鋼渣處理海水中重金屬和磷酸鹽的實(shí)驗研究.pdf

1、近年來，隨著我國沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展、人口急劇增長、人類海上活動的日益增加，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)，對海洋環(huán)境、資源和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人類健康造成了嚴(yán)重威脅。其中，以重金屬含量超標(biāo)問題和因氮、磷等營養(yǎng)鹽濃度不斷增加而引起的海水富營養(yǎng)化問題尤為突出。以膠州灣為例，2007年膠州灣海域14個監(jiān)測點(diǎn)位中，劣四類海水水質(zhì)的點(diǎn)位占監(jiān)測點(diǎn)

2、位數(shù)的42.8％，其主要污染物包括：活性磷酸鹽、無機(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)過程產(chǎn)生的廢物，又是一種放錯地方的資源。近年來，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)報道日益增多，在解決鋼渣污染環(huán)境的同時，有效地實(shí)現(xiàn)了廢物再利用，推

3、動了鋼鐵行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。一些發(fā)達(dá)國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，治理污染嚴(yán)重的封閉性海灣，取得了明顯成效。但是國內(nèi)對該領(lǐng)域的研究尚屬空白。
　　 本研究在對日本東京灣、大阪灣等國外相關(guān)資料進(jìn)行收集、分析整理的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)分析了國外利用鋼渣修復(fù)近岸海域生態(tài)環(huán)境的案例，對利用鋼渣修復(fù)國內(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、驗材料，分別對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。本研究共申請兩項國家發(fā)明專利并發(fā)表相關(guān)論文15篇。
　　 本論文共分五章：
　　 第一章介紹了國內(nèi)外海洋重金屬污染和海水富營養(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)驗材料，對鋼渣去

5、除污染海水中的重金屬進(jìn)行了實(shí)驗研究，研究結(jié)果如下：
　　 (1)利用鋼渣處理含汞海水，鋼渣對汞的去除與鋼渣投加量成正比；與鋼渣粒徑無關(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家一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
　　 (2)鋼渣對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、在鋼渣含量為5g/L、粒徑為80目(粒徑<0.18mm)的條件下，鋼渣對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海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
　　 (3)鋼渣對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，1g/L80目(粒徑<0.18mm)鋼渣對銅的去除率最高，達(dá)到98.3％，處理后海水中的銅濃度優(yōu)于一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
　　 (4)鋼渣對

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，1g/L80目(粒徑<0.18mm)鋼渣對鉛的去除率最高，達(dá)到98.9％。
　　 (5)鋼渣對海水中鎘的去除效果較好，其對鎘的去除率與鋼渣投加量無關(guān)；與鋼渣粒徑成反比；當(dāng)海水中鎘濃度≤0.16mg/L時，在鋼渣含量為1g/L，粒徑為80目(粒徑<0.18mm)的條件下，鋼渣對鎘的去除率為90

8、％以上。
　　 (6)鋼渣對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、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)驗材料，對鋼渣去除富營養(yǎng)化海水中的磷酸鹽進(jìn)行了實(shí)驗研究，研究結(jié)果表明，鋼渣可以快速、有效地去除富營養(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，10g/L80目鋼渣對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)于國家一類海水水質(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海水水質(zhì)的影響，包括鋼渣對海水中重金屬濃度(汞、銅、鉛、鋅、鎘、總鉻)、營養(yǎng)鹽濃度(硝酸鹽、亞硝酸