星云湖—大型自然湖泊“泥水共治”典型案例背景星云湖，坐落于云南省玉溪市江川区北 1 km处，与抚仙湖仅一山之隔，一河相连，俗称江川海。由于湖水碧绿清澈，波光妩媚迷人，月明之夜，皎洁的月光映照湖面，如繁星闪烁，坠入湖中，晶亮如云，故而取名为星云湖。星云湖流域属典型富磷地区，丰富的磷矿资源带动了地方经济，但也因此带来了严重的污染问题，本世纪初，星云湖水质由Ⅲ类以上逐渐转变为劣Ⅴ类，湖泊营养状态也由中营养发展为富营养。 总磷问题是星云湖的＊大痛点，“十五”到“十三五”的各项规划都把解决总磷问题作为星云湖流域保护治理的重点工作，采取了环湖截污、河道整治、磷化工整治、农业结构调整、外流域补水、湖滨带修复等一系列工程措施，使得星云湖流域内入湖水体水质得到提升。但由于外源削减的滞后效应以及内源污染的释放，星云湖总磷水平依然居高不下，Phoslock®锁磷剂作为“泥水共治”技术措施，成功应用于星云湖水质提升与内源污染控制的工作中。成果Phoslock®中国团队自2018年起，从小试、中试、开放水体示范性应用到大规模应用，科学谨慎地证实了Phoslock®锁磷剂应用于星云湖的可行性。2019年至2020年，Phoslock®锁磷剂分三阶段实施，与其他工程措施一起成功实现星云湖十三五期间脱劣目标并持续向好发展，2020年初星云湖总磷含量为0.06mg/L，达到近十年较低水平，至今仍稳定保持Ⅳ-Ⅴ类水标准。由玉溪市生态环境局江川分局组织实施的Phoslock®锁磷剂降磷工程在其中发挥了重要的作用。除了水质的提升，我们还发现Phoslock®锁磷剂应用后，星云湖沉积物中磷含量发生了变化，应用区域沉积物总磷增加了31.2%，以惰性磷形态（如钙磷，残渣磷）为主，这是Phoslock®锁磷剂对水体中磷的螯合沉降以及对内源活性磷钝化产生的结果，真正实现了“泥水共治”。安全Phoslock®锁磷剂作为无机矿物产品，为一般环境物质，从组成成分上是无毒无害的，而且目前已获得了多国权威机构出具的安全认证或评估。但星云湖作为江川区的母亲湖，保障湖泊生态安全是开展一切保护和治理工作的红线，Phoslock®锁磷剂作为一项全新的技术应用于星云湖更是要面对全面的挑战。从项目前期提供各项安全性证明资料，到中期专家评审论证，再到实际应用全过程中业主委托第三方机构对全湖水质、沉积物、鱼类、浮游动物、底栖动物、水生植物等全方位多项指标进行跟踪监测，证实了Phoslock®锁磷剂的生态安全性。    智慧星云湖是目前Phoslock®锁磷剂单体应用规模极大的水体，所以如何实现在合适的投资规模下达到突出的效益是大型水体应用的新挑战。于是我们联合了星云智能流域研究中心锐思计算智能实验室专家团队，通过大数据及计算机模型模拟星云湖锁磷剂投放时空模式与降磷效益定量分析，基于星云湖三维水动力-营养盐-蓝藻与底泥内源动力学模拟模型，开发并耦合Phoslock®锁磷剂迁移模块，形成星云湖Phoslock®锁磷剂效益模拟评估计算框架，模拟Phoslock®锁磷剂在湖体中的迁移规律和对湖体总磷的降低效果，实现了全湖水质提升的目标。 结语我们认为，流域治理不是一朝一夕，一蹴而就的，需要全盘综合考量，多方齐心合力才能实现预设目标。任何一项技术都不是万能的，重要的是我们能够正确识别并利用好的技术和产品，将单项技术作为综合解决方案中的有机组成部分，才能发挥其突出的效益。我们相信，在未来Phoslock®锁磷剂还将继续为星云湖和中国水环境保护和治理事业贡献自己的力量，我们的征途是星辰大海！更多内容后续我们会一一分享，敬请期待

Phoslock®锁磷剂工程应用二十周年特辑——文献解读（11）Phoslock®锁磷剂自2000s首次参与工程应用以来，一直受到国内外广大科研工作者及水环境工作者的关注，并在国内外学术期刊发表了逾百篇学术论文。目前学者们对该技术产品的研究已经涉及除磷效果、沉积物修复、影响因素、生态安全、深度开发等多个领域。2022年，在该技术产品全球应用20周年之际，PET中国团队将针对热点关注话题，甄选文献加以解读分享，以便于广大科研工作者和水环境工作者深入了解Phoslock®锁磷剂的学术背景及差异化特性。--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------本期就湖泊中溶解性有机碳（DOC）对Phoslock®锁磷剂吸附磷酸盐（SRP）的影响，向大家分享文献如下：文章题目：磷酸盐和溶解性有机碳与镧改性膨润土（Phoslock®锁磷剂）的相互作用：对钝化湖泊中磷的指导意义发表期刊：Water Research 2021年影响因子/JCR分区：11.236/Q1 研究亮点：1.总结了Phoslock®锁磷剂的技术优势及在全球取得大规模工程应用的原因。2.研究了溶解性有机碳与磷酸盐同时存下的条件下与Phoslock®锁磷剂的竞争吸附关系。得出了其相互影响的浓度比例关系（C/P摩尔比）。3.为Phoslock®锁磷剂更好的进行工程化应用，取得更好的应用效果提供了理论基础。--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------研究背景：控磷一直是湖泊富营养化的主要修复措施之一，早期主要以金属盐为磷酸盐钝化材料，在全球应用已超过半个世纪。澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）研发的Phoslock®锁磷剂是一种非金属盐类磷酸盐钝化材料，目前已在全球200多个湖泊进行过大规模的实际应用。本文对Phoslock®锁磷剂大规模的应用进行了总结，该产品具有如下几点优势：1.镧对磷酸盐有很高的亲和力，磷酸镧的溶解度是所有稀土元素中较低的；同时，镧的配位数为12，比常规的金属元素铁和铝大一倍。2.相对于其它磷酸盐钝化材料，Phoslock®锁磷剂应用后生成的惰性产物磷酸镧在自然水体下的pH和氧化还原条件下更稳定。3.Phoslock®锁磷剂是生态安全的。研究表明Phoslock®锁磷剂对水生生物是安全的，到目前为止没有发现其对生态系统有负面影响。4.Phoslock®锁磷剂是经济高效的。镧不仅是地球上稀土元素中＊丰富的元素，而且是较便宜的稀土元素。以荷兰的Rauwbraken湖为例，使用Phoslock®锁磷剂控制湖泊内源性磷负荷成本仅为清淤费用的十分之一。Phoslock®锁磷剂的应用受碱度和溶解性有机碳的影响，使得镧的钝化效率变低，碱度的相关研究已经很多，本文主要就溶解性有机碳（DOC）对镧与磷酸盐（SRP）结合效率的影响进行研究。研究方法：在实验室用Phoslock®锁磷剂和普通膨润土作为对比研究对象，首先用X射线荧光光谱法分析其成分差异，研究所用水样采自太湖贡湖湾(31º21´23"N,119º59´35"E)，磷酸盐采用磷酸二氢钾配制，溶解性有机碳用腐殖酸配制。分别进行了吸附等温线研究、溶解性有机碳（DOC）浓度对磷酸盐吸附的函数、添加溶解性有机碳（DOC）在天然湖水样品后对磷酸盐的吸附试验、磷酸盐和DOC吸附的可逆性试验。主要结果：1.吸附等温线图1 a:磷酸盐和 DOC 的单独吸附 b:磷酸盐和DOC的共吸附结果表明在溶解性磷酸盐（SRP）低浓度范围内（SRP<10mg/L），Phoslock®锁磷剂对SRP的吸附率高达99%以上。然而Phoslock®锁磷剂对DOC的吸附率大约为40%，即使将DOC的浓度调到小于30mg/L。实验表明，当DOC的浓度低至2.5mg/L，Phoslock®锁磷剂对DOC的吸附率仍然可以保持在40%左右。在高浓度SRP、DOC条件下吸附很快达到平衡。表1 Langmuir 和 Freundlich 吸附模型的参数由表1数据可知，Langmuir吸附模型比Freundlich吸附模型更适合本吸附试验，La/P摩尔比例估计为1.23:1，略高于通过假设LaPO4理论上确定的1:1。对磷酸盐和DOC的Langmuir＊大吸附量分别为9.06mg/g 和5.31mg/g，根据吸附容量计算出来的C/P摩尔比约为1.5:1。2.在不同C/P摩尔比的DOC存在下对磷酸盐的吸附自然湖泊中C/P摩尔比远远高于根据吸附容量计算出来的1.5:1，根据文献报导，研究人员对丹麦16个湖泊的湖水和沉积物孔隙水中C/P摩尔比进行了研究，发现其比值分别高达165和70；另外有研究人员对欧洲和加拿大的18个湖泊进行了研究，发现DOC平均浓度分别为7.5和9.95mg/L，计算得C/P摩尔比为32和42。试验研究表明，Phoslock®锁磷剂吸收的磷酸盐量很大程度上取决于DOC浓度（C/P摩尔比），Phoslock®锁磷剂对磷酸盐的吸附量在C/P摩尔比在9以上会有所下降，且随比值的增加而降低。图2 不同DOC浓度下Phoslock®锁磷剂对磷酸盐的鳌合性能进一步研究，增加DOC浓度至14.21mg/L发现，DOC的存在不仅降低了SRP的吸附量（增加了残留SRP浓度），而且降低了SRP吸附过程的速率。图3 Phoslock®锁磷剂对纯水、湖水和添加DOC的湖水SRP的吸附效果3.磷酸盐和 DOC 吸附的可逆性磷酸盐一旦被Phoslock®锁磷剂吸附，基本上不被DOC解吸，而被吸附的DOC可被磷酸盐解吸，磷酸盐能优先与Phoslock®锁磷剂上的La相互作用。另外，即使Phoslock®锁磷剂磷酸盐吸附饱和后，DOC仍能被吸附，原因为:1）La的高配位能力；2）DOC的羟基通过氢键与被吸附的磷酸盐相互作用；3）DOC与未被磷酸盐占据的La位点的相互作用。图4 a:吸附了DOC的Phoslock®锁磷剂用SRP解吸 b:吸附了SRP的Phoslock®锁磷剂用DOC解吸研究结论：1.SRP和DOC与Phoslock®锁磷剂之间存在竞争吸附关系，对SRP吸附量取决于C/P摩尔比，当C/P摩尔比大于9时，对SRP的吸附量下降；当C/P摩尔比小于9时，吸附量不受DOC的浓度影响。2.吸附了SRP的Phoslock®锁磷剂不会被DOC解吸，然而吸附了DOC的Phoslock®锁磷剂会被SRP解吸，DOC重新释放到水体之中。3.当C/P摩尔比较低时，Phoslock®锁磷剂可广泛的应用于湖泊的磷污染控制中，防止水体富营养化。更多内容后续我们会一一分享，敬请期待

Phoslock®锁磷剂工程应用二十周年特辑——文献解读（10）Phoslock®锁磷剂自2000s首次参与工程应用以来，一直受到国内外广大科研工作者及水环境工作者的关注，并在国内外学术期刊发表了逾百篇学术论文。目前学者们对该技术产品的研究已经涉及除磷效果、沉积物修复、影响因素、生态安全、深度开发等多个领域。2022年，在该技术产品全球应用20周年之际，PET中国团队将针对热点关注话题，甄选文献加以解读分享，以便于广大科研工作者和水环境工作者深入了解Phoslock®锁磷剂的学术背景及差异化特性。--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------本期，延续上一期主题针对“絮凝+锁磷（Flock&Lock）组合工艺在湖库富营养化治理中的应用”向大家分享文献如下：文章题目：利用絮凝沉淀和原位钝化组合工艺控制水体富营养化发表期刊：Water Research2021年影响因子/JCR分区：11.236/Q1研究亮点：1. 在实验室受控条件及全湖尺度上进行了湖泊浊水稳态向清水稳态转变的受控试验和工程应用；2. PAC和Phoslock®锁磷剂（Flock&Lock）的组合应用有效地扼制了Rauwbraken 湖正在发展的蓝藻水华；3. 从2008年4月Flock&Lock实施后至2013年，Rauwbraken湖一直处于贫/中营养化的清水稳态。--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------研究背景：过量的营养负荷是蓝藻水华发生的主要原因，水华可能导致水体浑浊并散发恶臭，因此导致的低溶氧状态可能使鱼类死亡，蓝藻毒素也对人类和动物的健康构成威胁。根据利比希极限因子定律，藻类的生长和发育取决于那些处于小量状态的必需营养成分。这种营养成分包括氮和磷，由于磷比其它营养物质更容易降低到限制浓度，因此富营养化控制主要集中在控磷上。控制外源输入是治理水体富营养化的首要措施，减少外源磷负荷是改善水质的先决条件。然而，通常外源磷污染负荷减少后，短期内也看不到任何生态恢复迹象的响应，这主要是由于沉积物中的内源磷释放造成的。内源磷释放会将湖泊的生态恢复推迟几十年之久，因此需要采取措施来控制内源磷负荷并加速湖泊生态恢复。絮凝剂与Phoslock®锁磷剂的组合（Flock & Lock）是有效絮凝沉淀浮游植物和控磷的方法。其中，絮凝剂从上覆水中去除藻类，而Phoslock®锁磷剂作为磷酸盐螯合剂和沉积物钝化剂，可使储存在表层沉积物中的磷失活。研究对象：Rauwbraken湖位于荷兰南部，为掏挖取沙后形成的湖泊，水面面积4ha，极限水深15m，为有跃温层的深水型湖泊。该湖主要通过地下水补给，无出入流。从90年代中期开始，Rauwbraken湖蓝藻水华频频出现，终在2007年因蓝藻水华实施了4个月的封闭管理。Rauwbraken湖水质的核心问题是水体富营养化导致蓝藻水华，叶绿素a浓度极高，2008年4月，全域再次爆发蓝藻水华。为了扼制蓝藻水华和治理水体富营养化，2008年4月21日到23日，对该湖进行了Flock&Lock治理。图1  Rauwbraken湖位置示意图主要结果：1.Flock&Lock烧杯实验实验开始前，各水样的叶绿素a平均浓度为845µg/L。实验开展后两小时，对照组中大部分的蓝藻在水柱顶层富集，而在PAC和Phoslock®锁磷剂组（Flock&Lock）中，大部分蓝藻蓄积在试管底部(图2)。图2 对照组、Flock&Lock组叶绿素a浓度和浊度的变化2.Rauwbraken湖应用Flock&Lock依据烧杯试验的结果和数据，进一步制定了Rauwbraken湖Flock&Lock实施方案，并于2008年4月在该湖投加了2吨PAC和18吨Phoslock®锁磷剂，有效地抑制了蓝藻水华。治理前两年，该湖泊平均叶绿素a浓度为19.5（±36.5）μg/L，而在治理后的数年内，平均叶绿素a浓度低至3.7（± 4.5）μg/L（图3、图5）。该技术组合同时也有效地降低了水柱中总磷的浓度，从实施前的平均 169（±126）μg P/L降至实施后的14（±15）μg P/L。Flock&Lock的实施也成功将该湖由重度富营养状态转变为贫/中营养状态。从2008年4月至2013年（包括2013年），Rauwbraken湖一直维持贫/中营养的清水稳态，总磷降低到治理前的10%以下（图4、图6）。图3 2008年4/5月，Rauwbraken湖实施Flock&Lock前后叶绿素a的浓度变化图4 Rauwbraken湖治理前的水体感官 (2008年4月21日)、PAC投加后感官(2008年4月23日)、投加Phoslock®锁磷剂四天后感官(2008年4月27日)以及Phoslock®锁磷剂充分沉淀后的感官(2008年5月20日)图5 2006-2012 Rauwbraken湖叶绿素a年平均浓度的变化图6 2006-2012 Rauwbraken湖总磷年平均浓度的变化研究结论：1.单独应用低剂量的PAC（2.2和4.4mg Al/L）或Phoslock®锁磷剂（剂量为390mg/L）均不足以有效沉降蓝藻。而PAC和Phoslock®锁磷剂的（Flock&Lock）联合应用有效地絮凝沉降了蓝藻并显著提高了水体透明度。2. Flock&Lock有效地降低了Rauwbraken湖总磷的含量，从实施前的平均 169（±126）μg P/L 降至实施后的14（±15）μg P/L。3. 经过Flock&Lock的联合应用，Rauwbraken湖的营养状态由富营养状态转变为贫/中营养状态，并在此后长达5年的时间内，一直维持贫/中营养的清水稳态，水体总磷浓度降低到处理前的10%以下。--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------编外语：1. 絮凝剂与Phoslock®锁磷剂的组合工艺在国内湖库水环境修复中也有较多工程案例。本文从解决蓝藻问题的角度评估了“絮凝+锁磷”的应用效果，为以后的工程应用提供了客观、科学的理论与实践依据。2. Flock&Lock可有效降低上覆水的总磷浓度、钝化沉积物的磷释放通量，并显著降低蓝藻生物量、提升水体透明度，从而使水体富营养化得到有效缓解。3. 瓦格宁根大学科研团队对本工程进行了11年之久的跟踪监测，揭示了Rauwbraken湖11年间的水质变化及镧元素的分布情况，为Phoslock®锁磷剂的长效生态安全性提供了有力支撑。参考链接：PHOSLOCK｜工程应用二十周年特辑—文献解读（1） (qq.com)更多内容后续我们会一一分享，敬请期待

Phoslock®锁磷剂工程应用二十周年特辑——文献解读（9）Phoslock®锁磷剂自2000s首次参与工程应用以来，一直受到国内外广大科研工作者及水环境工作者的关注，并在国内外学术期刊发表了逾百篇学术论文。目前学者们对该技术产品的研究已经涉及除磷效果、沉积物修复、影响因素、生态安全、深度开发等多个领域。2022年，在该技术产品全球应用20周年之际，PET中国团队将针对热点关注话题，甄选文献加以解读分享，以便于广大科研工作者和水环境工作者深入了解Phoslock®锁磷剂的学术背景及差异化特性。--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------本期针对“絮凝+锁磷(Flock & Lock)组合工艺在湖库富营养化治理中的应用”，向大家分享文献如下：文章题目：应用“絮凝+锁磷”组合工艺对荷兰De Kuil湖进行富营养化治理发表期刊：Water Research 2021年影响因子/JCR分区：11.236/Q1  研究亮点：一、从水质变化、沉积物磷释放通量变化、水生植被盖度变化、鱼类生物量变化等多个方面综合评估了“絮凝+锁磷”组合工艺对De Kuil湖富营养化治理的贡献。二、以短期（实施1周后）、长期（实施5年后）两个时间尺度评估了“絮凝+锁磷”组合工艺对De Kuil湖富营养化治理的贡献。三、通过将Phoslock®锁磷剂浆液注入深水层的方式强化其对沉积物磷释放通量的钝化效果。图1 De Kuil湖“絮凝+锁磷”组合工艺的实施流程--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------研究背景：外源输入和内源释放会导致水体富营养化，进而引发藻类水华。因此，水环境修复和富营养化治理的首要问题是如何有效控制外源及内源污染。虽然藻类的生长和繁殖与数类营养元素相关，但在治理层面，更多的重点是控磷。正如淡水生态学家Golterman所言：“关于磷酸盐是否是藻类水华限制因素的讨论并不重要，因为磷酸盐是唯一可以很容易得到控制进而限制藻类生长的基本营养元素”。对于人工开挖的湖泊而言，内源磷释放往往是藻类生长的主要诱因(本文研究对象De Kuil湖的内源磷释放通量是外源磷输入的20倍)。清淤、疏浚等异位治理措施是治理内源污染的常用方法，但并不总是奏效。且其治理成本较高，污泥脱水及处置的成本也是如此。因此，原位治理方法得到了越来越多的青睐。此前同是荷兰的Rauwbraken湖在2008年进行的富营养化治理过程中首次采用了“絮凝+锁磷”的原位治理组合工艺，并取得了显著成效（参考链接：PHOSLOCK｜工程应用二十周年特辑—文献解读（1） (qq.com)）。本研究采用相似的组合工艺，在De Kuil湖进行了工程应用，以求验证“絮凝+锁磷”组合工艺是否能够快速有效地絮凝沉降蓝藻、降低沉积物磷释放通量、并长期抑制蓝藻生物量。    研究对象：De Kuil湖位于荷兰西南部，地理位置坐标为北纬51°37′22″，东经4°42′23″。湖泊水面面积6.7ha，总水量约268,000m3，水深约9m。该湖为掏挖取沙而后形成的人工湖，湖底地形不规则，同时具备浅水型湖泊和深水型湖泊的特性。自1992年起，De Kuil湖反复爆发藻类水华，截至本次治理（2009年）前的几年中，该湖因藻类水华屡次被迫关闭。湖泊管理部门在1997至2005年间曾试图通过局部换水缓解藻类水华，但效果不佳，随后将治理的重点放在了控制内源磷释放，因Rauwbraken湖在2008年的治理取得了显著成效，De Kuil湖的富营养化治理方案＊终确定为“絮凝+锁磷”。图2 De Kuil湖的相对位置示意图主要结果：1. 水质变化工程实施一周后，De Kuil湖水体透明度由1.5m增加至5m；叶绿素a从13±8.4μg/L下降至1.9±0.9μg/L；总磷浓度从0.15±0.19mg/L下降至0.03±0.02mg/L；正磷酸盐浓度从113±147μg/L下降至15±1μg/L。图3 “絮凝+锁磷”组合工艺实施前后的水质变化（短期监测）工程实施后的跟踪监测期长达5年，据统计，在藻类水华易发的夏季，De Kuil湖水体透明度从2.31m(1992至2009年)增加到3.12m(2009至2014年)；叶绿素a从16μg/L(1992至2008年)下降至6μg/L(2009至2014年)；总磷平均浓度从0.05mg/L(1992至2008年)下降至0.02mg/L(2009至2014年)；1m水深内的正磷酸盐平均浓度从18μg/L(1992至2009年)下降至6μg/L(2009至2014年)。图4 “絮凝+锁磷”组合工艺实施前后的水质变化（长期监测）2.沉积物磷释放通量变化工程实施后，沉积物磷释放通量从5.2±2.6mg/m2/d下降至0.4mg±0.0/m2/d；但该数值在后续年份中有所回升，其原因是低估了表层沉积物中有效磷的负荷，从而导致Phoslock®锁磷剂投加量不足。图5 “絮凝+锁磷”组合工艺实施前后沉积物磷释放通量的变化（长期监测）3.水生植被盖度变化在“絮凝+锁磷”工艺组合实施后的第一个生长季内，水生植被的覆盖面积从1185m2(2009年7月)增加到了2346m2(2009年10月)。至2020及2021年生长季结束，水生植被的覆盖面积分别增加至6292m2和7589m2。De Kuil湖完成了从以浮游藻类为优势物种的浊水型生态系统到以沉水植被为优势物种的清水型生态系统的转变。表1 “絮凝+锁磷”组合工艺实施前后水生植被覆盖面积的变化研究结论：1. 通过工程实施及长期监测，论证了“絮凝+锁磷”组合工艺可有效治理水体富营养化。为水体富营养化治理提供了新的解决思路。2. 絮凝剂与Phoslock®锁磷剂的联合应用，有效抑制了De Kuil湖蓝藻水华，将该湖从富营养状态转变为中营养状态，并通过拦截沉积物磷的释放通量将该状态稳定维持了至少6年。图6 湖体由富营养状态转变为中营养状态并维持了至少6年3. 经过治理后，De Kuil湖水质得到明显改善，蓝藻生物量大幅减少，湖泊管理部门此后未因湖泊水质问题发布禁令，“絮凝+锁磷”组合工艺发挥了卓越的社会效益。4.低估了表层沉积物中潜在有效磷的负荷是后期沉积物磷释放通量随时间逐渐增加的主要原因。--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------编外语：1、 虽然絮凝剂与Phoslock®锁磷剂的组合工艺在国内湖库水环境修复中也有较多工程案例，但对其长期监测和效果评估的科学研究较少。本文从多个尺度评估了“絮凝+锁磷”的应用效果，为以后的工程应用提供了客观、科学的理论与实践依据。2、Phoslock®锁磷剂作为内源原位修复技术的领创者，能够在显著降低上覆水磷浓度的同时，有效抑制沉积物磷的释放通量，达到“泥水共治”的效果。但科学定量是达到期望效果的重要前提，我们拥有专业的技术团队和专家学者为客户提供方案与建议。更多内容后续我们会一一分享，敬请期待

Phoslock®锁磷剂工程应用二十周年特辑——文献解读（8）Phoslock®锁磷剂自2000s首次参与工程应用以来，一直受到国内外广大科研工作者及水环境工作者的关注，并在国内外学术期刊发表了逾百篇学术论文。目前学者们对该技术产品的研究已经涉及除磷效果、沉积物修复、影响因素、生态安全、深度开发等多个领域。2022年，在该技术产品全球应用20周年之际，PET中国团队将针对热点关注话题，甄选文献加以解读分享，以便于广大科研工作者和水环境工作者深入了解Phoslock®锁磷剂的学术背景及差异化特性。--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------本期针对“Phoslock®锁磷剂在人工湿地中的应用效果”，向大家分享文献如下：文章题目：Phoslock®锁磷剂应用于复合型人工湿地中除磷的可行性研究发表期刊：Ecological Engineering 2021年影响因子/JCR分区：4.035/Q2  文献链接：https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2018.07.020 研究亮点：一、首次研究Phoslock®锁磷剂在复合型人工湿地中的应用，提出了Phoslock®锁磷剂在人工湿地中的应用场景和处理工艺。二、通过分析Phoslock®锁磷剂的Freundlich和Langmuir吸附等温线，得出了Phoslock®锁磷剂除磷的动力学模型。三、验证了Phoslock®锁磷剂应用后对水体其他水质指标是否存在影响。--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------研究背景：近年来，人工湿地污水处理技术因为其缓冲容量大、处理效果较好、工艺简单、运行费用低、兼具景观功能等优点，在国内外都受到广泛关注和应用，尤其适用于乡镇和农村生活污水处理。其技术原理是通过人工建造和控制来运行与湿地类似的生态系统，将污水有控制地分配到湿地上，使污水在湿地土壤缝隙和表面沿一定方向流动的过程中，利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用对污水进行处理。在本研究所在地波兰，只有8%的农村地区配备了下水道系统，因此小型人工湿地成为处理家庭生活污水的有效方法。但该项技术也有其固有的局限性，如易受气候条件影响，南北差异大，湿地运行后期对磷污染物去除率低等。基于此，本研究尝试将Phoslock®锁磷剂应用于人工湿地污水处理系统中，分析Phoslock®锁磷剂的除磷效率及对湿地出水其它常规指标的影响，探索Phoslock®锁磷剂对人工湿地污水处理中磷污染物去除的提升效果，提出具有更高除磷效率的处理工艺模型。研究方法：本研究分为三个阶段，每个阶段都在多个间歇式反应器中进行，如下表所示：第一阶段是评估Phoslock®锁磷剂的除磷能力，并研究混合时间对除磷效率的影响。试验采用间歇式反应器中试装置进行，以PO43--P约为15mg/L的合成污水为受试水样，在经过不同反应时间（5、10、20和30分钟，磁力搅拌1000 rpm）后，分别在0.5、1、2、3、4、24 h后取样，评价以上条件对＊终除磷效果的影响。第二阶段是吸附平衡研究，确定Phoslock®锁磷剂的Freundlich和Langmuir吸附等温线参数。本阶段在不同浓度的磷酸盐标准液中进行，PO43--P浓度设置依次为5、10、20、50和100 mg/L，在反应1 h后采样，以获得不同初始浓度下的吸附数据，得出吸附动力学模型。第三阶段以合成污水（PO43--P浓度约为 10mg/L）和来自波兰北部科尼沃（Kniewo）复合型人工湿地出水（PO43--P浓度约为4mg/L）为系统进水，采用两个间歇式反应器进行，以砾石等为填料，并种植芦苇等植物，模拟科尼沃湿地地下垂直流（SSVF）和地下水平流（SSHF）滤床，水力停留时间为48h，待系统运行稳定后开展试验。分别在5、10、30、60、120和300 min后取样，用伪二级动力学模型描述Phoslock®锁磷剂的吸附动力学。此外，还测试了其他参数（pH、电导率、颜色、浊度、TSS），以评价Phoslock®锁磷剂对出水水质的影响。主要结果：1、Phoslock®锁磷剂的吸附能力在第一阶段中，研究发现在搅拌速率一致的条件下，不同搅拌时间对除磷效果没有影响，故后续试验均采用搅拌5min后静置，再在不同时间点采样。本实验各系列的吸附效率（除末尾一个吸附容量耗尽时的结果外）均大于99%，＊后一个接近85%，整个实验吸附效率为97%。第二阶段的研究表明，PO43--P浓度较高时，吸附量超过90 mg/L，吸附容量超过9 mg/g，吸附效率为95%。初始浓度为5-100mg/L，Phoslock®锁磷剂处理后浓度为0.04-4.53mg/L。如下表所示：2、吸附动力学模型根据动力学研究可以得出，伪二级动力学模型可以较好地描述Phoslock®锁磷剂的吸附过程（如图所示），合成污水和科尼沃湿地出水吸附过程的相关系数均在0.99以上，但对合成废水的吸附效果相对于湿地出水更佳。图1 Phoslock®锁磷剂的伪二级动力学模型3、对其他物理指标的影响根据系统运行过程中pH值、电导率、TSS、色度、浊度等指标的变化情况，得出结论如下：在Phoslock®锁磷剂加入后短时间内，因为Phoslock®锁磷剂形成的膨润土悬浊液对水体感官的影响，TSS、色度和浊度（以上三个指标互相关联）均有不同程度升高，但在5h后恢复至接近正常水平，其它指标均未有明显变化。4、处理工艺设计根据Phoslock®锁磷剂的产品性质，在复合型人工湿地中既可作为湿地填料铺设于湿地滤床中，也可作为湿地出水的末端处理，本研究建议采用末端处理工艺，将Phoslock®锁磷剂过滤单元的位置设置在排水系统的前端，同时配备加药泵和搅拌器与开关系统。应用Phoslock®锁磷剂后，搅拌器搅拌5min，然后沉淀2h，处理后的出水直接进入排水系统进入地表水，同时过滤装置需要便于收集使用过的Phoslock®锁磷剂并更换新料，更换下来的材料可作为缓释磷肥料，其可循环利用的可能性作为新的研究课题，有待进一步研究（如下图所示）。图2 Phoslock®锁磷剂应用在人工湿地中的设计位置示意图研究结论：1.在人工湿地污水处理技术中，Phoslock®锁磷剂对合成污水和湿地出水中的含磷污染物都具有较高的吸附能力，但因为湿地出水成分更复杂，因此在合成污水中的除磷效果更好。2.Phoslock®锁磷剂不仅使污水中磷浓度迅速下降，而且对其它指标没有明显的影响。3.Phoslock®锁磷剂除磷单元在人工湿地处理工艺中的＊佳方式为末端处理，可将Phoslock®锁磷剂除磷单元置于排水系统前端，采用投加、搅拌、沉淀的方式进行实际应用，并根据吸附容量定期更换。--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------编外语：1、近两年我国正在加紧进行农村生活污水集中处理和城镇污水处理厂提标改造建设，其中生活污水或者污水处理厂出水经人工湿地处理后达标（提标）排放是主要措施之一，人工湿地运行中后期，滤料吸附饱和后，出水总磷达标是该项技术面临的问题之一，在此阶段采用Phoslock®锁磷剂可作为解决这一问题的途径。2、本研究中还涉及到Phoslock®锁磷剂在波兰人工湿地污水处理中使用成本及经济效益的测算，这与国内有一定的差异，Phoslock®锁磷剂在人工湿地中的应用成本与处理水量、背景磷含量、出水标准等因素密切相关，需要根据具体情况才能做出科学测算，在末端进行深度处理可在一定程度上节约使用成本，提高经济效益。3、我们希望与广大客户在人工湿地污水处理及其它应用场景中就Phoslock®锁磷剂的研究和应用加强交流，合作共赢，为我国水环境改善和水生态建设提供更多解决方案。更多内容后续我们会一一分享，敬请期待

Phoslock®锁磷剂工程应用二十周年特辑——文献解读（7）Phoslock®锁磷剂自2000s首次参与工程应用以来，一直受到国内外广大科研工作者及水环境工作者的关注，并在国内外学术期刊发表了逾百篇学术论文。目前学者们对该技术产品的研究已经涉及除磷效果、沉积物修复、影响因素、生态安全、深度开发等多个领域。2022年，在该技术产品全球应用20周年之际，PET中国团队将针对热点关注话题，甄选文献加以解读分享，以便于广大科研工作者和水环境工作者深入了解Phoslock®锁磷剂的学术背景及差异化特性。--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------本期针对Phoslock®锁磷剂在原位修复中的控磷机理，向大家分享文献如下：文章题目：惰性层：应用镧改性膨润土（Phoslock®锁磷剂）钝化沉积物磷的关键发表期刊：Chemical Engineering Journal 2021年影响因子/JCR分区：13.273 /Q1 文献链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894717307805?via%3Dihub 研究亮点：一、首次通过高分辨率技术分析来表征应用Phoslock®锁磷剂进行沉积物修复过程中磷的变化；二、间隙水中的活性磷和弱吸附态磷含量随着Phoslock®锁磷剂钝化层覆盖时间的延长而降低；三、应用Phoslock®锁磷剂20天后，表层沉积物形成磷浓度极低的惰性层。表层10mm惰性层的磷去除率在第45天达到95%，钝化效果理想。--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------研究背景：沉积物磷的释放，被认为是诱发水体富营养化和导致藻类水华的关键因素。因此，开发有效控制内源磷释放方法的需求迫切。地质工程技术是一种很有前景的控磷技术，其原理是通过鏊合、钝化来控制沉积物中磷的释放。目前有数类材料应用于沉积物控磷，其中澳大利亚联邦科学与工业研究组织研发的Phoslock®锁磷剂取得了杰出的效果。以往的研究表明，间隙水中溶解性活性磷和弱吸附态磷的浓度存在明显的时空异质性。本文通过高分辨透析技术和扩散梯度薄膜方法研究应用Phoslock®锁磷剂后间隙水中溶解性活性磷和弱吸附态磷的空间变化。研究对象：沉积物样品取自南淝河入巢湖的入湖口，经0.6mm的筛网筛分后混匀装填到管内形成15cm的泥柱。将过滤后的上覆水缓慢注入管中，形成12cm厚的水层。再在25℃的水浴锅中存放两个月，样品准备完成。Phoslock®锁磷剂的投加倍比设定为200:1 (Phoslock/可释放磷)，取样监测时间设定为10,20,30,45,60,80和110天。图1 DGT方法的理论示意图和装置结构主要结论：1、水柱中溶解性活性磷的变化对照组水柱中溶解性活性磷的本底值为0.90mg/L，实验组水柱中的溶解性活性磷在第10天降至0.005mg/L。然而在实验后期该数值有所回升，在第80天和第110天的测试中上升至0.021 mg/L（可能与底部厌氧环境有关），经计算实验组溶解性活性磷的平均去除率为98.64%。图2 水柱中SRP的变化过程2、沉积物中磷形态变化应用Phoslock®锁磷剂前，沉积物中磷主要的组分为易释放的铁结合态磷（BD-P）和有机态磷（NaOH-nrP），占总磷含量的86%。可释放磷（Pmob）含量为1.39mg/g，占总磷的54%。应用后铁结合态从55%降至24%，有机态磷从31%降至21%。而稳定不易释放的钙结合态磷（HCl-P）和残渣磷（Res-P）的比例分别从4.9%和1.8%增加到46%和3.2%。沉积物表层15mm可释放磷从占总磷的60%降至30%。图3 应用Phoslock®锁磷剂后沉积物P形态的变化过程3、孔隙水中溶解性活性磷和弱吸附态磷浓度的变化应用Phoslock®锁磷剂前，从泥水界面至沉积物35mm到36mm深处，溶解性活性磷和弱吸附态磷的浓度显著递增，然后该数值小幅浮动直到沉积物底部。应用Phoslock®锁磷剂后，溶解性活性磷和弱吸附态磷的浓度随钝化层覆盖时间的延长而下降。图4 应用Phoslock®锁磷剂后沉积物不同深度溶解性活性磷和弱吸附态磷随时间的浓度变化过程二维DGT与上述结果表现出相同的趋势：图5 应用Phoslock®锁磷剂后上覆水-沉积物剖面中弱吸附态磷浓度的二维变化过程研究结论：1、应用Phoslock®锁磷剂后，沉积物表层30mm中的磷发生了从弱结合态磷到镧结合态磷的转变。2、应用Phoslock®锁磷剂后，水柱中的溶解性活性磷在实验开展后的第110天稳定在0.02mg/L，同时，溶解性活性磷和弱吸附态磷的浓度随钝化层覆盖时间的延长而下降。3、实验开展后的第20天，间隙水溶解性活性磷和弱吸附态磷浓度在沉积物垂直分布上出现明显的分层现象，这意味着在沉积物表面形成了一个惰性层（其下方是活性层），惰性层中的溶解性活性磷和弱吸附态磷浓度随时间持续下降，并在第45天达到稳定，此时，惰性层的厚度为10mm。形成一定厚度（本研究中为10 mm）的惰性层是维持Phoslock®锁磷剂钝化效率的关键。图6 Phoslock®锁磷剂沉积物钝化过程图解------------------------------------------------------------------------------------------------------------------编外语：1、本研究在实验室模拟了自然水体中沉积物泥水界面，并用Phoslock®锁磷剂进行了沉积物修复实验，揭示了Phoslock®锁磷剂控制沉积物中磷释放的机理，并提出了“惰性层”对沉积物钝化的关键作用。2、Phoslock®锁磷剂在控制沉积物磷释放方面的工程应用案例丰富，且均取得了良好效果，为今后的研究和应用提供了诸多借鉴。更多内容后续我们会一一分享，敬请期待