沉积物采样器DGT：用新型含氧吸附剂有效去除黑臭水中的氮和磷
时间：2023-10-09 阅读：641
摘要
由缺氧和氮、磷超负荷引起的黑臭在全球城市河流中普遍存在。本研究采用真空压力摆动法将活性氧装入活性炭、阿塔酸石、磷石和莫斯科石中，开发了载氧吸附剂，并研究了其载氧能力及对黑臭水中磷酸盐、氨氮和总氮的去除效率。结果表明，添加含氧煤柱状活性炭（OCC）或含氧白云（OM），第一天就可以使沉积物-水界面溶解氧（DO）浓度超过6 mg·L-1 ，并可以保持高水平的氧化还原电位（ORP）（+327 mV）15天。大多数含氧吸附剂显著降低了水中的磷酸盐，基本上从0.27 mg·L-1降低到小于0.05 mg·L-1。添加氧负载的吸附材料后，氨氮和总氮降低50 %以上。16s RNA结果显示，脱氯单胞菌的丰度占优势，氮的还原主要受微生物活性的影响。本研究的含氧吸附剂材料对城市黑臭水的快速处理具有潜在工程应用价值。
DGT实验装置原理图，采样和监测
空白对照岩心和含氧吸附剂处理后7d内沉积物-水界面的DO分布
DGT-P(a) 和DGT-S(b)的一维垂向分布图
第20天空白对照(a)、OPC (b)、OCC (c)、OFec (d)、OLP (e)、OLA (f)和OM (g)处理柱中，DGT-S的二维分布。
结论
本研究提出了一种经济有效的方法来实现对黑臭水的氧化和脱氮除磷。通过在活性炭、钝化剂和白云母中装载氧气，合成了几种载氧吸附剂。这些载氧吸附剂可以显著提高沉积物-水界面的DO水平，并大大提高上覆水体的ORP(保持在0 mV以上15天)。同时，载氧吸附剂通过物理吸附和微生物参与，降低了水体中SRP、NH4+-N和TN的浓度。在这些材料中，OFeC和OLP对磷酸盐的吸附效率较高。负载氧吸附剂的添加改变了沉积物微生物群落，促进了硝化菌和反硝化菌的丰度。提高材料的携气能力和载氧吸附剂的老化是未来需要改进的关键技术。这些新材料可同时实现氧化和除污，在城市河流黑臭治理中具有良好的应用前景。