不同pH值条件下高岚河流域磷矿废石中磷素的浸出试验研究

为研究降雨作用下磷矿废石中磷素的浸出特性,选取高岚河流域炉沟磷矿区采选废石作为研究对象,开展不同pH值条件下静态浸出试验,模拟分析磷矿废石中总磷(TP)及其他主要元素在不同pH值浸提液作用下的浸出特征和释放规律,并针对浸出过程中可能发生的水文地球化学反应进行探讨。结果表明:研究区矿废石中磷素的浸出行为受环境pH值的控制,磷矿废石各组试样浸出液中TP的最大浸出浓度与浸提液初始pH值呈正相关关系,其变化范围为2.360～2.656 mg/L;磷矿废石中碳酸盐-磷酸盐矿物通过溶解/沉淀作用构成稳定酸碱缓冲体系,保证了反应平衡时液相的pH值呈弱碱性(7.6～8.5);强碱性环境下,磷酸盐矿物表面受阻缓效应的影响而出现磷素浸出的滞后;磷矿废石中TP的最大浸出浓度、稳定浸出浓度均超过国家标准规定的TP允许排放限值(0.5 mg/L),将会对周边水体形成间歇性点源污染。本研究结果可为磷矿区废石中磷素的释放机理研究提供参考,为矿区磷污染的防控工作提供理论支撑。     

AOD不锈钢渣中铬的酸性淋溶特性

基于AOD渣中铬的短期淋溶特性,采用静态淋溶实验方法研究了酸性淋溶液的初始pH值和固液比对AOD渣中铬淋溶特性的影响规律。实验结果表明,初始pH值为3.0和2.0时淋溶液的pH、E和DO的变化规律与中性淋溶液相似,AOD渣中铬的淋溶均呈现快速淋溶和慢速淋溶两个阶段,其中淋溶液初始pH值降至2.0时更为显著的增加了AOD渣中铬淋溶毒性;当固液比由10∶100提高1.5倍、2倍和4倍时,初始pH值为3.0的淋溶液中铬的淋溶浓度没有成比例倍增,初始pH值为2.0时,96 h内AOD渣中铬淋溶浓度分别增加了47.3%、56.7%和75.6%。由此可见,降低酸性淋溶液的初始pH值、延长淋溶时间和增加固液比都使得淋溶液中Cr3+浓度增加,考虑到淋溶液中Cr3+的沉淀反应,采用中性淋溶液毒性测试标准可能会过低评价AOD渣中铬的淋溶毒性。     

AOD渣中铬的短期淋溶特性

在固体废弃物淋溶毒性测试标准的基础上,采用静态实验方法研究淋溶时间、固液比、溶解氧和溶液初始pH值对AOD渣中Cr的短期淋溶的影响。实验结果表明,AOD渣使淋溶液pH快速升高、E和DO快速降低;Cr淋溶呈现快淋溶和慢淋溶2个阶段,24 h内Cr淋溶基本达到平衡;尽管固液比对AOD渣淋溶液中Cr3+浓度的影响较小,但考虑到Cr3+与OH-间的平衡反应,直接采用固体废弃物淋溶毒性测试标准会低估Cr的淋溶量,从而过低评价Cr的淋溶毒性;短期淋溶过程中,溶解氧对Cr淋溶的影响相对较小;与中性淋溶液相比,碱性淋溶液对AOD渣中Cr的淋溶影响较小。而在酸性条件下,延长淋溶时间、降低溶液初始pH值将显著增加淋溶液中Cr3+的浓度。因此,采用中性淋溶液评价AOD中Cr淋溶毒性将显著低估Cr的淋溶毒性。     

AOD渣中铬的连续淋溶特性及其动力学模型的构建

为评价AOD(氩氧脱碳炉)渣的淋溶毒性,采用连续20 d的静态淋溶试验,研究了中性和酸性淋溶液对AOD炉渣中Cr(铬)淋溶特性的影响,以累积溶出率构建了Cr淋溶动力学模型. 结果表明:在连续淋溶过程中,淋溶液pH(9.6~11.5)始终保持碱性,DO(溶解氧)基本处于饱和状态,淋溶液还原性呈降低趋势;随着淋溶时间的延长,淋溶液中Cr6+、TCr和Cr3+的累积溶出率呈增加趋势,不同初始淋溶液pH(2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0)下,连续淋溶20 d时Cr6+、TCr和Cr3+的累积溶出率分别是淋溶2 d时的10.1~22.2、7.5~15.6、6.3~17.1倍;与中性和弱酸性淋溶液相比,连续淋溶20 d,酸性较强的淋溶液中Cr6+、TCr和Cr3+的累积溶出率分别为其3.1~6.6、1.6~3.2和1.8~2.1倍;与短期静态淋溶相比,连续淋溶增加了淋溶液总量,尽管ρ(Cr)变化较小,但TCr累积溶出率显著增加;双常数速率、抛物线和指数模型均可拟合淋溶液中Cr6+、TCr和Cr3+的累积溶出率,其中,抛物线模型的相关系数均在0.99以上,是最佳模型. AOD渣中Cr的连续淋溶动力学模型的构建可为不锈钢渣中Cr的淋溶毒性及其生态风险评价奠定试验和理论基础.      

煤矸石中有害微量元素的静态淋溶试验研究

在煤矸石的静态淋溶试验的基础上。研究了7-种有害微量元素的淋溶特性，分析了微量元素析出的影响因素。结果表明，淋溶液最终pH呈弱碱性：元素溶出浓度与淋溶时间，淋溶温度，煤矸石粒径，淋溶液pH值以及元素在煤矸石中的含量，赋存状态、本身性质有密切关系。     

德兴铜矿尾砂重金属在模拟降雨下的淋溶特征

为了探讨模拟降雨条件下德兴铜矿尾砂重金属的淋出规律及释放特征,采用4种不同酸度的淋溶液模拟降雨进行为期60 d的动态淋溶试验。结果表明:尾砂淋出液pH值呈现先降低后小幅波动的变化趋势,且4种酸度淋溶液间的差异较小;电导率呈现先降低后趋于稳定的变化趋势,且pH=4处理组的淋出液电导率显著高于其他3种处理;各重金属的累积淋出量均呈现逐渐增加的变化趋势,且淋溶液酸度越低重金属累积淋出量越高,此外Cd和Hg的累积淋出率较高,长期酸雨可能导致潜在的环境污染。采用动力学方程拟合发现,双常数速率方程可以更好地描述Cu和Zn的释放过程,修正的Elovich方程则更适合描述Pb、Cd、As和Hg的释放过程,这表明模拟酸雨淋溶作用下尾砂重金属的释放是一个由多因素综合控制的过程。     

模拟酸雨对红壤中硅铝铁释放的影响

通过模拟酸雨对湖南红壤的淋溶实验,分析了淋溶液pH值和硅铝铁离子动力学释放规律和特点.结果表明,在一定淋溶范围时,酸雨酸度是决定红壤矿物溶解及离子释放的主要因素,且硅、铝、铁对酸雨响应存在差异.在pH<5.6的各酸度酸雨淋溶下,硅均有大量释放,铁基本无释放.pH在3.0～5.6时铝的释放量很小,只有在酸雨pH值较低时才会有大量溶出.随酸雨淋溶的进行,酸雨pH在3.0～5.6的硅铝释放能力总体呈下降趋势.pH 2.5的酸雨可使红壤矿物的风化作用加强,硅铝释放量均明显增加,铝的增幅更大,但随淋溶量增加硅铝释放能力的增长速度趋缓.实验结果还表明,红壤受酸雨影响pH值降到一定程度后,淋出液中铝浓度与其pH值及DOC都呈线性负相关,酸沉降可破坏固相有机络合铝并使其溶出,但强酸性酸雨作用下红壤溶解而释放的铝主要来自铝硅酸盐的溶解.     

模拟酸雨对不同土层酸度和K+淋失规律的影响

在江西表土施用KCl肥料后,用室内模拟酸雨的土柱实验,研究酸雨对不同土层酸度及K+淋失的影响.其结果表明,不同土层淋出液pH值的变化先下降后上升,但起始pH值存在明显差异,pH2.5酸雨在A层和AB层淋溶的中后期又下降;淋出液电导变化有一个峰值,其出现在淋溶的起始阶段,表明土壤中养分迅速向下迁移.K+的淋失与降雨的酸度有关,pH2.5酸雨会加速K+在土体内向下迁移,在A层土壤中K+的释放可分为2个阶段:快速释放过程和中速释放过程;至于pH4.5酸雨淋溶下,K+淋失分为快速释放过程和慢速释放过程.     

土壤中三卤甲烷(THMs)前驱物质流出的规律

通过室内模拟淋溶实验,初步探讨了以三卤甲烷生成潜能(THMFP)为指标的土壤三卤甲烷前驱物质的流出规律.结果显示:土壤淋出液中THMFP的浓度与土壤性质特别是土壤中腐殖质含量、组成与卤代活性,模拟雨水的酸度及累积淋溶量等有关.土壤中所含腐殖质的量越大、腐殖质的卤代活性越高且溶解迁移能力越强,则淋出液中THMFP的浓度越大;酸度最低(pH3.0)的模拟雨水淋洗下,淋出液中THMFP的浓度最低;模拟雨水的pH值愈低,土壤THMFP愈易流出;本实验条件下,淋出液中THMFP的浓度随累积淋溶量的增大呈下降趋势.     

香溪河沉积物、间隙水的磷分布特征及释放通量估算

采集香溪河沿程5个样点不同季节、不同深度的沉积物,用Hedley分级方法分析磷形态及垂向变化特征,同时研究上覆水和间隙水理化性质对沉积物中磷释放的影响.香溪河上覆水及间隙水pH值范围为4.72~8.55,夏季呈弱酸性,秋季、冬季及次年春季pH值呈弱碱性;沉积物处于较强还原性环境;上覆水及间隙水总磷质量浓度(TP)年变化范围为0.02~0.48mg·L~(-1),沉积物TP含量为0.48~1.45 g·kg~(-1);沉积物中磷形态的含量为HCl-P(HCl提取态)Res-P(残余磷)NaOH-P(NaOH提取态磷)NaHCO_3-P(NaHCO_3提取态磷)H_2O-P(水提取态磷).沉积物-上覆水体交界面还原性环境有利于沉积物中磷向上覆水中释放;春季水体的弱碱性、夏季的弱酸性有利于沉积物向上覆水释磷,从而增加了上覆水体富营养化的风险;间隙水TP与沉积物TP含量密切相关;5个样点中有4个样点的PO_4~(3-)-P由间隙水向上覆水扩散,释放通量为0.01~0.04mg·(m~2·d)~(-1).沉积物是底层水体营养盐的重要来源.     

不同pH值对磷矿废石磷素浸出特性影响的实验研究

采用EPA 1314pH酸碱预滴定实验和pH浸出实验,研究了pH对磷矿废石磷元素浸出特性的影响,以及磷矿废石的酸碱缓冲容量。实验结果表明:磷矿废石的碱缓冲容量小,pH从8.75上升到13.50消耗了0.1mmol/g的NaOH,磷矿废石酸的缓冲容量较大,pH从5.50到1.00,共消耗2.2mmol/g的H2SO4;浸提液的酸碱性是影响磷矿废石中磷元素浸出的重要参数,酸性条件下很大程度上促进了磷元素的浸出,随着H+离子浓度的增加,总磷浓度随之升高。相反在碱性条件下的反应过程中,OH-阻碍磷元素的浸出,消耗正磷酸根离子和羟基磷酸根离子,使其生成沉淀,有一定的固磷作用,为磷元素的固化提供了更多途径。     

模型化研究pH对垃圾焚烧飞灰金属浸出的影响机制

浸出液pH是影响城市生活垃圾焚烧飞灰金属浸出的主要因素.通过比较pH变化浸出测试和Visual MINTEQ模拟结果,研究了浸出液pH对飞灰金属浸出特性的影响机制.结果发现,酸性条件下(Cd、Zn、Ni:pH＜8;Pb、Cu、Cr:pH＜6;Al:pH＜4),金属会随pH降低而大量溶出;两性金属Pb和Zn,在强碱性条件时浸出浓度亦会增加,pH=12.5时可分别达42和2.4 mg·L-1.飞灰中金属的pH相关浸出行为可通过Visual MINTEQ模型很好地模拟.模拟计算结果表明,浸出液pH的变化会改变金属在浸出体系中的化学形态,从而影响金属的浸出浓度;不同pH下Pb、Zn、Cu、Ca和Al的化学形态和浸出行为主要由溶解/沉淀平衡决定,吸附作用对其影响不大;在酸性至中性pH条件下,飞灰中HFO会吸附Cd、Cr和Ni而降低其溶解度,但在碱性条件下这些重金属的浸出又转而由溶解/沉淀平衡控制.     

生活垃圾焚烧飞灰固化体重金属动态浸出规律

为研究实际生活垃圾卫生填埋场中渗滤液长期作用于飞灰固化体的浸出行为,分别采用pH值为5.5的醋酸-醋酸钠溶液和pH值为7.0的去离子水作为初始浸提液,建立飞灰固化体的动态浸出试验.初始浸提液pH值的差异会影响飞灰固化体的结构完整性和固化体表面晶体的生成情况,当初始浸提液为醋酸-醋酸钠溶液时,实验过程中飞灰固化体会破碎;当初始浸提液为去离子水时,飞灰固化体表面生成的CaCO₃晶体可能会抑制重金属浸出.当实验进行至约120d时,2组实验浸出液的pH值和重金属浓度基本稳定,且pH值相差不大;但采用去离子水浸提时,Pb、Cr的累计浸出量明显更高,且Pb的浸出浓度（0.29mg/L）甚至一度超过填埋场入场限值,其潜在风险应受到关注.     

螯合剂固化生活垃圾焚烧飞灰中重金属的机理研究进展

填埋是目前处理生活垃圾焚烧飞灰的主要方式之一,然而飞灰中重金属随渗滤液浸出会对环境产生污染隐患,药剂固化飞灰中重金属是主要预处理方式. 其中,化学药剂中的螯合剂类对飞灰中重金属的固化效果较好,国内外使用广泛. 本文通过对比多种有机螯合剂的重金属固化率发现,具有不同官能团(醛基、羟基、羧基、磷酸官能团和含硫基官能团)的螯合剂的固化效果有明显差异,其中含有磷酸官能团和硫基官能团的螯合剂对飞灰中重金属的固化效果普遍优于含醛基、羟基、羧基官能团的螯合剂. 因此,可根据填埋场渗滤液的酸碱性,通过添加羧基、羟基或磷酸官能团改性有机螯合剂,使填埋场渗滤液达到中性. 同时,螯合固化体形成正四面体结构最为稳定,可以降低飞灰中重金属浸出率,减少填埋场污染隐患.      

模拟酸雨对MoO3生产废渣的浸出毒性及生物毒性的影响

利用理化分析、浸出毒性分析、生物毒性试验相结合研究了三氧化钼(MoO3)生产排放的废渣在不同模拟酸雨条件下的浸出毒性及生物毒性.结果表明,废渣浸出液中镍超标,属于具有浸出毒性的危险废物;同时其浸出液具有极强的生物毒性,浸出液生物毒性由强至弱依次为pH=4.5>pH=5.0>pH:5.5>pH=6.0.pH=6.5>pH=6.8,生物毒性最低的浸出液(pH:6.8)24h、48h对隆线溞的半致死体积分数LC50分别为0.3775%、0.2184%.因此,三氧化钼生产排放的废渣在堆存和运输过程中要妥善处理,防止经雨水,尤其是酸雨淋溶浸泡;经浸泡后产生的废液会污染附近水体和土壤,对环境和居民健康造成危害.     

酸碱调节对混合污泥中氮、磷溶出的影响

为了研究不同酸碱调节下混合污泥(初沉池污泥与剩余污泥按约4∶6的比例混合)中氮磷溶出的变化规律,考察了天津市某污水厂的混合污泥在酸性(pH=3.0),碱性(pH=10.0)以及pH值不调节的情况下,在15～20℃水解酸化过程中氨氮(NH4+-N)和磷酸盐(PO43--P)的释放规律。结果表明:对混合污泥进行pH调节可以提高氨氮和磷酸盐的释放量,且混合污泥中氨氮的释放量表现为碱性>对比试验>酸性;磷酸盐的释放量表现为酸性>对比试验>碱性。     

以垃圾焚烧底灰为骨料的脱水污泥固化试验

针对机械脱水污泥强度低,难以安全填埋的问题,采用生活垃圾焚烧底灰作为骨架材料和水泥、石灰、石膏作为固化剂,开展污泥固化试验研究,并通过无侧限抗压强度试验、耐水性试验、浸出毒性试验对固化效果进行评价.结果表明,较优的固化剂种类为水泥和石膏,掺入量为污泥干基的50%,无侧限抗压强度可以满足填埋要求.最优垃圾焚烧底灰掺入量为100%,固化污泥增容比小于1.0,能够起到减容作用.水泥、石膏固化污泥耐水性能均较好.浸出毒性试验结果表明,最优固化剂种类为石膏,浸出液Cu、Zn、Pb离子浓度及COD值均较原泥大幅降低,可以起到良好的稳定化效果,且浸出液pH值接近中性,对生态环境影响较小.     

典型电子废物中多溴联苯醚的模拟浸出释放特征

选取废旧打印机外壳为典型电子废物,以商用腐殖酸溶液为浸提剂,采用浸出试验,模拟研究了废旧打印机外壳中PBDEs(多溴联苯醚)在简易填埋或与生活垃圾共处置场景下,在不同废物粒径、浸提剂DOC浓度、pH、浸提时间和液固比下的浸出特征. 分别用索氏提取法和液液萃取法提取废旧打印机外壳及其浸出液中的PBDEs,采用气相色谱-质谱法(GC-MS)对11种PBDEs同系物的浓度进行定性、定量检测. 结果表明,废旧打印机外壳中BDE28、BDE47、BDE66、BDE85、BDE99、BDE100、BDE153、BDE154被检出,而在浸出液中仅有BDE28、BDE47、BDE66、BDE85、BDE99、BDE153被检出,∑₆PBDEs的浸出率仅为0.04%~0.44%;垃圾渗滤液和土壤溶液中DOM可以促进废旧打印机外壳中PBDEs的浸出,随着浸提剂ρ(DOC)的增大,PBDEs的浸出量增加;在酸性条件下PBDEs的浸出量低于在中性条件下的浸出量;随着浸出时间的延长,PBDEs的浸出量不断增加,但在试验设定的480h内,没有得到一个液固体系的平衡时间,可见废旧打印机外壳中PBDEs的浸出是一个缓慢释放的过程.      

酸性淋溶对铅锌尾矿金属行为的影响及植物毒性

露天存放的铅锌尾矿受到自身酸化和酸雨的双重影响,从而加剧尾矿对环境的影响。因此,研究尾矿在酸性条件下的重金属行为及其植物毒性,对植物在铅锌尾矿地的自然定居有非常重要的意义。将铅锌尾矿砂装柱,用pH2～7溶液淋溶50天的结果表明,酸度的提高可以显著地增加尾矿砂中重金属（Pb、Zn、Cu和Cd）的溶出。而随着时间的延长,Zn的溶出量明显增高,Pb和Cu的溶出则逐渐降低。在pH值＜3时,Cd的溶出逐渐升高,pH值＞3时,Cd的溶出也呈下降趋势。酸度对重金属溶出的影响由大至小依次为Zn＞Cd＞Cu＞Pb。渗滤液对植物的毒性随着起始淋溶酸度的提高与时间的推移而加剧