四川某磷石膏堆场磷、氟浸出规律及磷在地下水中迁移规律研究

发布时间：2020-10-23 18:26

　　 四川省是磷化工产业高度发达地区,德阳和自贡等城市堆放有大量磷石膏。在风化及降雨等作用下磷石膏中的磷和氟进入土壤环境,并通过渗漏进入含水层,使地下水受到污染,一方面可形成高氟水体;另一方面部分受磷污染的地下水体通过高渗性的含水层补给地表水体,加剧水体的富营养化。磷和氟作为常见的无机污染物质,在磷石膏中含量较高,容易流失。本课题首先对磷石膏堆场区域地表水、地下水和土壤中的磷和氟进行调查;其次,通过室内批试验,对磷石膏样品进行浸出,并考察温度、堆场年龄、浸提剂pH、磷石膏粒径等因素对磷、氟释放的影响;然后,通过渗流柱模拟磷在地下水中的迁移过程,摸清污染液浓度、地下水pH值和含水层介质粒径对磷的迁移能力的影响,探究砂柱对淋滤液中磷的阻滞作用和截留机理;最后,建立磷在模拟含水层中的迁移模型,并探究其可信度,并对实际场地进行预测。(1)调查区磷石膏堆场周边的地表水体、地下水和土壤中磷超标率分别为83.3%、57.1%和87.5%,氟超标率分别为25.0%、21.4%和75.0%,表明水土环境均受到不同程度的磷、氟污染;通过特征污染物来源和分布特征分析,证明磷石膏堆场可能是该区域地下水磷、氟污染的重要来源之一。(2)磷石膏浸出液中主要含有SO_4~(2–)、PO_4~(3–)、F~-等阴离子和Ca~(2+)、Mg~(2+)、Al~(3+)和Zn~(2+)等金属离子,是一种较为复杂的强酸性液体(pH=3.5±0.5)。在水土比为10:1~3000:1范围内,新旧磷石膏的磷释放量范围分别为0.113~2.14mg/g和0.036~1.09mg/g,氟释放量范围分别为0.11~1.33mg/g和0.04~0.77mg/g。温度升高和pH降低均有利于磷和氟的释放;而磷石膏粒径越大,堆放时间越短,磷和氟的释放量越大。(3)石英砂对磷的吸附过程与准一级和准二级动力学方程的拟合程度良好,与Henry等温吸附模型的拟合R~2值为0.939,分配系数k_d为62.846 ml/g,说明是复合吸附作用。当污染液有限输入砂柱中,48cm范围内,各位置的磷浓度均衰减至0需要48h,且不同条件下最末端出水孔的峰值相对浓度均大于0.1。同时,介质粒径越大、进水污染液的浓度越高、地下水的pH值越大,不同出水孔的磷相对浓度峰值越高,峰值出现时刻越晚,表明砂柱对磷的阻滞作用变小,迁移能力加强。(4)当输入一定量的实际磷石膏淋滤液时,磷在砂柱中仅能迁移至32cm处,且各位置的峰值浓度相对模拟污染液较小。这表明实际磷石膏淋滤液在地下水介质中的衰减过程较快,截留作用更大,主要是由于淋滤液中有大量的Ca~(2+)和PO_4~(3–),与石英砂表面的羟基官能团接触后,可形成羟基磷灰石沉淀,降低磷的迁移性能(5)依据含水层介质对磷的吸附作用构建了磷在模拟含水层中的一维迁移模型,并通过吸附柱法得到磷在模拟含水层中的阻滞系数(R_2=1.85)。砂柱不同位置磷浓度的模拟值和实测值变化趋势基本一致,砂柱各孔位的峰值出现时刻均为1h、1h、3h、3h、5h,同一时间距离对应的浓度值也吻合良好,偏差范围为0~20.5%。对某磷石膏堆场进行磷在地下水中的迁移预测,发现在磷石膏堆场发生泄露事故后,假设淋滤液磷浓度为200mg/L,在200m范围内,磷浓度需要接近2500d才能衰减至0;而在800d内,磷对地下水水流水平方向的污染范围约为160m。因此,淋滤液的泄露事故会对周边地下水和地表水系造成范围较大且长久的磷污染。
【学位单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X523
【部分图文】：

放量已达 5000×104t 左右，累计堆存量超过 3×108t（高璐阳，累积堆放总量已达 56 亿吨，并且以 1.1 亿～1.5 亿吨/年的速度～2040 年这段期间预测将会翻倍（侯杰 等，2010）。尽管全球用途径已经超过 50 种，但由于资源化利用的技术经济瓶颈限耗费大量资金，利用率仅有 10%~30%，磷石膏未达到产用平衡5）。大量废弃磷石膏往往被直接露天堆放（如图 1-1 和图 2-2土地，其中的含磷化合物、氟化物、硫酸盐、微量金属、有机会对地表水、土壤或地下水造成复杂且持久的污染问题（Biso同时，由于堆体腐蚀和含有重金属、硫酸盐、氟硅酸盐、氟化，磷石膏堆场也会对大气环境造成危害。(Szlauer et al.，199

会对地表水、土壤或地下水造成复杂且持久的污染问题（Biso同时，由于堆体腐蚀和含有重金属、硫酸盐、氟硅酸盐、氟化，磷石膏堆场也会对大气环境造成危害。(Szlauer et al.，199图 1-1 四川某磷石膏堆场表面

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本文编号：2853386