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磷是评价水体质量的重要指标,也是导致水体发生富营养化的关键因素之一。开展废水中磷的吸附以及污染底泥中磷的修复研究具有重要意义。
本文选取建筑废弃物砖块和混凝土作为实验材料,研究了在用量、温度、pH值、振荡时间等因素的影响下,二者对污染水体磷的吸附特性;同时对污染底泥进行了修复效果研究,探讨了其对上覆水水体理化指标的净化效果,解析了其对底泥中各指标的控制和材料用量与各指标的相互关系。预期成果将为建筑废弃物用于含磷废水及富营养化水体治理提供理论依据。
主要研究结果如下:
(1)砖块粉末对污染水体磷具有良好的吸附作用,在磷浓度为5、10、25、50mg/L时,砖块粉末最佳用量分别为4、9、20、35g/L,磷吸附量分别为0.90、0.97、1.09、1.29mgP/g。磷浓度与砖块最佳用量之间呈显著线性相关(R2=0.9904)。在处理磷浓度为25mg/L水体的情况下,最佳的吸附条件为:砖块最佳用量20g/L、pH=5、温度=25℃、振荡时间=2h。
(2)混凝土粉末能有效吸附污染水体中磷,在磷浓度为5、l0、25、50mg/L时,混凝土粉末最佳用量分别为0.6、1.4、3、5g/L,磷吸附量分别为6.67、6.47、7.93、9.18mgP/g。磷浓度与混凝土最佳用量之间呈显著线性相关(R2=0.9808)。在处理磷浓度为25mg/L水体的情况下,最佳的吸附条件为:混凝土最佳用量3g/L、温度=25℃、振荡时间=8h。
(3)对污染底泥进行修复时,砖块粉末对上覆水中总磷(TP)浓度有削减作用,对水体中总氮(TN)和化学需氧量(COD)的变化没有负面影响,同时不会破坏水体酸碱及氧环境;砖块粉末对底泥pH值没有影响,并能减少底泥有机质和TN含量。随着砖块用量的增加,底泥TP被砖块吸附而逐渐降低,Org-P含量增加,Fe-P、Al-P和Ca-P的含量减少。主成分分析(PCA)发现砖块用量对底泥理化性质的影响更大,其中与Org-P呈显著正相关,与底泥TP和有机质呈显著负相关。砖块用量为20g,即最大用量的32%时能实现所需的底泥修复目的。
(4)混凝土粉末修复污染底泥时,有效去除上覆水中TP浓度,不会对水体中TN、COD的变化以及pH值和溶解氧(DO)浓度造成负面影响;混凝土粉末不会导致底泥pH值升高,对底泥TN没有明显修复效果,在底泥表面形成一层钝化层抑制底泥中磷向上覆水中释放。混凝土粉末对底泥中Fe-P、Al-P和Ca-P有明显作用。通过PCA分析可知,混凝土用量对底泥理化性质的影响更大,其中与Ca-P和底泥TP呈显著正相关,与Fe-P和有机质呈显著负相关。混凝土用量为10g,即最大用量的66%时可实现最佳修复目的。