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沉積物采樣器DGT：用新型含氧吸附劑有效去除黑臭水中的氮和磷
摘要
由缺氧和氮、磷超負(fù)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(fù)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(yīng)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(jì)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(fù)載氧吸附劑的添加改變了沉積物微生物群落，促進(jìn)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(jìn)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(yīng)用前景。
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