摘要
由缺氧和氮、磷超負荷引起的黑臭在全球城市河流中普遍存在。本研究采用真空壓力擺動法將活性氧裝入活性炭、阿塔酸石、磷石和莫斯科石中，開發(fā)了載氧吸附劑，并研究了其載氧能力及對黑臭水中磷酸鹽、氨氮和總氮的去除效率。結(jié)果表明，添加含氧煤柱狀活性炭（OCC）或含氧白云（OM），第一天就可以使沉積物-水界面溶解氧（DO）濃度超過6 mg·L-1 ，并可以保持高水平的氧化還原電位（ORP）（+327 mV）15天。大多數(shù)含氧吸附劑顯著降低了水中的磷酸鹽，基本上從0.27 mg·L-1降低到小于0.05 mg·L-1。添加氧負載的吸附材料后，氨氮和總氮降低50 %以上。16s RNA結(jié)果顯示，脫氯單胞菌的豐度占優(yōu)勢，氮的還原主要受微生物活性的影響。本研究的含氧吸附劑材料對城市黑臭水的快速處理具有潛在工程應用價值。
DGT實驗裝置原理圖，采樣和監(jiān)測
空白對照巖心和含氧吸附劑處理后7d內(nèi)沉積物-水界面的DO分布
DGT-P(a) 和DGT-S(b)的一維垂向分布圖
第20天空白對照(a)、OPC (b)、OCC (c)、OFec (d)、OLP (e)、OLA (f)和OM (g)處理柱中，DGT-S的二維分布。
結(jié)論
本研究提出了一種經(jīng)濟有效的方法來實現(xiàn)對黑臭水的氧化和脫氮除磷。通過在活性炭、鈍化劑和白云母中裝載氧氣，合成了幾種載氧吸附劑。這些載氧吸附劑可以顯著提高沉積物-水界面的DO水平，并大大提高上覆水體的ORP(保持在0 mV以上15天)。同時，載氧吸附劑通過物理吸附和微生物參與，降低了水體中SRP、NH4+-N和TN的濃度。在這些材料中，OFeC和OLP對磷酸鹽的吸附效率較高。負載氧吸附劑的添加改變了沉積物微生物群落，促進了硝化菌和反硝化菌的豐度。提高材料的攜氣能力和載氧吸附劑的老化是未來需要改進的關(guān)鍵技術(shù)。這些新材料可同時實現(xiàn)氧化和除污，在城市河流黑臭治理中具有良好的應用前景。
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