p ，一一 一、 t0 亨 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集 中圖分類(lèi)號(hào) x 5 2 2 學(xué)科分類(lèi)號(hào) 6 1 0 3 0 2 0 論文編號(hào) 1 0 0 1 0 2 0 1 1 0 1 4 9 密級(jí) 公開(kāi) 學(xué)位授予單位代碼 1 0 0 1 0 學(xué)位授予單位名稱(chēng)北京化工大學(xué) 作者姓名辛杰學(xué)號(hào) 2 0 0 8 0 0 0 1 4 9 獲學(xué)位專(zhuān)業(yè)名稱(chēng) 化學(xué)工程獲學(xué)位專(zhuān)業(yè)代碼 0 8 1 7 0 1 國(guó)家水體污染控制與治 理科技重大專(zhuān)項(xiàng)( 水專(zhuān) 項(xiàng)) ：白洋淀流域污染負(fù) 課題來(lái)源 研究方向水污染及其防治 荷削減技術(shù)與工程示范 ( 項(xiàng)目號(hào)： 2 0 0 8 z x 0 7 2 0 9 - 0 0 7 ) 論文題目府河磷分布特征及其吸附脫除研究 關(guān)鍵詞 磷、富營(yíng)養(yǎng)化、溶磷菌、吸附、改性、影響因素 論文答辯日期2 0 1 1 年5 月2 9 日論文類(lèi)型 應(yīng)用研究 學(xué)位論文評(píng)閱及答辯委員會(huì)情況 姓名職稱(chēng)工作單位學(xué)科專(zhuān)長(zhǎng) 指導(dǎo)教師 陳曉春教授北京化工大學(xué)化學(xué)工程 評(píng)閱人1于光認(rèn)副教授北京化工大學(xué)化學(xué)工程 評(píng)閱人2孫巍副教授北京化工大學(xué)化學(xué)工程 評(píng)閱人3 評(píng)閱人4 評(píng)閱人5 橢員會(huì)拂陳曉春教授北京化工大學(xué)化學(xué)工程 答辯委員1張建文教授 北京化工大學(xué)化學(xué)工程 答辯委員2金君素副教授北京化工大學(xué)化學(xué)工程 答辯委員3劉麗英教授北京化工大學(xué) 化學(xué)工程 答辯委員4杜俊琪副教授北京化工大學(xué)化學(xué)工程 答辯委員5 注：一論文類(lèi)型：1 基礎(chǔ)研究2 應(yīng)用研究3 開(kāi)發(fā)研究4 其它 二中圖分類(lèi)號(hào)在中國(guó)圖書(shū)資料分類(lèi)法查詢(xún)。 三學(xué)科分類(lèi)號(hào)在中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)( g b t13 7 4 5 9 ) 學(xué)科分類(lèi)與代碼中 查詢(xún)。 四論文編號(hào)由單位代碼和年份及學(xué)號(hào)的后四位組成。 6 舢9啪4佃7，7舢8 臥ii哪y l i i 蒜t ! 精? l n 。p ：? 瓣嬲；h 塒蝴棚每# # 鍛j 崩二t ?？概秩篿 甜? 癌，z 托# # 船苷慨?dāng)r：o 。# ：辨p 戳?xí)狻Ｆ?；簧t t ；o 搿讎娥。礎(chǔ)= = 產(chǎn)”：? 一，搬j 鼢二掣懶# _ ：?jiǎn)? 叫；：鏟烈磐“，珊瑚壤鍘：鉚i “：# ? * 二稍：二女懈辨妒。j 2 $ 嘿 o 。一。一- ，一 “ 一 f j一一1_ ，一 一。一 一 ， 。7 ，。q” z _。 a b s t r a c t c h a r a c t e r i s t i c s0 fp h o s p h o r u sd i s t r i b u t i o n0 ft h ef u h e r i v e ra n dr e s e a r c ho np h o s p h o r o u s a d s o r p t i o na n d r e m o v a l a b s t r a c t p h o s p h o r u si sm er e s t r i c t i v ee l e m e n to fl a k ee u t r o p h i c a t i o na n dt h e f o c u sp r o b l e mw h e nr e s e a r c ht h ee u t r o p h i c a t i o n a st h el o n g e s tr i v e r m n n i n gi n 協(xié)t h eb a i y a n g d i a nl a k e ，t h ef u 黜v e rh a sd e l i v e r e da m o u n t o f p h o s p h o m s r e s e a r c h e so nt h ep h o s p h o m sd i s t r i b u t i o ni nt h e 垣v e ra r e e s s e n t i a lt oc o n t r 0 1 p o l l u t i o n o fm el a k e t h i ss t u d yf o c u s e do n d e t e m i n i n gt h ed i s t 曲u t i o nc h a r a c t 嘶s t i c so fp h o s p h o m si nt h er i v 既 m o r e o v t h e a d s o 印t i o nc a p a c i 吼i n n u e n c i n g f a c t o r sa n dt h e m e c h a n i s mo fs o m ea d s o r b e n tm a t e r i a la n di t sm o d i f i e dw e r e i n v e s t i g a t e d m a i nc o n c l u s i o n sw e r ea c h i e v e da sf o l l o w s ： ( 1 ) w a t e rq u a l i t y o ft h ef u h e 硒v e ri nt h er e c e n t y e a rw a s m o n i t o r e dc o n t i i m o u s l y ，w h i c hw a sw o r s et h a nt h a tr e q u i r e db yc r i t e r i a v ( g b 3 8 3 8 2 0 0 2 ) t h er i v e r i sc h a r 乏l c t e r i z e da s c o n t a i n i n gh i 曲 p h o s p h o m sa i l dl o wd o t h ec o n c e n t r a t i o n so ft o t a lp h o s p h o m sa n dd o o ft h er i v e ra r eo 8 3 4 1 4 m g la n d 1 1 6 7 6 7 m g l t h eh i g h e s t c o n c e n t r a t i o n so fp h o s p h o m st u mu pi n1 0 w n o wp e r i o d ，a n df o l l o w e d b ya v e r a g e n o wp 嘶o da n dh i 曲一n o wp 嘶o d d ow i t has i g n i f i c 枷 n e g a t i v ec o n e l a t i o no fp h o s p h o m si nw a t e r ，a n dt o c i sn o ta s s o c i a t e d v r 一 北京化工大學(xué)碩上學(xué)位論文 w i t ht h ep h o s p h o m si nw a t e r ( 2 ) d i 髓r e l l tf o m so fp h o s p h o l l l si ns e d i m e n to ff u h e 黜v e rw e r e e x t r a c t e db yt h em e t h o do fs m t t h el e v e lo fi n o 瑪a n i cp h o s p h o r u si n s e d i m e n t so ff u h em v e ri su s u a l l yal i t t e rh i g h e rt h a nm a to fo 瑪a n i c p h o s p h o m s ；t h el e v e lo fp h o s p h o m si ns e d i m e n t so fs h a o c h ea r e ai s o b v i o u s l y l o w e rt h a nt h a t i no t h e rs a i 】叩l i n g p o i n t s a s s a m ea s p h o s p h o m si nw a t e r ， t h eh i g h e s tc o n c e n 仃a t i o n so fp h o s p h o m si n s e m m e n tt u mu pi nl o w - f l o wp e d o d ，a 1 1 df 0 1 l o w e db ya v e r a g e f l o w p 嘶o da n d1 1 i 曲一n o wp 舒o d o 瑪a n i cp h o s p h o r u sa n df e a l pw i t ha s i g n i f i c a n tn e g a t i v ec o r r e l a t i o no fp h o s p h o m s i nw a t 甌 ( 3 ) t h ef u h e 黜v e r i sv e 巧d i r t yw a t e r ，a n dt h et o t a lb a c t 商a la r ea n m o r et h a nl 10 5 c f u 1 n l t h e 肌m b e ro fb a c t e r i a li ns e d i m e n tw a s s i 印i f i c a n t l yh i 曲e rt h a ni nw a t 優(yōu)a st h eb a c t 嘶a l i nw a t e r m eg e n e r a l t r e n do fb a c t 耐a li ns e d i m e n ta r es h o w i n gd e c r e a s e df 幻mu p s t i e a mt o d o w n s t r e 鋤t h ec o m e n to fo p bi s h i g h e r t h a nt h ei p b t h e p l l o s p h a t e - d i s s o l v i n gb a c t e r i ai ns e d i m e n tm a i n l yb e l o n gt ob a c i l l u s ， a 孕d b a c t e r i u m ，s t 印h y l o c o c c u s ，a c i n e t o b a c t e r ( 4 ) t h ec a p a c i t ) ，o fn a t l l r a lz e o l i t e ，f l ya s h ，r e d 枷d ，d i a 的m a c e o u s e a r t h ，i r o n a l u i i l i 肌mi n u da n dt h em o d i f i e da d s o r b e n t s ( i r o n - a l u m i n u m m u dm o d i f i e dw i t hh y d r o c h l o r i ca c i d ，f l ya s ha n di e di n u dm o d i f i e d w i t hf e m cc h l o r i d e ) f o rp h o s p h o m sa d s o 印t i o nw e r ec o m p a r e d t h e r e s u l t si n d i c a t et h a tt h eo r d e ro ft h ep h o s p h o m sa d s o 印t i o ni sa s 磊蒙磊嘉篝荔戮，：菇荔荔孺磅攀i 黲謄；堂攀譬鬻黲窯簍3 纂黧黧蓑簍簍登鬈鍪4 ：纂簍纂篡鬻警鬻裂鬻霉薯霧：7 器簍溪鬻薹霉霉荔囂薯+ i ： a b s 缸_ a c t f o u o w e d ：m o d i f i e dr e dn l u d m o d i f i e d n y a s h m o d i f i e d i r o n - a l u m i m 毗i i r o n - a l u m i n u m r e dm u da n dn ya s h n a t u r a lz e 0 1 i t e d i a t o m a c e o u se a n h t h e a d s o 印t i o nc a p a c 時(shí) o ft h em o d i f i e d a d s o r b e n t si so b v i o u s l yi m p r o v e d ( 5 ) t h ee f - f e c t s o fp h ，t e m p e m r e ，o t h e ri o n si nw a t e r ，s m a u n l o l e c u l eo 瑪a n i ca c i da n dd o mi ns e d i m e n to ff u h e 黜v e ro n p h o s p h o r u sa d s o 印t i o nb yt h em o d i f i e dr e dm u d ，m d d i f i e dn ya s ha n d m o d i f i e di r o n a l u m i n u mw e r ei n v e s t i g a t e d t h er e s u l t si n d i c a t et h a tt h e a d s o 印t i o n 肌n 出e rw i l lb em e b e s tw h e np h = 7 ；t h eo p t i m u ma d s o 印t i o n t e m p e 咖r e i s2 5 3 5 ；t h ea d s o 印t i o nc 印a c 時(shí)o fp h o s p h o n l sc a nb e i n h i b i t e db yh c 0 3 z u l ds 0 4 2 。，b u tm ee f f e c to fc 1 a i l dn 0 3 o n p h o s p h o m sa d s o 印t i o n i s i n s i g i l i f i c a n t t h ea d s o 印t i o nc 印a c i 夠o f i n o d i f i e di r o 】卜a l u m i n u mm u dc a i lb ei n l l i b i t e db yo x a l i ca c i da 1 1 dc i t r i c a c i d t h e a d s o 印t i o nc 印a c 塒o f m o d i f i e dr e dm u dc a nb ei i n p r o v e db y o x a l i ca c i db u ti 1 1 1 1 i b i t e db yc i t r i ca c i d d o mc a np r o m o t et h ea d s o 印t i o n o fp h o s p h o m s t h em e c h a n i s mo ft h e s ei n n u e n c i n gf l a c t o r sw e r e i n v e s t i g a t e d ，t 1 1 er e s u l t si n d i c a t et h a tt h ez e t ap o t e m i a lo ft h em o d i f i e d i e dm u d ，m o d i f i e df l ya s ha n di n o d i f i e di i o n a l u m i n u mm u di si n c i e a s e d o x a l i ca c i da n dc i t r i ca c i dc a np r o m o t et h ed i s s o l u t i o no fi r o na n d a l u m i m i mi nt h es u r f a c e so fm o d i f i e di 1 o n a l u m i m l mm u d ，i r o na 1 1 d a l u m i n u mi nt h es u l l f a c e so fm o d i f i e dr e dn m dc a nd i s s o l v ew i t ht h e c o n d i t i o no fc i t r i ca c i d ，b yn o tw i t ho x a l i ca c i d t h ed o mc a nr a i s et h e v i i o d i f i e di r o n a l u m i n u m p h o s p h a t e d i s s o l v i n g 目錄 目錄 摘要i a b s t r a c t 。v 第一章緒論1 1 1 白洋淀概況l 1 2 水體富營(yíng)養(yǎng)化的基本概念及危害1 1 3 磷的主要賦存形態(tài)2 1 3 1 水體中磷的存在形式2 1 3 2 磷在沉積物中的主要形態(tài)及分級(jí)方法3 1 4 解磷菌的研究進(jìn)展6 1 5 水中磷吸附及其主要影響因素6 第二章府河主要理化性質(zhì)及磷濃度形態(tài)分布特征9 2 1 材料和方法9 2 1 1 樣品的采集9 2 1 2 分析方法lo 2 2 結(jié)果與討論1 3 2 2 1 府河水體d o 和t o c 的時(shí)空分布特征1 3 2 2 2 溶解性有機(jī)質(zhì)分析15 2 2 3 水體中磷元素的時(shí)空分析2 0 2 2 4 水體中磷元素的相關(guān)性分析2 2 2 2 5 沉積物中磷元素的時(shí)空分布2 3 2 2 6 沉積物中不同形態(tài)磷的相關(guān)性分析2 6 2 3 小結(jié)2 7 第三章府河微生物的分布及溶磷菌的種類(lèi)2 9 3 1 材料和方法2 9 3 1 1 培養(yǎng)基及試劑2 9 3 1 2 菌落的計(jì)數(shù)方法2 9 3 1 3 解磷菌的p c r 分析2 9 3 2 結(jié)果與討論3 0 3 2 1 水體中的總菌數(shù)3 0 3 2 2 沉積物中的微生物分析3 2 3 2 3 沉積物中溶磷菌的計(jì)數(shù)分析3 4 3 2 4 溶磷菌的p c r 分析3 5 3 3 小結(jié)3 6 i x x 萌器荔愛(ài)2 菇囊赫赫、矗箍蓐礎(chǔ)# 螂姑善磊；榭i 巍矗再。“巍彝j 騷磷? 然g 描? 巍馘謄i 镕= 纛1 糍笛$ y # 禹蕊馘搿i u 群l 赫彘蠡諺蠢靜新* 端j 蕊舒穗罐z 一瓤赫j # j 甓玨端勰辯糍讒靜舅瓣。a 耪猖擻黧= f 掣搿目酬州 飚；黼 譬。4 姹 _ - d 二f 一一z 女一m 一_ 曩一一一，。! 一“一_ 一。一一? “t 一，1 。_ 一- ，- 。一1 2 t 目錄 c0 n t e n t s a b s t r a c t 。i c h a p t e r1i n t r o d u c t i o n 。1 1 1b a i y a i l g d i a i lo v e r v i e w 1 1 2t h ec o n c 印ta n dd 鋤a g eo f 吼l t l o p h i c a t i o n 1 1 3t h em a i nf o 衄o f p h o s p h o m s 2 1 3 1e x i s t i n gf o m so f p h o s p h o m si i lw a t e r 2 1 3 2p h o s p h o n l sf o 曲si ns e d i i i l 耐sa n dn l ed a s s i f i c a t i o n 3 1 4p r o g r e s so np h o s p h a t e - d i s s o l v i n gb a c t e r i a 6 1 5a d s o 印t i o no f p h o s p ha _ t e 鋤dm a i l lf a c t o r s 6 c h a p t e r 2d i s t r i b u t i o no fp h o s p h a t ea n dp h y s i c a la n dc h e m i c a l p r o p e r t i e so ff ur i v e r 9 2 1m a t e r i a l s 砌m 幽d s 9 2 1 1s 鋤p l ec o l l e c h o n 9 2 1 2a n ，s i s 1 0 2 2r e s u l t sa 1 1 dd i s c u s s i o n 1 3 2 2 1t h ed i s t r 慨t i o no f d oa n dt o c 1 3 2 2 2d o m a n a l y s i s 1 5 2 2 3t h ed i s 劬u t i o no f p h o s p h a t ei i lw a t e r 2 0 2 2 4c o 玎e l a t i o na n d 砸n c i p a lc o m p o n 髓ta i l a l y s i so f p h o s p h a t ei nw a t e r 2 2 2 2 5t l l ed i s 劬u t i o no f p h o s p h a t ei i ls 礎(chǔ)m e n t 2 3 2 2 6c o 仃e l a t i o na n d 研n c i p a lc o m p o n 鉍t 肌a l y s i so f p h o s p h a t ei ns e d i m e n t 2 6 2 3s 1 1 l l l m a r y 2 7 c h a p t e r3t h ed i s t r i b u t i o n o fm i c r o b i o l o g i c a la n dt h et y p eo f p h o s p h a t e d i s s o l v i n gb a c t e r i a 。2 9 3 1m a t e r i a l sa r l dm e t h o d s 2 9 3 1 1m e d i aa n dr e a g e m s 2 9 3 1 2c o l o n yc o u n t i n gm e m o d 2 9 3 1 3p c r 姐a l y s i so f p h o s i ，h a t e - d i s s o l v i n g b a c t 耐a 2 9 3 2r e s u l t sa n dd i s c u s s i o n 3 0 3 2 1t h et o t a l 塒】m b e ro f b a c t e r i ai nw a t e r 3 0 3 2 2m i c r o b i o l o 垂c a l 孤a l y s i so fs e d i m e i i t s 3 2 3 2 3t h ec o u n to f p h o s p h a t e - d i s s 0 1 v i n gb a c t e r i a 3 4 3 2 4p c r a n a l y s i so f p h o s p h a t e d i s s o l v i n gb a c t e r i a 3 5 3 3s 1 1 1 姍a r y 3 6 i m a t e n a l s 5 0 4 2 5d o m0 nm e a d s o 印t i o no fp h o s p h o m sm o d i f i e dm a t e r i a l s 5 5 4 3s u l 功【i l a r y 5 8 c h a p t e r5c o n c l u s i o n 61 r e f e r e n c e s 。6 3 a c l 【n o w l e d g e m e n t s 6 7 a c h i e v e m e n ta n da c a d e m i cp a p e r s 。6 9 b r i e fi n t r o d u c t i o no fa u t h o ra n d s u p e r 、，i s o r 。71 x i i 溶解氧 由校準(zhǔn)曲線(xiàn)查得的磷的含量 水樣體積( m l ) 鈣結(jié)合態(tài)磷 無(wú)機(jī)磷 有機(jī)磷 總有機(jī)碳 三維熒光光譜 菌落形成單位 有機(jī)溶磷菌 無(wú)機(jī)溶磷菌 樣品投加量( 曲 磷溶液體積( l ) 磷溶液初始濃度( m l ) 吸附平衡時(shí)水中剩余的磷濃度( m l ) 吸附t 小時(shí)后樣品對(duì)磷的吸附量 溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量濃度 吸附作用時(shí)間 一級(jí)動(dòng)力學(xué)速率常數(shù) 與初始質(zhì)量濃度有關(guān)的常數(shù) 準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)速率常數(shù) m y 口 眥 剛 唧 啪 鵬 w v m c 。 h a b 北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文 x 吸附平衡時(shí)單位吸附量m g 理論單層飽和吸附量m g 平衡常數(shù)1 m g 相關(guān)系數(shù) 并。睨嗡： 諾i * 笛。漱：攔e 潞女鍛麟；t i 糯# 徽 二一二2 二= = 二= = 二o _ _ = = 二- 釜塵二。學(xué)j 第一章緒論 1 1 白洋淀概況 第一章緒論 白洋淀是中國(guó)海河平原上最大的湖泊，位于河北省中部，地處北緯 3 8 0 4 3 3 9 0 0 2 ，東經(jīng)1 1 5 0 3 8 1 1 6 0 0 7 。東接任丘、雄縣，西鄰清苑、徐水，南連 高陽(yáng)，北接容城?？偯娣e3 6 6 平方公里( 水面大沽高程1 0 5 米) ，現(xiàn)有大小淀 泊1 4 3 個(gè)，其中以白洋淀、燒車(chē)淀、羊角淀、池魚(yú)淀、后塘淀等較大【l 】。其中 8 5 的水域在安新縣境內(nèi)，幾乎占安新縣總面積的二分之一。淀區(qū)地勢(shì)自西 北向東南傾斜，自然坡度為1 ：7 0 0 0 ，海撥( 大沽) 高程高度7 9 米。屬于 東部季風(fēng)區(qū)暖溫帶半干旱區(qū)，大陸性氣候特點(diǎn)顯著。四季分明，春旱少雨， 夏濕多雨，秋高氣爽，冬寒少雪。平均氣溫1 2 1o c ，日照2 6 3 8 3 小時(shí)。無(wú) 霜期2 0 3 天。平均降水量5 5 2 2 7 毫米。自洋淀總流域面積3 1 1 9 9 平方公里。 占大清河水系流域總面積的9 6 1 3 。匯集了從南、西北三面流來(lái)的唐河、 府河、漕河、拒馬河等九條河水，然后從淀泊東面經(jīng)趙王新河、大清河匯 入海河。 近年來(lái)隨著自洋淀流域工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展及附近居民活動(dòng)的加劇，大 量的工農(nóng)業(yè)廢水和生活污水排放入淀區(qū)，使白洋淀淀區(qū)受到嚴(yán)重的污染， 部分污染物嚴(yán)重超標(biāo)。尤其是氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)持續(xù)增高，使得白洋淀的 存在和發(fā)展面臨巨大的威脅。據(jù)相關(guān)資料表明，目前白洋淀水質(zhì)基本屬于 i 類(lèi)之間，污染較為嚴(yán)重【2 1 。 府河是白洋淀最大的入淀河流，發(fā)源于保定市的一畝泉，全長(zhǎng)4 5k m ， 流經(jīng)保定市區(qū)，原是保定市主要地表水源和白洋淀淀區(qū)重要源頭之一?，F(xiàn) 代化工農(nóng)業(yè)發(fā)展之前，府河常年流水，水量豐富，水質(zhì)清澈，有大量的水 生動(dòng)植物生長(zhǎng)，是白洋淀經(jīng)濟(jì)魚(yú)類(lèi)的產(chǎn)卵場(chǎng)所。然而，隨著近年來(lái)保定地 區(qū)的現(xiàn)代化工業(yè)和農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，工業(yè)廢水和生活污水的排放量逐年增 加，使得府河水質(zhì)逐年惡化。而這些污染物通過(guò)府河直接排入白洋淀，對(duì) 淀區(qū)內(nèi)的水質(zhì)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。實(shí)際上府河已多年沒(méi)有天然徑流，全部為上 游污水，入淀的安州斷面水質(zhì)連地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)( g b 3 8 3 8 2 0 0 2 ) v 類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)都未達(dá)到。 1 2 水體富營(yíng)養(yǎng)化的基本概念及危害 水體富營(yíng)養(yǎng)化( e u t r o p h i c a t i o n ) 是指氮、磷及其它無(wú)機(jī)鹽等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) 大量輸入水庫(kù)、湖泊、河口、海灣等相對(duì)封閉、水流緩慢的水體后，水體 l 磷作為大多數(shù)湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的限制性元素，越來(lái)越成為研究富營(yíng)養(yǎng)化 時(shí)所考慮的焦點(diǎn)問(wèn)題。一般認(rèn)為當(dāng)水體中磷濃度在o 0 2 m l 以上時(shí)，對(duì)水 體的富營(yíng)養(yǎng)化形成明顯的促進(jìn)作用【1 1 1 。磷是影響初級(jí)生產(chǎn)力的主要營(yíng)養(yǎng)物 質(zhì)，在水生生態(tài)系統(tǒng)中磷可以以有機(jī)磷，溶解性無(wú)機(jī)磷和不溶性無(wú)機(jī)磷等 多種形式存在。其中溶解性無(wú)機(jī)磷能被浮游植物直接吸收利用，能有效的 影響初級(jí)生產(chǎn)力。它的主要存在形式是正磷酸鹽離子，根據(jù)磷酸鹽的電離 平衡方程可知，在正常水體p h 條件下，溶解性磷的主要以h p 0 4 2 形式存 在【1 2 】。在水體中經(jīng)常發(fā)生顆粒固相的磷溶解釋放過(guò)程和顆粒固相吸附溶解 磷的過(guò)程。因此水體中磷的實(shí)際存在形式較復(fù)雜。 2 第一章緒論 水中磷的來(lái)源按進(jìn)入途徑可分為內(nèi)源性磷和外源性磷【l3 1 ，外源性磷主 要來(lái)源于肥料、農(nóng)業(yè)廢棄物、工業(yè)廢水和城市污水中的含磷化合物等。內(nèi) 源性磷主要包括匯中沉積物釋放和生物降解磷。在一定條件下，沉積物中 的營(yíng)養(yǎng)鹽可能成為湖泊水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化的主導(dǎo)因子【1 4 1 ，同時(shí)沉積物中含磷物 質(zhì)的組份形態(tài)【l5 】也是影響水體富營(yíng)養(yǎng)化的重要因素，另外，微生物在水體 或沉積物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的生物地球化學(xué)循環(huán)過(guò)程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用 【1 6 1 7 】。它不僅需要吸收利用水體中的溶解態(tài)磷，而且解磷菌可將沉積物中 的不溶磷分解成溶解態(tài)磷，從而增加水體中的磷含量。 水體中的磷，特別是可溶性正磷酸鹽能很快地被藻類(lèi)等植物吸收，通過(guò) 食物鏈逐級(jí)傳遞，生成顆粒有機(jī)磷。動(dòng)、植物死亡后，殘?bào)w分散，磷又進(jìn)入 循環(huán)。進(jìn)入水體中的磷，有一部分可能直接沉積于深水底泥，從此不參加這 一生態(tài)循環(huán)。磷在水體中的循環(huán)存在一下幾種形式：其一是年循環(huán)；二是完 全在富營(yíng)養(yǎng)層發(fā)生的循環(huán)；三是在一定條件下溶解性磷同浮游植物或細(xì)菌中 的磷之間的循環(huán)。t a rj l 假設(shè)了四種形態(tài)的磷循環(huán)模型：圖中，d o p 表示 溶解性有機(jī)磷；p p 表示顆粒態(tài)磷；d i p 表示可溶性無(wú)機(jī)磷；p o l y p 表示多聚磷 酸鹽。 p o l y p t 上 圖1 1 四種形態(tài)的磷循環(huán)模型 f i 9 1 - 11 1 1 ec i i u l a t i o nm o d e lo ff o u rf 0 徹so f p h o s p h 伽曬 1 3 2 磷在沉積物中的主要形態(tài)及分級(jí)方法 沉積物是自然水域的一個(gè)重要組成部分，是水體中磷的一個(gè)重要來(lái)源。 磷通過(guò)顆粒物吸附、沉淀、水生生物死亡沉積等方式蓄積在沉積物中，在一 定的條件下又可以從沉積物中釋放出來(lái)，為水生生物的生長(zhǎng)提供必要的營(yíng)養(yǎng) 元素，如果磷的釋放量高于水體的自?xún)裟芰Γ蜁?huì)造成或加劇水體的富營(yíng)養(yǎng) 化。 沉積物中主要有以下幾種組分的磷形態(tài)【1 8 1 9 】：( 1 ) 活性的、松散結(jié)合的 或可交換的磷組分，這部分磷易于釋放并可為水生動(dòng)植物的生長(zhǎng)所利用；( 2 ) 鐵鋁結(jié)合態(tài)磷( f c a 1 p ) 是指p 與沉積物中的鋁、鐵的氧化物或氫氧化物，如 3 北京化工大學(xué)碩上學(xué)位論文 f e ( o o h ) 等結(jié)合在一起形成的，當(dāng)沉積物- 水界面處在厭氧環(huán)境下時(shí)，該組分的 p 可以被o h 一或其它有機(jī)配體所交換，將p 釋放出來(lái)以滿(mǎn)足浮游生物生長(zhǎng)的需要， 因此活性態(tài)f e 和a l 的氧化物或氫氧化物通常被認(rèn)為是天然沉積物中吸附p 的主要 成份；( 3 ) 鈣結(jié)合態(tài)磷是指與自生磷灰石、湖泊沉積碳酸鈣以及生物成因的含磷 礦物有關(guān)的沉積磷存在形態(tài)，它可以是天然的，也可以是由巖屑形成的，同時(shí)也 可能包括與碳酸鹽結(jié)合的p 和少量可酸解的有機(jī)態(tài)p ，它是沉積物中較為穩(wěn)定的p 形態(tài)，且常常被永久地掩埋入深層沉積物中而難于被藻類(lèi)等浮游生物所利用；( 4 ) 有機(jī)磷組分相對(duì)更復(fù)雜，其主要包括酸提取有機(jī)磷( 潛在生物有效態(tài)) 和堿提取 有機(jī)磷( 相對(duì)較弱的生物可利用態(tài)) 【2 0 1 。 磷的分級(jí)提取一直是磷形態(tài)研究的重點(diǎn)問(wèn)題，已有很多研究者對(duì)沉積 物中磷的形態(tài)分級(jí)提取方法做出了研究，沉積物中不同磷形態(tài)的分級(jí)分離 步驟( 表1 1 ) 源于土壤學(xué)中相應(yīng)的方法。 表1 1 沉積物分級(jí)提取的各種方法【2 1 塒】 t a b 1 一le x t r a c t i o ns c h e m e sf o rd e t e r m i n i n gt h ef r a c t i o n so fs e d i m e n tp h o s p h o u s 方法提取劑擬提取部分缺點(diǎn) c j 法 a n h 4 c l 1 o m o l l 不穩(wěn)定n h 4 f 提 ( 1 9 5 7 年) b n h 4 f o 5 m o i l p h 8 2 性磷( 1 a b i l ep )取的 c n a o h0 1 m o l l鋁結(jié)合態(tài)磷( a 1 p ) f e p 被 d h c l0 5 m 0 1 l鐵結(jié)合態(tài)磷( f e p ) c a f 重吸 e c b d鈣結(jié)合態(tài)磷( c a p ) 附有磷酸 可還原水溶性磷鐵沉淀產(chǎn) ( r s p )生 w 法a c b d 0 2 2 1 0 1 o m o l l非磷灰?guī)r磷( n a p ) 堿質(zhì)沉積 ( 1 9 7 6 年)b n a o ho 1 m o l l物中碳酸 c h c l0 5 m o l l磷灰?guī)r磷( a p )鹽重吸 附，c b d 溶解部分 鈣磷及有 機(jī)磷 h - j 法a n h 4 c 1 1 o m o l l不穩(wěn)定性磷( 1 a b i l en h 4 c l 溶 ( 1 9 8 0 年) b n a o ho 1 m o l lp )解少量 c h c lo 5 m o l l鐵結(jié)合態(tài)磷( f e 、f e ，a 1 p a 1 p ) 4 第一章緒論 盡管沉積物中各種磷形態(tài)的分級(jí)提取方法一直備受關(guān)注，且各種磷形態(tài)的 提取方法也得到了較快的發(fā)展，但是目前常用的是淡水沉積物磷形態(tài)連續(xù)提取 的s m t 【2 5 1 協(xié)議的方法，該方法是歐洲標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試測(cè)量組織，通過(guò)選對(duì)用于湖泊沉 積物形態(tài)研究中四種最廣泛被接受的方法( w i l l i 鋤s 、h i e l t j e s - l i j k l e m a 、 5 1 5 水中磷吸附及其主要影響因素 近年來(lái)，隨著水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題變得越來(lái)越嚴(yán)重。如何控制并采取有 效措施去除水體中的磷顯得日益重要。目前國(guó)內(nèi)外常用的除磷方法主要有 沉淀法、生物除磷、吸附法等【2 引。沉淀法主要是通過(guò)向含磷廢水中投加化 學(xué)試劑，使水中的磷酸根離子生成難溶的磷酸鹽，然后進(jìn)過(guò)分離，使磷從 水體中去除。沉淀法使用的化學(xué)沉淀劑一般是鐵鹽、亞鐵鹽、鋁鹽、石灰 和鎂鹽等。沉淀法除磷效率高，出水的水質(zhì)一般能達(dá)到一級(jí)要求，在一些 發(fā)達(dá)國(guó)家得到了廣泛的應(yīng)用。美國(guó)的s o u t hs h o r e 和j o n e si s l a n d 污水處理 廠(chǎng)、挪威的o s l ow e s t 。污水處理廠(chǎng)以及瑞典的污水處理廠(chǎng)大多是采用沉淀 6 、，_ 二j 二。i _ _ 一，j - 、。 t - _ 一“_ ，u 。u ，二“h w ，如口：一。 第一章緒論 法除磷。但從運(yùn)行情況來(lái)看，沉淀法運(yùn)行成本高，后處理困難，且容易引 入其它離子造成污染等，這些因素也制約了沉淀法的進(jìn)一步發(fā)展；生物除 磷法是通過(guò)除磷微生物過(guò)量攝取廢水中的磷，以聚磷酸鹽的形式積累于細(xì) 胞內(nèi)，然后作為剩余污泥排出。生物法除磷具有經(jīng)濟(jì)、污染小等優(yōu)點(diǎn)，但 是生物法亦存在反應(yīng)速度慢、處理高濃度含磷廢水難以實(shí)現(xiàn)水質(zhì)達(dá)標(biāo)【2 9 1 、 易產(chǎn)生生物污染等缺陷。 吸附法是應(yīng)用對(duì)磷有吸附作用的材料對(duì)水體中的磷進(jìn)行吸附，以達(dá)到 除磷的目的。吸附除磷法以其設(shè)備簡(jiǎn)單、原料來(lái)源廣泛、低運(yùn)行成本等優(yōu) 勢(shì)，被認(rèn)為是高效的、普遍適用的水體除磷方法【3 們。吸附法的關(guān)鍵在于吸 附劑的選擇，目前常用的材料有沸石、硅藻土、蒙脫石、膨潤(rùn)土等天然礦 物以及粉煤灰、鋼渣等工業(yè)廢棄物。閻存仙等【”】在實(shí)驗(yàn)室以上海某電廠(chǎng)的 粉煤灰作為吸附劑對(duì)模擬含磷廢水進(jìn)行除磷研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)磷濃度為5 0 1 2 0 m l 時(shí)，粉煤灰對(duì)磷的去除率達(dá)到9 9 以上。黃玲采【3 2 】利用首鋼煉鋼廠(chǎng) 的煉鋼爐渣作為吸附劑，研究了其對(duì)磷的吸附性能，結(jié)果表明爐渣對(duì)磷有 很好的去除效果，在生活污水的含磷濃度范圍內(nèi)，其除磷率可達(dá)到9 7 以 上。 雖然很多天然吸附劑對(duì)磷具有很好的吸附效果，但其一般只適用于含 磷濃度較低的水體。隨著對(duì)吸附劑吸附除磷機(jī)理的深入研究，越來(lái)越多研 究者致力于高吸附性能材料的開(kāi)發(fā)，或者對(duì)現(xiàn)有吸附材料進(jìn)行改性以提高 其吸附能力。不同吸附材料的物理化學(xué)屬性是影響除磷的一個(gè)重要因素， 主要包括比表面積、孔隙率、粒徑分布、形態(tài)結(jié)構(gòu)等【3 3 。3 4 1 。一般情況下， 吸附材料的比表面積和孔隙率越大，吸附容量就越大。所以通過(guò)酸堿的腐 蝕作用增大吸附劑的比表面積和孔徑是提高吸附劑除磷能力的一個(gè)重要手 段。另外吸附劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)和組成也是影響吸附性能的一個(gè)重要因素，其 中決定除磷能力的關(guān)鍵因素在于吸附材料中鈣、鎂、鋁、鐵等金屬氧化物 的含量。m i c h a e ljb a k e r 等【3 5 】認(rèn)為，金屬氧化物的表面是很重要的p 0 4 3 - 吸附位。根據(jù)配位體吸附理論，p 0 4 弘可以同氧化物表面的配位基( o h 或 o h 2 ) 進(jìn)行交換而被吸持。因此增加吸附材料表面鐵鋁等金屬氧化物的含量 也是提高其吸附除磷能力的一種重要改性方法。 影響吸附劑對(duì)磷吸附