垂直流湿地对生活污水中磷的去除效果研究

在5个不同的水力负荷条件下,研究了2种填料结构的垂直流湿地对低浓度生活污水中磷的去除效果。结果表明,运行初期人工湿地填料的结构和水力负荷对污水中磷的去除有一定的影响。水力负荷为8.5、10.6、14.1和21.2cm·d-1时,双层填料湿地(1号湿地)对磷的去除效率均可高达97.5%。多层填料湿地(2号湿地)的水力负荷为8.5和10.6cm·d-1时,对磷的去除率可达96.3%;当水力负荷为14.1、21.2和42.4cm·d-1时,人工湿地对TP的去除效率随水力负荷的增大而逐渐降低,分别为92.7%、81.2%和34.5%。磷的静态吸附实验表明,填料对磷的吸附是非常有限的。填料对磷吸附饱和前,垂直流湿地对生活污水中的磷具有良好的去除效果;填料磷吸附饱和后,去除效果较差。     

酸性矿山废水对稻田土壤中磷形态及磷有效性的影响

选择我国西南典型喀斯特地区的稻田土壤为研究对象,通过模拟不同污染浓度酸性矿山废水(AMD)的污灌试验,分析稻田土壤磷酸铁类化合物(Fe-P)、磷酸钙类化合物(Ca-P)、磷酸铝类化合物(Al-P)、闭蓄态磷(O-P)等不同矿物形态磷及土壤总磷和有效磷的变化,并初步探讨AMD中主要污染因子pH值、Fe3+对稻田土壤磷释放的作用,评价AMD持续污染对稻田土壤不同磷形态及磷有效性的影响.结果表明:在AMD添加比例小于50％时,随着AMD污染浓度的持续增加,稻田土壤中Fe-P呈显著升高的趋势(P=0.0001),在AMD添加比例为50％～75％时土壤中Fe-P趋于稳定,并在无机磷总量中占绝对优势;而Ca-P、O-P、Al-P在AMD 0.1％～1％极低污染水平下含量显著升高,而在AMD大于1％后又均呈显著降低的趋势(PCa-P=0.0003、PO-P=0.0001、Pl-P=0.0001);土壤有效磷和Ca-P、O-P、A1-P有基本一致的变化趋势,说明较高AMD污染程度可造成稻田土壤有效磷的显著淋失.土壤有机磷含量在0％～10％ AMD浓度范围内先小幅上升,在AMD浓度10％～75％范围内趋于平稳,当AMD浓度大于75％时,土壤有机磷含量与AMD浓度呈显著负相关(P=0.030).稻田土壤中总磷的含量随着AMD污染程度的增加呈先小幅上升后持续降低的趋势,但总体变化不明显.对应AMD相应比例下的pH值和Fe3+浓度,单独的pH值降低对土壤中磷(Ca-P)溶出效果不明显,而结合铁的添加可显著增加土壤中磷(Ca-P)的溶解.综上,酸性矿山废水污染可显著改变稻田土壤中磷的存在形态及有效性,其中AMD中高含量的Fe3+污染造成的影响最大.     

铁改性生物炭对磷的吸附及磷形态的变化特征

利用农作物残体小麦秸秆为原料制备生物炭,并用氯化铁溶液改性,考察了改性后生物炭元素组成和表面官能团的变化、改性和吸附后生物炭中磷形态变化特征以及溶液初始pH的影响,分析了铁改性生物炭对磷的吸附机理。结果表明,生物炭经氯化铁溶液改性后C的质量分数大幅下降,O和Fe的质量分数大幅上升;表面的羧基含量增加,碱性官能团含量显著降低。铁改性使生物炭对磷的吸附平衡时间由改性前的60 min增至120 min;铁改性后,生物炭的理论最大吸附量为10.1 mg·g-1,是改性前的19.4倍。改性前生物炭对磷的吸附主要是物理吸附,表现为交换态磷含量大幅增加,占吸附总量的82.1%;而铁改性生物炭主要是化学吸附,表现为铁结合态磷的增幅最大,占吸附总量的66.7%,交换态磷仅占26.6%。随溶液初始pH的增加,铁改性生物炭对磷的去除率先增加后下降,pH=7时去除率最高,去除率随pH的变化与交换态磷含量密切相关;随着pH升高,铁结合态磷有向闭蓄态磷转化的趋势。     

长期有机物循环对红壤稻田土壤磷吸附和解吸特性的影响

 【目的】为揭示土壤磷素肥力的变化机制,对16年长期不同施肥模式处理后红壤稻田0～20 cm和20～40 cm土层的土壤磷吸附-解吸特性进行了研究。【方法】将4种施肥处理土样置于恒温摇床中连续振荡培养,定期测定不同处理土壤磷的各种吸附参数、累积解吸量和解吸率。【结果】长期不同施肥模式处理显著改变了土壤磷的吸附—解吸特性,其中对0～20 cm土壤的影响尤为突出。长期有机物循环利用显著降低了0～20 cm土壤磷吸附亲和力常数（k）、最大吸附量（Q）和吸附缓冲容量（MBC）,同时也明显提高了该层土壤磷的累积解吸量和累积解吸率;与不施化肥基础上的有机物循环利用相比,NPK化肥配施基础上的有机物循环利用在降低0～20 cm土层土壤磷吸附参数和提高该层土壤磷累积解吸量与累积解吸率方面的效果更为突出。长期NPK化肥配施与不施肥处理相比,对土壤磷吸附—解吸特性的影响不大。【结论】化肥与有机肥长期配施能显著降低红壤稻田耕层土壤对磷的吸附性,促进土壤磷的解吸,有效提高土壤磷素肥力水平。有机物循环利用对土壤磷吸附－解吸特性的影响并不会增加磷素对水环境的污染风险。     

四川盆地丘陵区农田土壤对磷的吸附与解吸特征

研究了四川盆地丘陵区典型水田和旱地土壤对磷的吸附与解吸特征,并讨论了吸附-解吸参数与土壤基本理化性质的关系。结果表明,不同pH的农田土壤对磷的吸附和解吸均存在显著差异,土壤对磷的吸持能力表现为中性土壤>酸性土壤>石灰性土壤,中性有利于土壤吸附磷;水稻土对磷的最大吸附容量(Qm)和最大缓冲容量(MBC)高于紫色土,而临界平衡磷浓度(EPC0)和解吸率(b)低于紫色土。农田土壤对磷的吸附与解吸参数还受土壤理化性质的影响,Qm和MBC与有机质含量、无定形铁(Fe-ox)含量呈极显著正相关(P<0.01,n=6);吸附常数(K)与有机磷含量呈显著负相关(P<0.05,n=6);EPC0与土壤pH、CaCO3含量呈显著负相关,与有机磷含量呈显著正相关(P<0.05,n=6);b与Fe-ox含量呈显著负相关(P<0.05,n=6)。     

柑橘皮吸附城市生活污水中磷的研究

考察了柑橘皮对城市生活污水中磷的吸附影响,采用L16(45)正交试验进行了研究,同时对其热力学也进行了相关研究。结果表明,当柑橘皮的用量为2.0 g,反应温度为50℃,污水pH为3,反应时间为120 min时,柑橘皮对城市生活污水中磷的吸附率达到最大值,为98.79%,各因素影响的主次关系依次为柑橘皮的用量、污水pH、反应时间和反应温度;柑橘皮对污水中磷的吸附是自发且吸热的过程。     

不同熟化度红壤稻田磷的吸附和解吸特征初探

取熟化度不同的３种红壤性水稻土进行室内模拟培养，考察施磷后土壤对磷的吸附和解吸动态，同时比较了不同施磷量及不同培养温度条件下各供试红壤性水稻土对磷的吸附差异。结果表明：熟化度不同，对磷的吸附表现出随熟化度提高，吸磷比下降的明显规律，经９６ｈ培养后，初度熟化红壤水稻土吸附量高达９３％；中度熟化的为４３％；高度熟化的降低至２３．１％。被吸附固定的磷在初度和中度熟化红壤性水稻土中都很难解析出来，只有高度熟化的可解析出一部分。不同施磷浓度比较，以低浓度施磷处理的吸磷量普遍高于高浓度施磷处理，４０℃条件下培养的吸磷量明显高于２０℃条件下培养。上述磷的吸附和解吸特征随熟化度的变化主要与熟化过程中有机质含量增加，活性铁、铝含量明显下降有关。     

有机酸对土壤磷吸附的影响

以棕红壤为对象,采用等温平衡吸附法,研究了不同有机酸种类和浓度对土壤磷吸附的影响。结果表明：不同种类的有机酸、其功能基（－ＣＯＯＨ,－ＯＨ）数目多的对降低土壤吸磷量的影响大,供试五种有机酸的影响大小顺序为：柠檬酸＞草酸＞酒石酸＞苯甲酸＞乙酸;在同一ｐＨ下,随加入有机酸浓度的升高,土壤吸磷量减少;有机酸与磷的不同加入方式对磷吸附量的影响也不同,先吸附磷后再加入有机酸的吸磷量最大,吸附有机酸后离心弃去有机酸液再加入磷的吸磷量次之,吸附有机酸后再加入磷的吸磷量最小。     

有机到对土壤磷吸附的影响

以棕红壤为对象,采用等温平衡吸附法,研究了不同有机酸种类和浓度对土壤磷吸附的影响。结果表明：不同种类的有机酸,其功能基（－ＣＯＯＨ,－ＯＨ）数目多的对降低土壤吸磷量的影响大,供试五种有机酸的影响大小顺序为：柠檬酸〉草酸〉酒石酸〉苯甲酸〉乙酸;在同一ｐＨ下,随加入有机酸浓度的升高,土壤吸磷量减少;有机酸与磷的不同加入方式对磷吸附量的影响也不同,先吸附磷后再加入有机酸的吸磷量最大,吸附有机酸后离心弃去     

三峡水库消落区土壤磷吸附特征

采集了三峡水库消落区主要土壤类型和土地利用方式的土壤样本30个,研究了土壤对磷的等温吸附过程。结果表明:三峡水库消落区土壤磷的等温吸附过程可以用单表面Langmuir方程、双表面Langmuir方程、Frendlich方程、Temkin方程描述。土壤吸磷能力为水田>旱地,黄壤>紫色土>冲积土。紫色土、冲积土的磷零点吸持平衡浓度高于发生富营养化的临界浓度(0.02mg/L)。黄壤对磷有较大的缓冲容量,而冲积土、紫色土对磷的缓冲能力较小,土壤淹水后其释放磷的风险大于黄壤。土壤的吸磷能力与土壤活性铁铝和有机质含量呈正相关,与磷吸持饱和度呈负相关。磷吸持指数可代替最大吸磷量用于评价土壤的吸磷能力,磷吸持饱和度可用来评价磷在水土界面的迁移能力。     

生活污水尾水灌溉对秸秆还田稻田氨挥发的影响

通过土柱模拟实验,研究了生活污水尾水灌溉对秸秆还田稻田田面水氮素转化、氨挥发排放以及水稻产量的影响。结果表明:生活污水尾水灌溉显著提高了稻田田面水NO_3~--N浓度和田面水pH,并显著提高了产量、植株吸氮量和土壤脲酶活性。与清水灌溉处理相比,不施氮肥时生活污水尾水灌溉可使秸秆还田稻田氨挥发累积排放量显著降低35%;正常施氮时生活污水尾水灌溉增加了秸秆还田稻田氨挥发排放总量,但由于显著增加了水稻产量,因此单位产量氨挥发排放量有所降低。由此可见,秸秆还田稻田利用生活污水尾水灌溉,不仅可消纳净化生活污水、替代部分氮肥,还可增加水稻产量、降低单位产量稻田氨挥发排放。     

生活污水灌溉对茄子生长效应的影响

对生活污水经过处理后以黄河水作对照进行茄子灌溉试验,试验结果表明,生活污水灌溉可改善土壤结构,提高土壤肥力,使茄子总根数增加12 %,根长增长13 %,增产60 %,增加收入5.85万元/hm2,商品性也明显提高。     

磷形态和pH对剩余污泥磷释放的影响

为了探讨pH对污泥中磷的释放行为的影响,采用SMT(欧洲标准测试组织)法对上海三处污水处理厂的剩余污泥中磷的形态进行了分析,并通过室内模拟实验研究了不同pH条件下3种污泥中的磷在海水中的释放行为。结果表明:3种污泥样品的总磷含量各不相同,污泥有机磷含量低,无机磷是主要赋存形态,占TP(总磷)含量的64.42%~83.01%。各形态磷的相关性分析发现,污泥总磷含量主要受NAIP(非磷灰石无机磷)和AP(磷灰石无机磷)影响。室内试验表明,污泥中的磷在酸性、中性和碱性海水环境下均有释放,相比中性条件,酸性和碱性水质更有利于磷的释放;污泥中磷的释放与磷的形态分布有关,但磷释放量大小并不简单取决于总磷和无机磷的含量。     

施磷对灌耕草甸土无机磷形态和有效磷的影响

为探讨磷肥品种和施磷方式对灌耕草甸土无机磷形态和有效磷含量的影响,设置重过磷酸钙基施(TSP-B)、磷酸一铵基施(MAP-B)、聚磷酸铵基施(APP-B)、磷酸一铵滴施(MAP-D)、聚磷酸铵滴施(APP-D)和不施磷肥(CK)6个处理,室内培养120 d分别测定各土层无机磷和有效磷含量。结果表明：三种磷肥基施处理显著提升5～20 cm土层无机磷总量以及0～20 cm土层有效磷和Ca₂-P含量,而Ca₈-P含量仅在5～10 cm土层中显著增加(P<0.05)。TSP-B和MAP-B处理显著增加了0～5 cm和10～20 cm土层中Fe-P含量以及5～10 cm和10～20 cm土层中Al-P含量(P<0.05)。与MAP-B和APP-B处理相比,MAP-D和APP-D处理均显著增加了0～5 cm土层中无机磷总量及有效磷、Ca₂-P和Ca₈-P含量,且APP-D处理无机磷总量、有效磷含量和Ca₂-P含量均显著高于MAP-D处理(P<0.05)。灌耕草甸土无机磷中...     

生活污水尾水回用对稻田土壤微生物量碳氮和土壤酶活性的影响

为探讨农村生活污水尾水回用对稻田土壤微生物量碳氮和酶活性的影响,通过田间试验,以池塘水灌溉下不施肥和常规施肥为对照,探讨尾水耦合氮肥施加方式对稻田土壤微生物量碳氮、土壤酶（脲酶、磷酸酶、硝酸还原酶、过氧化氢酶、蔗糖酶）活性以及土壤养分等的影响。结果表明,2019年和2021年收获期尾水仅施蘖肥、尾水常规施肥、尾水减氮施肥土壤微生物量碳较常规施肥处理分别增加了 28.75%~34.75% 和 14.43%~23.63%,土壤微生物量氮分别增加了 7.10%~16.04% 和 15.9%~46.88%。尾水灌溉处理脲酶活性两年间分别增加了34.92%~51.61%和0.98%~2.94%,有机质分别增加了1.11%~11.10%和6.38%~11.40%,年际间比较发现无论池塘水灌溉还是尾水灌溉土壤有机质含量均有上升趋势,而尾水灌溉处理土壤有机质增幅更大。综上所述,尾水灌溉提高了稻田土壤有机质、微生物量碳氮的含量和脲酶活性,说明尾水回用在一定程度上会增加土壤肥力,具有一定的土壤改良作用,但长期回用下的环境安全性还需要通过进一步试验确定。     

用于农村污水安全灌溉的新型氮磷无机化反应器的实验研究

以常用的农村污水处理工艺"厌氧池+好氧生物滤池"为研究对象,通过运行参数的调控,把该工艺以除磷脱氮达到一级B排放为目的,转变为以除碳保磷保氮的资源化利用为目的,成为用于农村污水安全灌溉的新型氮磷无机化反应器。实验结果表明:在进水COD浓度为174~384 mg·L~(-1),NH_4~+-N浓度为28.45~97.28 mg·L~(-1),TN浓度为37~141.9 mg·L~(-1),TP浓度为3.65~14.57 mg·L~(-1),厌氧池水力停留时间HRT=4 h,好氧生物滤池水力负荷HLR=5.4 m~3·m~(-2)·d~(-1)时,氮磷无机化反应器的出水NH_4~+-N浓度为45 mg·L~(-1)左右,PO3-4-P浓度为6.5 mg·L~(-1)左右,COD平均浓度均在60 mg·L~(-1)以下,粪大肠杆菌群10 000个·L~(-1),均满足《农田灌溉水质标准》(GB 5084—2005)中可生食蔬菜安全灌溉的水质要求。研究表明新型氮磷无机化反应器可以实现农村生活污水安全灌溉。     

三种秸秆材料处理养猪废水除磷效果及磷形态变化特征研究

利用人工湿地处理养殖场废水具有良好效果和可资源化利用的显著优势,但养殖场废水一般养分浓度过高,湿地植物难以耐受,采用适当措施降低养分浓度是生态治理的重要前提。为此选取麦秸、玉米秆、稻草三种南北方常见的农作物秸秆作为生物基质材料,建立三级生物基质处理系统,开展为期6个月的野外控制试验,以期探明生物基质处理系统对高负荷养殖废水中磷的去除效果及磷形态的变化特征。结果表明,利用秸秆材料可以有效去除高负荷养殖废水中的磷,其中总磷(TP)和溶解态无机磷(DIP)去除率平均可达40.1%和35.9%,出水TP和DIP平均浓度分别可降至54.35～62.35 mg/L和22.68～23.25 mg/L,达到绿狐尾藻生态湿地的耐受范围之内(73 mg/L)。生物基质处理系统对磷的去除主要以颗粒态磷在生物基质处理系统中的物理沉淀为主,平均占磷素总去除量的57.5%;养殖废水中DIP的去除率与水温(T)、pH值呈显著正相关(P 0.05),而与溶解氧(DO)和氧化还原电位(Eh)的相关性不显著(P 0.05)。三种秸秆基质材料对磷素的去除能力有一定差异,当磷素去除率显著下降时需要对秸秆材料进行补充,建议稻草和麦秸的补充周期为90 d,而玉米秆的补充周期为120 d。本试验对于养殖废水污染的生态治理具有重要理论价值和指导意义。     

不同水分条件下生物炭对红壤磷素形态及磷酸酶活性的影响

为探究土壤不同水分条件下生物炭对红壤磷素形态转化及磷酸酶活性的影响,以期为土壤磷素管理和生物炭合理利用提供参考。通过设置土壤不同含水量(33%、66%、100%)与生物炭添加量(0、0.5%、2%)进行培养试验,测定土壤的有效磷、各磷素形态(Al-P、Ca-P、Fe-P、O-P)及土壤酸性磷酸酶与碱性磷酸酶活性。结果表明:生物炭的施入显著提高了土壤有效磷含量;在培养前期,生物炭主要增加土壤中难溶态的Al-P含量,这主要是由生物炭带来的可溶性磷进入土壤中转化所导致;在培养后期,水分与生物炭都能够在一定程度上活化土壤中的Ca-P、Fe-P与O-P,释放更多磷素。生物炭本身呈碱性,添加到土壤中,有效中和了土壤酸度,使得土壤pH值上升2.82～3.13个单位,土壤酸性磷酸酶活性下降。此外,淹水条件能够降低土壤的酸性磷酸酶与碱性磷酸酶活性。研究表明,生物炭的添加能够有效提高土壤pH值、有效磷含量,同时降低土壤酸性磷酸酶的活性。     

猪粪不同施加年限对水稻土磷积累的影响

通过对不同施粪肥年限（0 a,5 a,10 a）水稻土不同深度磷元素含量的测定和比较,阐明猪粪肥施加影响下水稻土中磷的积累与流失特征。结果表明,磷素是易在土壤中积累的,主要积累于0~40 cm的土体上部,并随着施肥年限的增加,磷逐渐从表层往下层迁移,提高了土壤供磷能力,同时加大了向水体释放磷素的风险。因此,为规避土壤磷元素的流失、缓解农业污染,将5 a作为连续施加粪肥的间隔期是很有必要的。