摘要
利用钢渣制造的人工藻礁构建人工藻场,用于恢复受损的海洋生态系统、解决海水富营养化问题是目前国际上的研究热点。该项技术起源于日本,目前在日本部分污染严重的封闭性海湾已经得到实际应用,但是国内对此项技术的研究尚属空白。并且该项技术侧重于钢渣作为藻礁材料的多孔性、稳定性和富含藻类所需的微量元素等特点,对于钢渣是否能够去除富营养化海水中的硝酸盐、磷酸盐缺少深入、系统的研究,将钢渣和龙须菜组合成钢渣.龙须菜系统用于处理富营养化海水的研究尚属空白,关于钢渣对海水水质各项指标的影响以及钢渣对大型藻类生长的影响还不甚清楚。为此,本文采用青岛钢铁厂的钢渣和青岛近海常见的大型藻类--龙须菜作为实验材料,分别研究了钢渣、龙须菜和钢渣-龙须菜系统对富营养化海水中的硝酸盐、磷酸盐的去除效果,以及钢渣对海水水质及大型藻类的影响。 本文研究了钢渣对富营养化海水中的硝酸盐、磷酸盐的去除效果。结果表明:钢渣可有效去除富营养化海水中的磷酸盐,在海水的磷酸盐浓度为0.2mg/L的前提下,10g/L的80目钢渣对海水中的磷酸盐的去除率最高,达到97.91%。在海水的磷酸盐浓度≤0.8mg/L、钢渣含量为10g/L、粒径为80目的前提下,随着海水的磷酸盐浓度升高,钢渣对海水中的磷酸盐的去除率也随之升高,这是钢渣去除海水中磷酸盐的优势所在。钢渣可向海水中溶出硝酸盐,不能去除海水中的硝酸盐。 本文研究了龙须菜对富营养化海水中的硝酸盐、磷酸盐的去除效果。结果表明:在海水的硝酸盐浓度为1.2mg/L、磷酸盐浓度为0.2mg/L的前提下,起始密度为3g/L的龙须菜对富营养化海水中的硝酸盐、磷酸盐的去除率最高;利用起始密度为3g/L的龙须菜处理不同程度的富营养化海水(硝酸盐浓度为0.3～4.8mg/L、磷酸盐浓度为0.05～0.Smg/L),发现随着富营养化海水中硝酸盐、磷酸盐浓度升高,龙须菜对富营养化海水中的硝酸盐、磷酸盐的去除率先升高后下降。当富营养化海水中的硝酸盐、磷酸盐浓度分别为4.8mg/L和0.8mg/L时,龙须菜对硝酸盐、磷酸盐的去除率仅为67.38%、40.42%,且龙须菜的长势减弱,部分藻体变白,说明严重富营养化海水对龙须菜的生长造成胁迫。因此龙须菜能够有效去除轻度富营养化海水中的硝酸盐、磷酸盐,但是对严重富营养化海水中的硝酸盐、磷酸盐的去除能力有限。 为了充分利用钢渣和龙须菜的优势去除富营养化海水中的硝酸盐、磷酸盐,本论文将钢渣和龙须菜按照一定比例组成钢渣-龙须菜系统,研究了该系统对富营养化海水中硝酸盐、磷酸盐的去除效果。结果表明:在海水的硝酸盐浓度为1.2mg/L、磷酸盐浓度为0.2mg/L的前提下,钢渣含量为10g/L、龙须菜起始密度为2g/L的钢渣-龙须菜系统对富营养化海水中的硝酸盐、磷酸盐的去除率分别为77%和99%,处理后海水的硝酸盐浓度为0.268mg/L,优于二类海水水质标准:磷酸盐浓度为0.002mg/L,优于一类海水水质标准。当钢渣用量≤10g/L时,不会对海水水质和龙须菜生长产生不良影响。 钢渣-龙须菜系统将钢渣对磷酸盐的物理吸附、化学沉淀与龙须菜对硝酸盐、磷酸盐的生物吸收结合起来,能够显著降低富营养化海水中硝酸盐、磷酸盐的浓度。本论文提出的“利用钢渣-龙须菜系统处理富营养化海水”系国内首创,既解决了工业固体废弃物--钢渣的处理难题,又解决了海水富营养化问题,实现了环境效益和经济效益的双赢,有利于钢铁行业的可持续发展。
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