鋼渣處理海水中重金屬和磷酸鹽的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著我國(guó)沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展、人口急劇增長(zhǎng)、人類(lèi)海上活動(dòng)的日益增加，城市污水及廢物大量排海、近岸海域承納的化學(xué)污染物總量不斷增加，導(dǎo)致我國(guó)近岸海域環(huán)境質(zhì)量逐年下降，部分海域生態(tài)環(huán)境已處于亞健康或不健康狀態(tài)，對(duì)海洋環(huán)境、資源和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人類(lèi)健康造成了嚴(yán)重威脅。其中，以重金屬含量超標(biāo)問(wèn)題和因氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽濃度不斷增加而引起的海水富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題尤為突出。以膠州灣為例，2007年膠州灣海域14個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位中，劣四類(lèi)海水水質(zhì)的點(diǎn)位占監(jiān)測(cè)點(diǎn)

2、位數(shù)的42.8％，其主要污染物包括：活性磷酸鹽、無(wú)機(jī)氮以及COD等。此外，含重金屬污染物排入膠州灣后，由于海水的影響而快速沉積并在近岸沉積物中富集，同時(shí)膠州灣內(nèi)底質(zhì)中的重金屬由于漲落潮及灣內(nèi)環(huán)流等水動(dòng)力作用發(fā)生再次遷移，導(dǎo)致膠州灣污染加劇。
　　 鋼渣既是鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的廢物，又是一種放錯(cuò)地方的資源。近年來(lái)，利用鋼渣處理工業(yè)廢水中銅、鉛、砷等重金屬及磷酸鹽的相關(guān)報(bào)道日益增多，在解決鋼渣污染環(huán)境的同時(shí)，有效地實(shí)現(xiàn)了廢物再利用，推

3、動(dòng)了鋼鐵行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。一些發(fā)達(dá)國(guó)家采用高爐渣和鋼渣作為重度污染海域的覆砂材料和人工藻礁材料，建設(shè)人工藻場(chǎng)，治理污染嚴(yán)重的封閉性海灣，取得了明顯成效。但是國(guó)內(nèi)對(duì)該領(lǐng)域的研究尚屬空白。
　　 本研究在對(duì)日本東京灣、大阪灣等國(guó)外相關(guān)資料進(jìn)行收集、分析整理的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)分析了國(guó)外利用鋼渣修復(fù)近岸海域生態(tài)環(huán)境的案例，對(duì)利用鋼渣修復(fù)國(guó)內(nèi)海洋生態(tài)環(huán)境的可行性進(jìn)行了理論分析。本研究采用青島鋼鐵控股集團(tuán)有限責(zé)任公司提供的鋼渣和膠州灣海水作為實(shí)

4、驗(yàn)材料，分別對(duì)鋼渣處理污染海水中的汞、砷、銅、鉛、鎘、總鉻等重金屬，鋼渣處理富營(yíng)養(yǎng)化海水中的磷酸鹽以及鋼渣在海水中的溶出行為進(jìn)行了研究。本研究共申請(qǐng)兩項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利并發(fā)表相關(guān)論文15篇。
　　 本論文共分五章：
　　 第一章介紹了國(guó)內(nèi)外海洋重金屬污染和海水富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象的成因及危害，分析了目前鋼渣在污染治理中的應(yīng)用，論述了本研究的目的和意義，提出了研究的主要內(nèi)容；
　　 第二章以鋼渣、膠州灣海水為實(shí)驗(yàn)材料，對(duì)鋼渣去

5、除污染海水中的重金屬進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，研究結(jié)果如下：
　　 (1)利用鋼渣處理含汞海水，鋼渣對(duì)汞的去除與鋼渣投加量成正比；與鋼渣粒徑無(wú)關(guān)；投加5g/L80目鋼渣處理含汞海水，處理后汞濃度由0.5μg/L降低至0.047μg/L，處理率達(dá)到90.6％，處理后海水中的汞濃度符合國(guó)家一類(lèi)海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
　　 (2)鋼渣對(duì)海水中砷的去除率與鋼渣投加量成正比；與鋼渣粒徑成反比；鋼渣對(duì)不同濃度砷均具有較好的去除效果。當(dāng)海水中的砷濃度≤

6、0.16mg/L時(shí)、在鋼渣含量為5g/L、粒徑為80目(粒徑<0.18mm)的條件下，鋼渣對(duì)海水中砷的去除率均在90％以上，處理后海水中的砷濃度符合一類(lèi)海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
　　 (3)鋼渣對(duì)海水中銅的去除率與鋼渣投加量、鋼渣粒徑和海水中的銅濃度均成反比。當(dāng)海水中銅濃度為0.125mg/L時(shí)，1g/L80目(粒徑<0.18mm)鋼渣對(duì)銅的去除率最高，達(dá)到98.3％，處理后海水中的銅濃度優(yōu)于一類(lèi)海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
　　 (4)鋼渣對(duì)

7、海水中鉛的去除率與鋼渣投加量和鋼渣粒徑成反比；鋼渣對(duì)不同濃度鉛均具有較好的去除效果，去除率均在98％以上。當(dāng)海水中鉛濃度為0.4mg/L時(shí)，1g/L80目(粒徑<0.18mm)鋼渣對(duì)鉛的去除率最高，達(dá)到98.9％。
　　 (5)鋼渣對(duì)海水中鎘的去除效果較好，其對(duì)鎘的去除率與鋼渣投加量無(wú)關(guān)；與鋼渣粒徑成反比；當(dāng)海水中鎘濃度≤0.16mg/L時(shí)，在鋼渣含量為1g/L，粒徑為80目(粒徑<0.18mm)的條件下，鋼渣對(duì)鎘的去除率為90

8、％以上。
　　 (6)鋼渣對(duì)海水中總鉻的去除率與鋼渣投加量成正比；與鋼渣粒徑成反比；與總鉻濃度成正比。當(dāng)海水的總鉻濃度≤2.0mg/L時(shí)、鋼渣含量為100g/L、粒徑為80目(粒徑<0.18mm)的前提下，隨著海水中總鉻濃度升高，鋼渣對(duì)總鉻的去除率也隨之升高。
　　 第三章以鋼渣、膠州灣海水為實(shí)驗(yàn)材料，對(duì)鋼渣去除富營(yíng)養(yǎng)化海水中的磷酸鹽進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，研究結(jié)果表明，鋼渣可以快速、有效地去除富營(yíng)養(yǎng)化海水中的磷酸鹽，當(dāng)海水中磷

9、酸鹽濃度為0.2mg/L時(shí)，10g/L80目鋼渣對(duì)海水中磷酸鹽的去除率最高，達(dá)到97.9％，處理后海水中磷酸鹽濃度優(yōu)于國(guó)家一類(lèi)海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)海水中磷酸鹽濃度≤0.8mg/L、鋼渣含量為10g/L、粒徑為80目(粒徑<0.18mm)的前提下，隨著海水的磷酸鹽濃度升高，鋼渣對(duì)海水中的磷酸鹽的去除率也隨之升高。
　　 第四章分析了鋼渣對(duì)海水水質(zhì)的影響，包括鋼渣對(duì)海水中重金屬濃度(汞、銅、鉛、鋅、鎘、總鉻)、營(yíng)養(yǎng)鹽濃度(硝酸鹽、亞硝酸