發(fā)布時(shí)間：2020-10-23 18:26

　　 四川省是磷化工產(chǎn)業(yè)高度發(fā)達(dá)地區(qū),德陽(yáng)和自貢等城市堆放有大量磷石膏。在風(fēng)化及降雨等作用下磷石膏中的磷和氟進(jìn)入土壤環(huán)境,并通過(guò)滲漏進(jìn)入含水層,使地下水受到污染,一方面可形成高氟水體;另一方面部分受磷污染的地下水體通過(guò)高滲性的含水層補(bǔ)給地表水體,加劇水體的富營(yíng)養(yǎng)化。磷和氟作為常見的無(wú)機(jī)污染物質(zhì),在磷石膏中含量較高,容易流失。本課題首先對(duì)磷石膏堆場(chǎng)區(qū)域地表水、地下水和土壤中的磷和氟進(jìn)行調(diào)查;其次,通過(guò)室內(nèi)批試驗(yàn),對(duì)磷石膏樣品進(jìn)行浸出,并考察溫度、堆場(chǎng)年齡、浸提劑pH、磷石膏粒徑等因素對(duì)磷、氟釋放的影響;然后,通過(guò)滲流柱模擬磷在地下水中的遷移過(guò)程,摸清污染液濃度、地下水pH值和含水層介質(zhì)粒徑對(duì)磷的遷移能力的影響,探究砂柱對(duì)淋濾液中磷的阻滯作用和截留機(jī)理;最后,建立磷在模擬含水層中的遷移模型,并探究其可信度,并對(duì)實(shí)際場(chǎng)地進(jìn)行預(yù)測(cè)。(1)調(diào)查區(qū)磷石膏堆場(chǎng)周邊的地表水體、地下水和土壤中磷超標(biāo)率分別為83.3%、57.1%和87.5%,氟超標(biāo)率分別為25.0%、21.4%和75.0%,表明水土環(huán)境均受到不同程度的磷、氟污染;通過(guò)特征污染物來(lái)源和分布特征分析,證明磷石膏堆場(chǎng)可能是該區(qū)域地下水磷、氟污染的重要來(lái)源之一。(2)磷石膏浸出液中主要含有SO_4~(2–)、PO_4~(3–)、F~-等陰離子和Ca~(2+)、Mg~(2+)、Al~(3+)和Zn~(2+)等金屬離子,是一種較為復(fù)雜的強(qiáng)酸性液體(pH=3.5±0.5)。在水土比為10:1~3000:1范圍內(nèi),新舊磷石膏的磷釋放量范圍分別為0.113~2.14mg/g和0.036~1.09mg/g,氟釋放量范圍分別為0.11~1.33mg/g和0.04~0.77mg/g。溫度升高和pH降低均有利于磷和氟的釋放;而磷石膏粒徑越大,堆放時(shí)間越短,磷和氟的釋放量越大。(3)石英砂對(duì)磷的吸附過(guò)程與準(zhǔn)一級(jí)和準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程的擬合程度良好,與Henry等溫吸附模型的擬合R~2值為0.939,分配系數(shù)k_d為62.846 ml/g,說(shuō)明是復(fù)合吸附作用。當(dāng)污染液有限輸入砂柱中,48cm范圍內(nèi),各位置的磷濃度均衰減至0需要48h,且不同條件下最末端出水孔的峰值相對(duì)濃度均大于0.1。同時(shí),介質(zhì)粒徑越大、進(jìn)水污染液的濃度越高、地下水的pH值越大,不同出水孔的磷相對(duì)濃度峰值越高,峰值出現(xiàn)時(shí)刻越晚,表明砂柱對(duì)磷的阻滯作用變小,遷移能力加強(qiáng)。(4)當(dāng)輸入一定量的實(shí)際磷石膏淋濾液時(shí),磷在砂柱中僅能遷移至32cm處,且各位置的峰值濃度相對(duì)模擬污染液較小。這表明實(shí)際磷石膏淋濾液在地下水介質(zhì)中的衰減過(guò)程較快,截留作用更大,主要是由于淋濾液中有大量的Ca~(2+)和PO_4~(3–),與石英砂表面的羥基官能團(tuán)接觸后,可形成羥基磷灰石沉淀,降低磷的遷移性能(5)依據(jù)含水層介質(zhì)對(duì)磷的吸附作用構(gòu)建了磷在模擬含水層中的一維遷移模型,并通過(guò)吸附柱法得到磷在模擬含水層中的阻滯系數(shù)(R_2=1.85)。砂柱不同位置磷濃度的模擬值和實(shí)測(cè)值變化趨勢(shì)基本一致,砂柱各孔位的峰值出現(xiàn)時(shí)刻均為1h、1h、3h、3h、5h,同一時(shí)間距離對(duì)應(yīng)的濃度值也吻合良好,偏差范圍為0~20.5%。對(duì)某磷石膏堆場(chǎng)進(jìn)行磷在地下水中的遷移預(yù)測(cè),發(fā)現(xiàn)在磷石膏堆場(chǎng)發(fā)生泄露事故后,假設(shè)淋濾液磷濃度為200mg/L,在200m范圍內(nèi),磷濃度需要接近2500d才能衰減至0;而在800d內(nèi),磷對(duì)地下水水流水平方向的污染范圍約為160m。因此,淋濾液的泄露事故會(huì)對(duì)周邊地下水和地表水系造成范圍較大且長(zhǎng)久的磷污染。
【學(xué)位單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：X523
【部分圖文】：

放量已達(dá) 5000×104t 左右，累計(jì)堆存量超過(guò) 3×108t（高璐陽(yáng)，累積堆放總量已達(dá) 56 億噸，并且以 1.1 億～1.5 億噸/年的速度～2040 年這段期間預(yù)測(cè)將會(huì)翻倍（侯杰 等，2010）。盡管全球用途徑已經(jīng)超過(guò) 50 種，但由于資源化利用的技術(shù)經(jīng)濟(jì)瓶頸限耗費(fèi)大量資金，利用率僅有 10%~30%，磷石膏未達(dá)到產(chǎn)用平衡5）。大量廢棄磷石膏往往被直接露天堆放（如圖 1-1 和圖 2-2土地，其中的含磷化合物、氟化物、硫酸鹽、微量金屬、有機(jī)會(huì)對(duì)地表水、土壤或地下水造成復(fù)雜且持久的污染問題（Biso同時(shí)，由于堆體腐蝕和含有重金屬、硫酸鹽、氟硅酸鹽、氟化，磷石膏堆場(chǎng)也會(huì)對(duì)大氣環(huán)境造成危害。(Szlauer et al.，199

會(huì)對(duì)地表水、土壤或地下水造成復(fù)雜且持久的污染問題（Biso同時(shí)，由于堆體腐蝕和含有重金屬、硫酸鹽、氟硅酸鹽、氟化，磷石膏堆場(chǎng)也會(huì)對(duì)大氣環(huán)境造成危害。(Szlauer et al.，199圖 1-1 四川某磷石膏堆場(chǎng)表面

技術(shù)路線圖
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