）２对河道 黑臭底泥中氮（Ｎ）磷（Ｐ）及有机物释放的影响。底泥 取自上海市蒲汇塘河道，污水则取自上海市新港河。
经测定。污水中的Ｐ（ＴＮ）为２５．５３ ｍｇ／Ｌ，Ｐ（氨氮）为 ２０．５０ ｍｇ／Ｌ，Ｐ（ＴＰ）为２．４５ ｍｇ／Ｌ，Ｐ（磷酸盐）为１．４ｌ ｍｇ／Ｌ．ｐ（ＣＯＤ）为９９．６６ ｍｇ／Ｌ。属于污染较重的黑臭 水体。底泥的Ｎ质量分数为０．５１％左右，Ｐ质量分数
注入氧化试剂（硝酸钙）的效果比较，前者对黑臭底泥营养盐释放的抑制效果更好；实验结果显示，硝酸钙作为底泥中污 染物释放的抑制荆．可成为底泥就地处理和控制内源污染向水体营养盐释放的一种技术方法和发展方向。
关键词： 氧化试荆：硝酸钙；底泥；营养盐
中图分类号：Ｘ５
文献标识码：Ａ
文章编号：１６７４＿４８２９（２０１０１０４－－００１７－０３
Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｃａｌｃｉｕｍ Ｎｉｔｒａｔｅ ｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｎｕｔｒｉｅｎｔ Ｓａｌｔ Ｒｅｌｅａｓｅ ｆｒｏｍ Ｂｌａｃｋ ａｎｄ Ｏｄｏｒｏｕｓ Ｓｅｄｉｍｅｎｔ
ＺＨＡ０ Ｚｈｅｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：
Ｗｉｔｈ ａｎ ａｒ６ｆｉｃｉａｌ ｉｎｉｔａｔｉｏｎ．Ｃａｌｃｉｕｍ ｎｉｔｒａｔｅ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｐｒｏｂｅ ｒｅｌｅａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｎｕｔｒｉｃｎｔ ｓａｌｔｓ ｉｎ ｂｌａｃｋ ａｎｄ ｏｄｏｒｏｕｓ
的Ｐ也不容易释放出来。同时，底泥中的Ｆｅ墩硝酸盐
氧化Ｆｅ孙．加强了铁氧化物对Ｐ的吸附。从而减少了Ｆｅ＿ Ｐ的释放。这样不仅有助于水体中Ｐ含量的降低，而且可 以抑制底泥中Ｐ的重新释放。
因此，Ｃａ（Ｎ０３）２注入底泥后，钙离子和硝酸根离 子均对Ｐ的释放有抑制作用。但是在没有加入Ｃａ
（Ｎ０３）２的装置内，由于底泥中Ｐ的不断释放，上覆水
体中口长期维持较高的水平（见图４）。
２．５ Ｃａ（Ｎ０３），对底泥中磷酸盐释放影响 Ｃａ（Ｎ０３）：对底泥中磷酸盐释放的抑制作用与，ＩＰ
的抑制机理基本相同（见图５）。但其效果更加明显。 这主要是因为当厌氧条件下存在硝酸盐时，由于反 硝化的速度比聚磷菌释磷反应的速度快，会抢先利 用底泥中的易降解有机物（如挥发性脂肪酸ＶＦＡ） 而导致聚磷菌缺乏可利用的碳源。使厌氧释磷的速 度和量都下降。并且，当硝酸盐含量较高时，可充当 电子受体，促进聚磷菌吸收磷。
收稿日期：２０１０－－０４—０９ 基金项目：上海市科委重大科技攻关项目（０４ＤＺｌ２０３０１． 作者简介：赵￥１ｔ（１９７３一），男，湖南新宁人，工程师，硕士，主要从事水污
染控制研究．
成为二次污染源［２１，造成水体严重污染事件。在国外， 莱茵河流域、美国的大湖地区、荷兰的阿姆斯特丹港 口以及德国的汉堡港等底泥污染均相当严重∞。美 国发生的２ ０００多起鱼类消费问题的事件，多次证 实来自底泥引起的污染［６１。目前，控制底泥污染已引 起国内外的高度重视。
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｏｘｉｄａｎｔ；Ｃａｌｃｉｕｍ ｎｉｔｒａｔｅ；Ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ；Ｎｕｍｅｍ ｓａｌｔ
近年来。随着国内经济的高速发展，水体水质污 染加剧，河流黑臭现象日趋严重，湖泊富营养化趋势 发展迅猛。底泥作为河流、湖泊等自然水域的重要组 成部分，是水体多种营养物、污染物的汇和源，是众 多污染物在环境中迁移转化的载体、归宿和蓄积库。 随着环境污染治理的不断深入，污染源截污工程的 实施，河流、湖泊等水体外部污染源得到一定程度控 制后，底泥则成为水体污染的主要来源【１１，研究表明， 沉积在底泥中的污染物在一定条件下会释放出来，
第２３卷第４期 ２０１０年８月
环境科技 Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｖ０１．２３ Ｎｏ．４
Ａｕｇ．２０１０
氧化试剂（硝酸钙）控制黑臭底泥营养盐释放的效果研究
赵振
（上海市环境科学研究院， 上海２００２３３）
摘要： 通过人工模拟的方法，进行了氧化试剂（硝酸钙）控制黑臭底泥营养盐释放的研究。结果表明，黑臭河道底泥
４０．ｏ
＝、３０．ｏ
量２０．ｏ
属 聪 Ｘ１０．ｏ
—◆～ｌ。
—■一２． —▲一３’ —●一４．
Ｏ．Ｏ
围３ Ｃａ（ＮＯａ）２试剂对底泥中氨氮释放的影响 ２．４ Ｃａ（Ｎ０３）２对底泥中ＴＰ释放影响
Ｃａ（Ｎ０３）：也能有效抑制底泥中四的释放，降低
了ＴＰ的释放高峰，并在处理大约３０ ｄ以后使水中的 ｐＯＰ）始终保持在０．５ ｍｇ／Ｌ以下。这主要是因为底泥中 Ｐ一般以可溶性磷（ＤＰ）、铁结合磷（Ｆｅ－Ｐ）、铝结合磷 （Ｍ－Ｐ）、钙结合磷（Ｃａ－Ｐ）和有机磷（ＯＰ）等形式存在。 当底泥中注入Ｃａ（Ｎ０３）：后，钙离子与底泥空隙水及底 泥上覆水体中的各种磷酸根结合成不溶性的盐。沉淀 吸附在底泥颗粒表面。即使水体环境发生变化，钙盐态
ｓｅｄｉｍｅｎｔ．１１１ｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｃａｌｃｉｕｍ ｎｉｔｒａｔｅ ｃｏｕｌｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｒｅｌｅａｓｅ ｏｆ ｔｏｔａｌ ｎｉｔｒｏｇｅｎ，ａｍｍｏｎｉａ－ｎｉｔｒｏｇｅｎ。
ｔｏｔａｌ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ａｎｄ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ．Ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｃａｌｃｉｕｍ ｎｉｔｒａｔｅ Ｗａｓ ｉｎｊｅｃｔｅｄ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｂｌａｃｋ ａｎｄ ｏｄｏｒｏｕｓ ｓｅｄｉｍｅｎｔ，ｔｈｅ ｆｌＬｗｆａｃｅ ｌａｙｅｒ
在清水对照中，底泥中＂ＩＮ的释放速度明显快 于污水中，尤其是没有加入Ｃａ（Ｎ０３）：试剂的清水中， ＴＮ含量在３０ ｄ内几乎是一直呈现出上升的趋势， 且出现了明显的释放高峰。而在注入Ｃａ（Ｎ０３）：试剂 的情况下，上覆水中的ＴＮ浓度经历短暂的上升后， 随后出现一定的回落。底泥中的ＴＮ释放在处理过 程中受到的抑制。
由此看出，无论是对污水底泥还是清水底泥，加 入Ｃａ（Ｎ０３）２试剂对底泥中ＴＮ的抑制作用都是比较 明显的。
４０．０
３０．Ｏ
２０．Ｏ
一■ｋｇ一，（毫
１０．０
＂－＂Ｏ－－Ｉ·
－－Ｕ－－２．
—‘３．
—．－４．
０．Ｏ
Ｏ
３
ｌＯ
Hale Waihona Puke ２７４ｌ５３
删
图２ Ｃａ（Ｎ０３）２试剂对底泥中ＴＮ释放的影响
万方数据
第２３卷第４期
赵振氧化试剂（硝酸钙）控制黑臭底泥营养盐释放的效果研究
１９
２．３ Ｃａ（Ｎ０３）：对底泥中氨氮释放影响 在污水底泥的环境中．Ｃａ（Ｎ０３）２明显抑制了氨氮
的释放。与对照组相比，在注入Ｃａ（ＮＯ。）：的处理装置 中．上覆水体中氨氮浓度没有出现明显的高峰。且基 本上呈下降的趋势（见图３），而在装有清水的底泥 环境中，由于底泥中的氨氮有释放过程，实验开始阶 段氨氮浓度有点上升，但此过程时间较短，随着时间 的推移，氢氮的浓度呈现回落的趋势。对于没有注入 Ｃａ（Ｎ０３）：试剂的底泥中，不管装入清水还是污水，氨 氮释放速度和释放量都较大。上覆水体中氨氮明显 出现了浓度高峰。