礦山廢棄地土地復(fù)墾與生態(tài)修復(fù)的案例研究-以磷礦為例(南京培訓(xùn)).ppt

1、1,礦山廢棄地土地復(fù)墾與生態(tài)修復(fù)的案例研究-以磷礦為例,主講: 龍健 教授 電話 貴州師范大學(xué) 2016.9.24,“礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理與土地 復(fù)墾技術(shù)”研修班 （南京）,2,報(bào)告提綱,礦業(yè)廢棄地生態(tài)恢復(fù)的關(guān)鍵理論與技術(shù) 案例1.甕福磷礦山廢棄地生態(tài)護(hù)坡機(jī)理及其應(yīng)用研究 案例2.赤泥對(duì)含磷廢水中磷的去除效果及生物毒性效應(yīng) 案例3.磷石膏堆場(chǎng)排水浮床植物處理技術(shù)及凈化效果評(píng)價(jià),礦業(yè)廢棄地生態(tài)恢復(fù)的關(guān)鍵理論與技術(shù),礦業(yè)廢棄地的定義,因礦冶活動(dòng)所破壞的，非經(jīng)治理而無(wú)法使用的土地,生態(tài)恢復(fù)與植物修復(fù),生態(tài)恢復(fù)（Ecological Restoration）是幫助退化、受損或

2、毀壞生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的過(guò)程。 植物修復(fù)（Phytoremediation）就是利用植物去治理水體、土壤和底泥等介質(zhì)中的污染的技術(shù)。,生態(tài)恢復(fù),污染環(huán)境,植物修復(fù),植物修復(fù)與生態(tài)恢復(fù)的關(guān)系,礦業(yè)廢棄地及其環(huán)境問(wèn)題,礦業(yè)廢棄地是一種典型的極度退化生態(tài)系統(tǒng)。 礦業(yè)廢棄地不僅破壞和占用大量的土地資源，而且礦山廢棄物的排放和堆存也帶來(lái)了一系列影響深遠(yuǎn)的環(huán)境問(wèn)題。,重金屬礦業(yè)廢棄地（尾礦）,重金屬礦業(yè)廢棄地的污染情況,鉛鋅礦區(qū)附近水稻受重金屬危害情況,國(guó)外研究現(xiàn)狀,在理論方面，礦業(yè)廢棄地生態(tài)恢復(fù)研究直接推動(dòng)了恢復(fù)生態(tài)學(xué)的誕生；重金屬耐性生態(tài)型或種的形成已成為污染情況下物種進(jìn)化研究的重要模式； 在實(shí)踐方面，發(fā)展

3、了直接植被法、覆土與隔離覆土植被法以及表土轉(zhuǎn)換與復(fù)原技術(shù)； 生態(tài)恢復(fù)的過(guò)程可作為檢驗(yàn)經(jīng)典或理論生態(tài)學(xué)的重要手段 。,20世紀(jì)50年代，歐、美等國(guó)率先開(kāi)展生態(tài)恢復(fù)研究，1997年，“SCIENCE”發(fā)表長(zhǎng)文高度評(píng)價(jià)生態(tài)恢復(fù)的意義。,國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀,我國(guó)有關(guān)廢棄地生態(tài)恢復(fù)的理論研究起步于20世紀(jì)80年代，90年代以后才初具規(guī)模； 一、煤礦廢棄地與土地利用； 二、重金屬礦業(yè)廢棄地與污染控制和生態(tài)恢復(fù)。,Integrated Remediation Technique,Phytostabilization,Phytoextraction,Phytofiltration,問(wèn)題的提出,理論上，生態(tài)系統(tǒng)退化與

4、恢復(fù)的過(guò)程與機(jī)理尚不清楚，恢復(fù)生態(tài)學(xué)的核心理論（自然演替、集合、恢復(fù)閾值、自我設(shè)計(jì)）有待檢驗(yàn)和完善，以構(gòu)成這一新學(xué)科的理論框架； 實(shí)踐上，需要重點(diǎn)解決生態(tài)恢復(fù)的最小化投入及與之相關(guān)的生態(tài)系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性問(wèn)題； 以退化與恢復(fù)閾值的研究為核心，重點(diǎn)研究重金屬礦業(yè)廢棄地退化與恢復(fù)的過(guò)程與機(jī)理。,廣東樂(lè)昌：重金屬?gòu)U棄地植被重建,廣東韶關(guān)：冶煉廠重金屬?gòu)U棄地生態(tài)恢復(fù),廣東凡口：植被重建與重金屬?gòu)U水處理,關(guān)鍵理論,生態(tài)系統(tǒng)退化與恢復(fù)閾值 植物自然定居、群落集合的過(guò)程與機(jī)理 適應(yīng)機(jī)制與遺傳多樣性,關(guān)鍵技術(shù),植物的篩選與生態(tài)配置 基質(zhì)改良（理化性質(zhì)，重金屬，酸化） 植物微生物動(dòng)物強(qiáng)化修復(fù) 安全性： 穩(wěn)定性：

5、 目標(biāo)：自維持的生態(tài)系統(tǒng),生態(tài)恢復(fù)調(diào)控實(shí)踐,生態(tài)恢復(fù)閾值研究,適應(yīng)機(jī)制與遺傳多樣性研究,植物群落結(jié)構(gòu)與功能研究,已取得的研究成果 尾礦影響植物定居的主要限制因子及基質(zhì)改良措施; 尾礦植物自然定居的過(guò)程和機(jī)理、重金屬耐性植物與超富集植物的篩選與機(jī)理; 尾礦酸化的預(yù)測(cè)與控制、重金屬?gòu)U水的人工濕地處理。,總結(jié)本研究所要解決的幾個(gè)關(guān)鍵理論問(wèn)題,指導(dǎo),檢驗(yàn),重金屬礦業(yè)廢棄地生態(tài)恢復(fù)的理論與技術(shù)體系,典型重金屬礦業(yè)廢棄地受損生態(tài)系統(tǒng)調(diào)查 確定典型退化和恢復(fù)序列,科學(xué)價(jià)值,礦業(yè)廢棄地的生態(tài)恢復(fù)是恢復(fù)生態(tài)學(xué)的四個(gè)最主要研究領(lǐng)域之一。 在理論上可深刻揭示這一極端類型生態(tài)系統(tǒng)的退化與恢復(fù)的過(guò)程和機(jī)理，并可構(gòu)成恢復(fù)

6、生態(tài)學(xué)這一新興學(xué)科的核心理論。,典型生態(tài)退化系列,實(shí)踐意義,我國(guó)重金屬礦業(yè)廢棄地的污染控制是我國(guó)實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略應(yīng)優(yōu)先關(guān)注的問(wèn)題之一，而生態(tài)恢復(fù)則是礦業(yè)廢棄地污染控制的一個(gè)重要的、長(zhǎng)期有效的手段。 結(jié)合已有的研究成果，將構(gòu)建一個(gè)較完善的、經(jīng)濟(jì)有效的礦業(yè)廢棄地生態(tài)恢復(fù)理論框架與技術(shù)體系，對(duì)指導(dǎo)我國(guó)重金屬礦業(yè)廢棄地生態(tài)恢復(fù)的實(shí)踐具有重要意義。,31,案例1： 甕福磷礦山廢棄地生態(tài)護(hù)坡 機(jī)理及其應(yīng)用研究,32,提綱,1.選題背景,2.研究?jī)?nèi)容,3.結(jié)果與分析,4.實(shí)例分析,5.結(jié)論與展望,33,選題背景,我國(guó)露天礦山的開(kāi)采導(dǎo)致大量水土流失，滑坡及泥石流等。 對(duì)礦山進(jìn)行植被生態(tài)護(hù)坡，是改善生態(tài)環(huán)境的

7、基本途徑。,34,坡面的生態(tài)防護(hù)恢復(fù)被破壞的生態(tài)環(huán)境，從景觀上讓人們體驗(yàn)到美感。 生態(tài)護(hù)坡具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。,選題背景,35,前人研究存在的問(wèn)題,缺乏專門針對(duì)礦山邊坡領(lǐng)域生態(tài)護(hù)坡的機(jī)理及應(yīng)用方面的研究,過(guò)多引進(jìn)外來(lái)草種，可能會(huì)造成生物多樣性損失、物種入侵等生態(tài)問(wèn)題,選題背景,前人研究存在的問(wèn)題,并沒(méi)有針對(duì)性的選擇植被，不同的邊坡巖土，其土壤特性不同。,36,研究目的,根系在固坡保土增強(qiáng)土 體穩(wěn)定性的作用機(jī)理。,為提高土體抗拉強(qiáng)度， 減少水土流失提供理論 依據(jù)。,為甕福磷礦生態(tài)護(hù)坡 提供理論依據(jù)。,選題背景,37,研究框架,38,狗牙根根系密度及根量的分布特征。 對(duì)狗牙根、三葉草、紫

8、穗槐及胡枝子根系進(jìn)行抗拉試驗(yàn)。 對(duì)不同含根量對(duì)根土復(fù)合體的抗剪強(qiáng)度及其粘聚力和內(nèi)摩擦角值進(jìn)行分析。 結(jié)合甕福磷礦山廢棄地邊坡土層特性，對(duì)廢棄地邊坡的生態(tài)護(hù)坡形式進(jìn)行探討。,研究?jī)?nèi)容,39,根系密度測(cè)定：采用挖根法。 根系分布特征測(cè)定：用根系重量來(lái)表示。在1000cm3(10cm10cm10cm)土中所含烘干根的重量的多少，即為根系重量Rw（Root weight）。,研究?jī)?nèi)容,植物根系密度和根量的分布特征,40,根系的制作：試驗(yàn)選擇長(zhǎng)約7cm的根，將根側(cè)須根剪除。兩端被夾長(zhǎng)度各1cm，受拉長(zhǎng)度為5cm。試樣采回后，輕輕沖去泥土，擦干水分，即作測(cè)定。 所用的毛根拉力測(cè)定裝置。具體操作為：根系上端

9、用夾子固定于鐵架，下端用夾子固定并連接一彈簧秤，彈簧秤下端吊一沙桶。往桶里緩慢、連續(xù)地加入細(xì)沙，直至根系被拉斷。用游標(biāo)卡尺測(cè)出根系拉斷面的直徑，每試樣重復(fù)測(cè)四次，然后求其平均值作為計(jì)算直徑。,研究?jī)?nèi)容,根系抗拉力試驗(yàn),41,植物根系,沙 桶,42,植被采用狗牙根、三葉草、紫穗槐及胡枝子根系，進(jìn)行室內(nèi)直剪（快剪）試驗(yàn)，分別在四種不同法向應(yīng)力：100kPa、200kPa、300kPa及400kPa下進(jìn)行抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)。,研究?jī)?nèi)容,根土復(fù)合體抗剪切強(qiáng)度試驗(yàn),43,表4.3-2 不同含根量試樣表,研究?jī)?nèi)容,根土復(fù)合體抗剪切強(qiáng)度試驗(yàn),在含水量不變的前提下，分別進(jìn)行五組不同含根量試驗(yàn)與無(wú)根系巖土樣進(jìn)行對(duì)比。

10、,44,稱取800g巖土試樣，利用輕型擊實(shí)儀將試樣擊實(shí)25次，注意保證所有試樣所受的擊實(shí)功相同。具體步驟是：先擊5次試樣使試樣初步成型。接著把統(tǒng)一長(zhǎng)2cm、含根量為0.1g/60cm3的根系垂直均勻的倒插入環(huán)刀面積范圍內(nèi)，然后再擊實(shí)20次，得到根土復(fù)合土餅。,研究?jī)?nèi)容,試樣的制備,45,0.3g/60cm3,0.1g/60cm3,46,47,根(直徑d1.0mm）密度Rd與土層深度Z關(guān)系統(tǒng)計(jì)表,結(jié)果與分析,根系密度與土層關(guān)系,48,根直徑（d1.0mm）密度Rd與土層深度Z關(guān)系統(tǒng)計(jì)表,結(jié)果與分析,根系密度與土層關(guān)系,49,對(duì)于根直徑d1.0mm及d1.0mm的狗牙根，其根密度與土層關(guān)系都可建立

11、如下關(guān)系： 式中：y狗牙根根密度；x土層深度；m、n經(jīng)驗(yàn)常數(shù),結(jié)果與分析,根系密度與土層關(guān)系,50,根量Rw（g/1000cm3）與土層深度Z關(guān)系表,根系重量隨土層變化特征,結(jié)果與分析,51,根量與土層深度的關(guān)系可建立如下函數(shù)式： 式中：y狗牙根根量；x土層深度；m、n經(jīng)驗(yàn)常數(shù),結(jié)果與分析,根系重量隨土層變化特征,52,結(jié)果與分析,根系抗拉力試驗(yàn),狗牙根根系抗拉力F（N）與其根的直徑D（mm）之間的關(guān)系統(tǒng)計(jì)表,53,結(jié)果與分析,根系抗拉力試驗(yàn),三葉草根系抗拉力F（N）與其根的直徑D（mm）之間的關(guān)系統(tǒng)計(jì)表,54,結(jié)果與分析,根系抗拉力試驗(yàn),紫穗槐根系抗拉力F（N）與其根的直徑D（mm）之間的關(guān)

12、系統(tǒng)計(jì)表,55,結(jié)果與分析,根系抗拉力試驗(yàn),胡枝子根系抗拉力F（N）與其根的直徑D（mm）之間的關(guān)系統(tǒng)計(jì)表,56,得出狗牙根、三葉草、紫穗槐和胡枝子根系的抗拉力與其根系直徑之間的關(guān)系均服從二次三項(xiàng)式分布，相關(guān)性顯著。 式中y根系抗拉力，x根系直徑，a、b、c經(jīng)驗(yàn)常數(shù) 這與劉世奇、鐘亮根及程洪等的研究結(jié)論是相似的。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得的根系直徑、抗拉力等，可計(jì)算根斷的抗拉強(qiáng)度。,結(jié)果與分析,根系抗拉力試驗(yàn),57,由以上擬合方程式可知，對(duì)于狗牙根、三葉草的根系直徑與其抗拉強(qiáng)度之間的關(guān)系滿足指數(shù)函數(shù)式： 式中：y狗牙根、三葉草根系抗拉強(qiáng)度；x狗牙根、三葉草根系直徑； 經(jīng)驗(yàn)常數(shù),結(jié)果與分析,根系抗拉力試驗(yàn),

13、58,對(duì)于紫穗槐、胡枝子的根系直徑與其抗拉強(qiáng)度之間的關(guān)系滿足二次三項(xiàng)式： 式中y紫穗槐、胡枝子根系抗拉強(qiáng)度；x紫穗槐、胡枝子根系直徑；a、b、c經(jīng)驗(yàn)常數(shù),結(jié)果與分析,根系抗拉力試驗(yàn),59,含根量為0.0 g/60cm3時(shí)，,結(jié)果與分析,根土復(fù)合體抗剪切強(qiáng)度試驗(yàn),抗剪強(qiáng)度與剪切面上的法向應(yīng)力成正比。,60,含根量為0.1 g/60cm3時(shí)，,61,含根量為0.3 g/60cm3時(shí)，,62,含根量為0.5 g/60cm3時(shí)，,63,含根量為0.7 g/60cm3時(shí)，,64,含根量為1.0 g/60cm3時(shí)，,65,根土復(fù)合體抗剪強(qiáng)度隨著法向應(yīng)力的增大而不斷增大，每組數(shù)據(jù)基本為線性趨勢(shì)，且抗剪強(qiáng)度與

14、剪切面上的法向應(yīng)力總成正比，由此可知根土復(fù)合體均符合庫(kù)侖定律： 上式形式與粘性土的抗剪強(qiáng)度表達(dá)式一致，但其物理意義卻相異。,結(jié)果與分析,根土復(fù)合體抗剪切強(qiáng)度試驗(yàn),66,結(jié)果與分析,不同含根量在相同法向力下的抗剪強(qiáng)度曲線,67,結(jié)果與分析,相同含根量在不同法向力下的抗剪強(qiáng)度曲線,68,結(jié)果與分析,不同含根量在200kPa法向應(yīng)力下的抗剪強(qiáng)度分析圖,根土復(fù)合體抗剪切強(qiáng)度試驗(yàn),69,根據(jù)圖4.3-94.3-11中峰值出現(xiàn)的位置可知，狗牙根和三葉草根土復(fù)合體的峰值均為0.50.7g/60cm3；紫穗槐和胡枝子根土復(fù)合體的峰值為0.7g/60cm3。,結(jié)果與分析,根土復(fù)合體抗剪切強(qiáng)度試驗(yàn),70,結(jié)果與分

15、析,根土復(fù)合體抗剪切強(qiáng)度試驗(yàn),71,結(jié)果與分析,根土復(fù)合體抗剪切強(qiáng)度試驗(yàn),72,結(jié)果與分析,根土復(fù)合體抗剪切強(qiáng)度試驗(yàn),73,結(jié)果與分析,根土復(fù)合體抗剪切強(qiáng)度試驗(yàn),74,由圖知，粘聚力、內(nèi)摩擦角的變化趨勢(shì)為先增大后減小。有根系土體的粘聚力、內(nèi)摩擦角均比無(wú)根系土體的粘聚力、內(nèi)摩擦角大。 原因是：當(dāng)土中的含根量較少時(shí)，根土可充分接觸并發(fā)揮摩阻作用，另一方面，根系的深入形成根土復(fù)合體，使根的抗拉及抗剪能力傳入到土的抗剪能力中，進(jìn)而約束了土體在橫向和軸向的變形，因此粘聚力、內(nèi)摩擦角增大，但是，當(dāng)根系含量達(dá)到一定含量時(shí)，因?yàn)楦禂?shù)量過(guò)度增加會(huì)使根系之間互相交錯(cuò)，導(dǎo)致根系與土體不能充分形成根土復(fù)合體，因此對(duì)

16、土體的加筋效應(yīng)有所減低。,結(jié)果與分析,根土復(fù)合體抗剪切強(qiáng)度試驗(yàn),75,結(jié)果與分析,根土復(fù)合體抗剪切強(qiáng)度試驗(yàn),76,對(duì)于草本植物，三葉草根系對(duì)土體粘聚力的提高程度比狗牙根根系的大（圖4.3-14、圖4.3-16），故三葉草的固土護(hù)坡作用大于狗牙根的固土護(hù)坡作用，推薦三葉草作為甕福磷礦山邊坡生態(tài)護(hù)坡的植物；對(duì)于灌木植物，紫穗槐根系對(duì)土體粘聚力的提高程度比胡枝子根系的大（圖4.3-14、圖4.3-16），推薦紫穗槐作為甕福磷礦山邊坡生態(tài)護(hù)坡的植物。,結(jié)果與分析,根土復(fù)合體抗剪切強(qiáng)度試驗(yàn),77,實(shí)例分析,78,79,80,對(duì)生態(tài)護(hù)坡水文效應(yīng)、草本植物根系及喬灌類植物根系的固土作用進(jìn)行總結(jié)性研究。 在植

17、物根系作用下，土體的內(nèi)摩擦角值和粘聚力c值均會(huì)有所提高，這與第四章的研究結(jié)果相符。 推薦三葉草、紫穗槐為甕福磷礦山廢棄地邊坡生態(tài)護(hù)坡植物。 對(duì)生態(tài)護(hù)坡和工程護(hù)坡進(jìn)行了探討，可較好的解決礦山邊坡的防護(hù)問(wèn)題。,結(jié)論與展望,結(jié)論,81,沒(méi)有對(duì)多個(gè)因素共同影響土體的抗剪強(qiáng)度進(jìn)行分析，對(duì)多個(gè)因素的共同影響及量化分析是將來(lái)研究的重點(diǎn)之一。 本文的根土復(fù)合體試驗(yàn)中插入的根為非活性的根，這與土體中的活性根系的力學(xué)特征存在一定的差距。因此還需要進(jìn)一步研究如何在現(xiàn)場(chǎng)取含根系土體做直剪試驗(yàn)。 由于受時(shí)間和試驗(yàn)條件的影響，本文只選狗牙根、三葉草、紫穗槐和胡枝子各根系做根土復(fù)合體試驗(yàn)，還可進(jìn)一步選多種植物進(jìn)行試驗(yàn)。 文

18、中根土直剪試驗(yàn)只適用于表層土體，對(duì)邊坡深層失穩(wěn)及滑坡不適用。,結(jié)論與展望,展 望,82,赤泥對(duì)含磷廢水中磷的去除效果及生物毒性效應(yīng),案例2：,83,赤泥對(duì)模擬含磷廢水中磷的去除效果及其影響因素研究 赤泥的改性及其除磷性能研究 鹽改性赤泥處理磷石膏堆場(chǎng)滲水的條件優(yōu)化 處理后廢水的生物毒性效應(yīng)評(píng)價(jià) 結(jié)論與展望,匯報(bào)提綱,84,來(lái)源,污染特征,含 磷 廢 水,來(lái)源廣 難控制 危害嚴(yán)重,生活污水 農(nóng)業(yè)化肥流失 養(yǎng)殖廢水 工業(yè)廢水 底泥沉積物中磷的重新釋放 滲濾液 其他來(lái)源,選題依據(jù),85,赤泥是鋁土礦經(jīng)強(qiáng)堿浸出氧化鋁后產(chǎn)生的殘?jiān)蠪e、 Ca、A1、Na、K等元素；赤泥堆放耗費(fèi)大量土地，剩余堿pH

19、可達(dá)12，向地下滲透，造成地下水污染。 目前，赤泥的綜合利用較低，大量以堆存為主，因此對(duì)赤泥的資源化利用迫在眉睫。,選題依據(jù),86,選題意義,為磷礦企業(yè)磷石膏堆場(chǎng)周邊高含磷廢水的治理提供理論依據(jù)及技術(shù)支撐； 為鋁工業(yè)發(fā)展過(guò)程中大量堆存赤泥的資源化利用探索新的利用途徑。,87,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),88,正交試驗(yàn)設(shè)計(jì),89,正交試驗(yàn)結(jié)果,90,各主要因素對(duì)赤泥除磷效果的影響,赤泥對(duì)不同磷濃度中磷的去除效果,91,各主要因素對(duì)赤泥除磷效果的影響,赤泥與含磷廢水固液比對(duì)磷的去除效果影響,92,各主要因素對(duì)赤泥除磷效果的影響,赤泥對(duì)不同pH值含磷廢水中磷的去除效果,93,各主要因素對(duì)赤泥除磷效果的影響,

20、不同反應(yīng)時(shí)間對(duì)磷的去除效果影響,94,改性赤泥的制備,稱取氯化鋁、氯化鐵、氯化鈣、硫酸亞鐵配制成一定濃度的改性溶液，按固液比為1:50向溶液中加入經(jīng)風(fēng)干、研磨、過(guò)200目篩后的原狀赤泥粉末，在振蕩頻率200 r/min、溫度20 條件下進(jìn)行改性，振蕩一定時(shí)間后取出靜置、抽濾，取固體置于干燥箱中100 烘干，研磨過(guò)200目篩備用。,95,實(shí)驗(yàn)方案,改性時(shí)間,改性劑的配比,改性劑濃度,改性劑選取,96,改性物質(zhì)的確定,CaCl2+FeCl3,不同改性劑對(duì)改性赤泥除磷性能的影響,1AlCl3 2CaCl2+FeCl3 3FeSO4+ AlCl3 4CaCl2+ AlCl3 5CaCl2+ FeSO4

21、 6AlCl3+FeSO4 7CaCl2 8AlCl3+ FeCl3 9FeCl3 10FeSO4,97,改性赤泥除磷性能研究,改性劑濃度對(duì)改性赤泥除磷性能的影響,98,改性赤泥除磷性能研究,改性劑配比對(duì)改性赤泥除磷性能的影響,99,改性赤泥除磷性能研究,改性時(shí)間對(duì)改性赤泥除磷性能的影響,100,101,102,改性赤泥處理磷石膏堆場(chǎng)水實(shí)驗(yàn)研究,103,改性赤泥投加量對(duì)去除效果的影響,改性赤泥投加量對(duì)磷、氟離子去除效率的影響,104,改性赤泥投加量對(duì)去除效果的影響,不同改性赤泥投加量處理后溶液中重金屬濃度,105,不同攪拌時(shí)間對(duì)去除效果的影響,攪拌時(shí)間對(duì)磷、氟離子去除效率的影響,106,不同攪

22、拌時(shí)間處理后溶液中重金屬濃度,不同攪拌時(shí)間對(duì)去除效果的影響,107,攪拌速度對(duì)磷、氟離子去除效率的影響,不同攪拌速度對(duì)去除效果的影響,108,不同攪拌速度對(duì)去除效果的影響,不同攪拌速度處理后溶液中重金屬濃度,109,反應(yīng)溫度對(duì)磷、氟離子去除效率的影響,不同反應(yīng)溫度對(duì)去除效果的影響,110,不同反應(yīng)溫度對(duì)去除效果的影響,不同反應(yīng)溫度處理后溶液中重金屬濃度,111,小 結(jié),改性赤泥對(duì)磷石膏堆場(chǎng)滲水中的磷、氟離子、鋅、鎘均有很好的去除效果，在反應(yīng)條件為改性赤泥與磷石膏堆場(chǎng)滲水固液比8:100（g/mL），攪拌速度250 r/min，反應(yīng)溫度30，攪拌時(shí)間1 h時(shí)，溶液中剩余磷濃度54.63 mg/L

23、，氟離子濃度0.62 mg/L，鋅濃度1.8110-3 mg/L，鎘濃度7.2810-4 mg/L，鉛濃度1.0210-2 mg/L，銅濃度1.7910-2 mg/L，為考察以廢治廢過(guò)程中會(huì)否產(chǎn)生二次污染，取該反應(yīng)條件處理后溶液考察其生物毒性效應(yīng)。,112,處理后廢水的生物毒性效應(yīng)評(píng)價(jià),選取生物,113,處理后廢水對(duì)隆線溞的毒性效應(yīng),114,種子發(fā)芽試驗(yàn),生菜,水稻,黑麥草,115,處理后廢水對(duì)植物幼苗生長(zhǎng)的影響,116,結(jié) 論,在赤泥處理含磷廢水過(guò)程中，各因素對(duì)除磷效果影響的大小順序?yàn)椋毫诐舛瘸嗄嗯c含磷廢水的固液比含磷廢水的pH值反應(yīng)時(shí)間反應(yīng)溫度振蕩頻率，未經(jīng)活化的赤泥適宜于處理磷濃度為10

24、.00 mg/L100.00 mg/L的酸性含磷廢水。在赤泥與含磷廢水的固液比1:25、磷濃度10.00 mg/L、振蕩頻率200 r/min、反應(yīng)時(shí)間1 h、含磷廢水的pH值2.00、反應(yīng)溫度20 時(shí)，赤泥對(duì)含磷廢水中磷的去除率可達(dá)98.63%。,117,在利用金屬鹽（FeCl3、FeSO4、AlCl3、CaCl2）對(duì)赤泥進(jìn)行改性的過(guò)程中，鈣鐵氯化物復(fù)合改性赤泥對(duì)磷表現(xiàn)出最佳的去除效率。對(duì)于初始磷濃度為1000 mg/L的含磷廢水，鈣鐵氯化物復(fù)合改性赤泥對(duì)磷的去除效率可達(dá)91.45%，此時(shí)改性赤泥對(duì)磷的吸附量為229 mg/g。,結(jié) 論,118,結(jié) 論,改性赤泥對(duì)磷石膏堆場(chǎng)滲水中的磷、氟離子

25、、鋅、鎘均有很好的去除效果，在反應(yīng)條件為改性赤泥與磷石膏堆場(chǎng)滲水固液比8:100(g/mL)，攪拌速度250 r/min，反應(yīng)溫度30，攪拌時(shí)間1 h時(shí)，改性赤泥對(duì)磷的去除效率為98.41%，對(duì)氟的去除效率為98.85%，此時(shí)溶液中剩余磷濃度為54.63 mg/L，氟離子濃度0.62 mg/L，鋅濃度1.81 10-3 mg/L，鎘濃度7.28 10-4 mg/L，鉛濃度1.02 10-2 mg/L，銅濃度1.79 10-2 mg/L。,119,磷石膏堆場(chǎng)滲水經(jīng)改性赤泥處理后其環(huán)境生物毒性效應(yīng)有了很大程度的降低，經(jīng)處理后的磷石膏堆場(chǎng)滲水對(duì)隆線溞24 h時(shí)的LC50值由4.02%升至62.76%

26、，對(duì)種子發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)的影響也有了很大程度的降低。,結(jié) 論,120,存在問(wèn)題及展望,深入進(jìn)行改性過(guò)程中赤泥表面形貌、內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)變化特征的研究，以期進(jìn)一步改善活化條件以提高吸附性能和反應(yīng)活性，在保證較高的除磷效果的前提下，對(duì)實(shí)際受污染水體中其他污染物質(zhì)也有很好的控制效果。 對(duì)改性赤泥用于處理含磷廢水，尤其是實(shí)際含磷廢水的機(jī)理進(jìn)行研究，如反應(yīng)過(guò)程中各離子間的相互作用，含磷廢水與赤泥組分在界面的相互作用關(guān)系。,121,開(kāi)展改性赤泥用于實(shí)際污染水體的可行性研究，并對(duì)處理后的溶液及殘?jiān)纳锒拘孕?yīng)進(jìn)行進(jìn)一步的深入研究，為活化赤泥吸附劑的產(chǎn)業(yè)化制備提供充分的理論依據(jù)和實(shí)踐基礎(chǔ)。,存在問(wèn)題及展望,122

27、,案例3：,磷石膏堆場(chǎng)排水 浮床植物處理技術(shù)及凈化效果評(píng)價(jià),123,二、磷石膏堆場(chǎng)周邊排水的污染特征及評(píng)價(jià),三、磷石膏堆場(chǎng)排水改良劑的篩選,四、浮床植物對(duì)磷石膏堆場(chǎng)排水的凈化效果評(píng)價(jià),五、結(jié)論與建議,一、研究背景,124,1、研究背景,種植草坪,a石膏膠凝材料 b制建筑石膏 c紙面石膏板 d纖維石膏板 e非燒結(jié)磚石膏砌塊 f石膏陶瓷飾面磚 g新型建筑材料,a制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥 b水泥緩凝劑 c生產(chǎn)低堿度水泥 d水泥制品 e公路路基,改良土壤,a磷石膏制備硫酸銨 b磷石膏制硫磺 c制取硫酸鉀副產(chǎn)氯化銨或碳酸鈣 d制硫脲和碳酸鈣 e磷石膏制硫氨 f工業(yè)填料,磷石膏處理及資源化利用現(xiàn)狀（1）,125,磷

28、石膏放射性物質(zhì),堆場(chǎng)地理位置,磷石膏處理及資源化利用現(xiàn)狀,當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)條件,126,處理磷石膏堆場(chǎng)排水方法,80年代：由石乳灰中和，再排放附近河流 現(xiàn)階段： 1.中和沉淀法 2.堿過(guò)量酸反調(diào)法 3.多段中和+膜過(guò)濾法。,127,存在問(wèn)題： 費(fèi)用過(guò)高,尋找一種經(jīng)濟(jì)、有效的去磷方法,128,研究區(qū)概況,研究區(qū)為貴州省天峰化工有限公司的磷石膏堆場(chǎng)。 天峰化工有限公司原名平壩化肥廠，地處安順市平壩縣高峰區(qū)境內(nèi)，位于紅楓湖上游11.55km的羊昌河畔。堆場(chǎng)位于貴州高原中部的巖溶地區(qū)，距羊昌河最近處僅有550m。 紅楓湖近80%的磷污染,129,堆場(chǎng)排水,堆場(chǎng)的磷石膏來(lái)自于磷酸銨生產(chǎn)線 2007年主動(dòng)停止了磷

29、銨生產(chǎn)線及磷石膏的堆放 300萬(wàn)t新堆場(chǎng) 200 m3/d滲濾液處理站 暫行使用沉淀池和電石灰,130,雖然該磷石膏堆場(chǎng)已采取相關(guān)措施來(lái)減少磷石膏堆場(chǎng)排水對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題，但堆場(chǎng)周邊地表水水環(huán)境是否還遭到威脅，須調(diào)查研究才能進(jìn)一步了解,131,研究?jī)?nèi)容,周邊水調(diào)查,改良劑方案篩選,植物凈化效果評(píng)價(jià),132,采樣時(shí)間,133,磷石膏堆場(chǎng)滲濾液收集池,134,1#監(jiān)測(cè)點(diǎn),135,136,137,8#監(jiān)測(cè)點(diǎn),138,監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè),供試水樣中重復(fù)采樣點(diǎn)共10個(gè) 堆場(chǎng)周邊地表積水樣為5個(gè) 1#，4#、5#，6#，7# 羊昌河河水樣5個(gè) 8#11#，T,139,硝酸鹽氮的測(cè)定紫外分光光度法.,磷的測(cè)定鉬氨酸

30、分光光度法,氨氮的測(cè)定靛酚藍(lán)比色法,堆場(chǎng)周邊水體調(diào)查,pH、溶解氧、電導(dǎo)率,140,PH-EC-TDS系列測(cè)定儀,721型可見(jiàn)分光光度計(jì),實(shí)驗(yàn)設(shè)備,141,周邊水調(diào)查結(jié)果,pH EC TDS pH 1#平水期枯水期豐水期的趨勢(shì) EC:值在0.460.62ms/cm TDS:在230310ppm 降雨量的大小，存在著豐水期平水期枯水期的變化特征,142,143,可溶性正磷酸鹽、氨氮、硝酸鹽氮的變化特征,可溶性正磷酸鹽的濃度最大，氨氮的次之 沉積物釋放,144,防滲膜剝落、錯(cuò)位（左圖為8月，右圖為11月）,145,2#采樣點(diǎn)(左圖為8月，右圖為11月),146,評(píng)價(jià)方法及結(jié)果,水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果 磷石膏

31、堆場(chǎng)周邊排水為低pH值，高電導(dǎo)率和高TDS的水體。這類水體具有酸度大，污染物成分復(fù)雜的特點(diǎn)。 水樣測(cè)定項(xiàng)目中的濃度最大的為可溶性正磷酸鹽，最高可達(dá)到3810.44mg/L，次之為氨氮，最高可達(dá)31.75mg/L。磷石膏堆場(chǎng)周邊排水對(duì)羊昌河河水造成了嚴(yán)重污染，其中可溶性正磷酸鹽為主要污染物。,147,磷石膏堆場(chǎng)周邊地表水的pH值、可溶性正磷酸鹽、氨氮、硝酸鹽氮含量未跟堆場(chǎng)距離的遠(yuǎn)近呈連續(xù)性的變化趨勢(shì)。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，周邊地表積水的污染并不是由磷石膏堆場(chǎng)滲濾液收集池池水為起點(diǎn)的簡(jiǎn)單性的擴(kuò)散性污染，在這其中可能還跟地表積水的沉積物中的污染物的釋放有關(guān)。,148,以地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-

32、2002）作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)水樣進(jìn)行了水質(zhì)評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，磷石膏堆場(chǎng)周邊地表水水質(zhì)100%超過(guò)地表水環(huán)境質(zhì)量的類標(biāo)準(zhǔn)，即劣類，主要超標(biāo)因子為可溶性正磷酸鹽除了可溶性正磷酸鹽外，還有pH值和氨氮。 羊昌河河水水質(zhì)未到達(dá)貴州省水功能區(qū)域劃分等級(jí)中所規(guī)定的類水水質(zhì)，而屬于劣類，主要超標(biāo)因子為可溶性正磷酸鹽。,149,改良劑的篩選,正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法篩選 驗(yàn)證試驗(yàn),采用原料,赤泥,粉煤灰,150,改良劑的配比篩選,材料與方法 實(shí)驗(yàn)材料 150ml三角瓶，過(guò)80目的赤泥、粉煤灰，磷石膏滲濾液。 實(shí)驗(yàn)方法 采用正交表L9（34）進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)。,151,正交試驗(yàn)材料,實(shí)驗(yàn)用水： pH值為3.825 可溶性

33、正磷酸鹽為612.5mg/L 氨氮為3.95mg/L 硝酸鹽氮為0.08mg/L,152,正交試驗(yàn)水平表,153,正交試驗(yàn)結(jié)果,154,利用spss軟件的一般線性模型中的單變量處理正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)：,SPSS分析結(jié)果匯總,155,這四指標(biāo)的主次順序?yàn)椋?主次 DP的下降率；pH值的上升率；氨氮的上升率，硝酸鹽的上升率 確定該改良劑的最佳組合，即是: 赤泥取1.60g，粉煤灰0.80g，水樣100ml，停留時(shí)間4d。,156,驗(yàn)證試驗(yàn),157,處理1L磷石膏堆場(chǎng)排水（pH值3.825，可溶性正磷酸鹽612.5mg/L，氨氮3.95mg/L） 使用16g的赤泥和8g粉煤灰處理四天后，pH值可上升72.

34、60%73.86%，可溶性正磷酸鹽含量可下降79.12%80.31%，氨氮含量可下降13.51%16.22%。,158,浮床植物對(duì)磷石膏堆場(chǎng)排水的凈化效果評(píng)價(jià),植物篩選,植物凈化評(píng)價(jià),植物+改良劑凈化效果評(píng)價(jià),159,1野外調(diào)查,2市場(chǎng)調(diào)研,3相關(guān)文獻(xiàn)查閱相結(jié)合,植物篩選,綜合馴化結(jié)果、耐污實(shí)驗(yàn)結(jié)果、植物來(lái)源的難易程度、植物移出后的可再利用的經(jīng)濟(jì)效益,160,植物樣的采集,161,適生濃度范圍實(shí)驗(yàn),162,美人蕉,白掌,水毛花,全綠 富貴竹,供試植物,163,水毛花Sclrpus triangulatus Roxb. 莎草科多年生草本，根莖短，具密須根。稈叢生，高50120厘米，三棱形，無(wú)葉片

35、，僅稈基部生2枚葉鞘；苞片1，為稈的延長(zhǎng)，長(zhǎng)29厘米。小穗59，聚成頭狀，卵形至披針形，有多數(shù)花。鱗近革質(zhì)，長(zhǎng)約4毫米，淡棕色，具紅棕色短紋，花果期79月。喜光，耐寒，喜生于淺水處及潮濕地，在貴州產(chǎn)于平壩、遵義、貞豐等地，生于海拔13001840m的山腳、溝邊、潮濕處(貴州植物志，1988)。,164,植物凈化裝置,165,166,植物凈化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,2010年9月17日開(kāi)始進(jìn)行，2010年10月30日結(jié)束 第一組：磷石膏堆場(chǎng)排水原液+供試植物 第二組：改良劑+磷石膏堆場(chǎng)排水+供試植物 每組四種植物，1個(gè)平行，共計(jì)16個(gè)實(shí)驗(yàn),167,去除率的計(jì)算方法如下(葛瀅等，1999),為了使試驗(yàn)水中的凈化效果與自然狀態(tài)更符合，本研究采用不添加水量，而是通過(guò)換算來(lái)計(jì)算排水各種化學(xué)物質(zhì)的去除率的方法，這樣還能克服因添加水對(duì)植物吸收營(yíng)養(yǎng)的影響,168,供水水質(zhì)：,169,不同植物的凈化效果,170,第一組：植物