环境工程中化工废渣磷石膏污染的治理探讨

2022-11-30

一、磷石膏的污染问题

化工废渣来源于化学工业生产过程中排放的各种工业废渣, 由于化工生产过程所用原料自身的化学成分不同、生产过程中适用的反应条件各异等原因使得化工废渣中所含化学成分和矿物组成等均有较大差异。磷石膏是生产中常见的一种化学废渣, 也是生产中常见的副产品;它由硫酸钙组成, 成分中还含有少量磷、氟、砷等微量元素, 其渗出的工艺水呈酸性, 一般含有1%~2%的P2O5及0.6%左右的氟。近年来, 我国很多地区由于磷矿石资源丰富, 从上世纪五十年代末开始发展磷复肥产业, 但是受限于当地生产技术水平限制等原因, 生产中产生的多余的磷石膏废渣难以全部利用, 逐渐堆积起来, 最终导致当地的生态环境受到影响, 对我国环境构成了很大的威胁。据有关部门统计, 我国化工生产中每年都会产生数千万吨的磷石膏废渣。2012年, 全国化工生产中大约产生副产品磷石膏7000万吨, 磷石膏的堆存量已达2.5亿吨, 并且这个数据还在以每年10%的速度增加。化工废渣磷石膏对环境的污染主要表现在当堆积磷石膏的场所由于外界环境或人为因素影响发生渗漏或外溢时, 磷石膏与水发生化学反应形成的工艺水会影响到地下水、地表水或土壤, 由于其具有毒性而使得受污染的水资源和土地不可改善, 这将对生态环境和此环境下生存的生物造成严重的影响。

治理磷石膏带来的环境污染问题迫在眉睫, 笔者认为可以从两方面入手, 一方面是依靠技术控制污染, 另一方面是寻找磷石膏的资源化利用途径, 这也是新形势下应该寻求的最环保最能实现资源的经济效益的途径, 通过变废为宝的措施来治理磷石膏带来的环境污染问题。

二、控制废渣磷石膏的污染源

在探索治理磷石膏废渣对环境污染的道路上, 对于治理化工废渣磷石膏堆存的问题, 现存企业根据自身的情况采用的方法各异, 目前还没有统一的标准, 例如在磷石膏废渣的堆积地使用常规的粘土阻漏、铺设土工布等堵漏方法。使用比较广泛和成熟的控制技术是采用在渣场下游挖防渗坑、铺垫塑料膜等方法, 对渗滤液进行收集处理, 这样做在一定程度上控制了渗滤液污染地下和地表水资源。

目前国内在控制废渣磷石膏的污染源的技术上受到学者专家认可和经实际操作检验后比较成功的案例是贵州省的瓮福集团采用的技术。瓮福集团是我国第一家引进美国磷石膏废渣环保堆存防渗技术的企业。该企业于2005年从美国安德曼公司引进铺设高密度聚乙烯膜水平防渗技术, 其所用的高密度聚乙烯膜完全可以采用国内产品, 大大减少了材料成本, 该企业利用先进的生产技术, 基本将磷石膏中的各类元素资源化, 通过技术研发与创新寻找到了一套清洁、安全堆存的磷石膏防渗技术。这项技术在经过8年的使用后证实了可以有效消除磷石膏渣堆存的环保渗漏隐患, 备受行业技术专家关注, 开启了探讨化工废渣磷石膏治理的技术方法, 为保护生态环境、资源的有效利用做出贡献。

三、探索资源化利用的途径

利用高科技技术消除磷石膏废渣堆存的环保渗漏隐患, 这种方法在磷石膏废渣污染治理中比较有效, 但是它并没有从根本上解决堆积磷石膏废渣带来的威胁。所谓治理工作可能会“防不胜防”, 通过科学创新, 寻找更环保、更符合经济社会可持续发展原则的方法是我们探索的方向。依据磷石膏的化学性质来看, 通过对它进行一定的化学处理可以改变其性质, 使得它在一定程度上能够代替天然石膏的功能, 在生产中应用于制造水泥工业、石膏建材制品。利用其生产出的水泥在相关工厂的运用中表现出强度高、硬化快、碱度低、等特性, 同时, 用该水泥制造的玻璃纤维增强水泥制品具有强度高、韧性好、耐火、耐水、可锯、不变形等许多优良优点, 现已经广泛用于制造“GRC”轻质多孔板。工业应用中将磷石膏用于生产建筑石膏的技术目前已经比较成熟, 可以大力推广运用到工业废渣磷石膏的处理上, 使其作用能够再次发挥。通过化学、物理反应除去磷石膏中所含的磷酸盐、氟化物、有机物和可溶性盐, 适当改变其化学性质可以使其在使用中符合建筑材料的要求。经过改进后的磷石膏煅烧脱去游离水和结晶水, 待陈化后就可以制成半水石膏, 也就是建筑中所使用的石膏。这样的石膏又可以作为原材料生产出其他具有某种特性的石膏板, 近期中国学者也在尝试以磷石膏为原料生产加压磷石膏板、砌块、砖等, 取得了一定的成果, 为我国建材资源提供了很大的来源。

在农业发展方面, 磷石膏可以用于土壤和化肥的改良剂, 由于磷石膏遇水之后表现为酸性, p H值为1-4, 在农业生产中可作盐碱地、红壤旱地的土壤改良剂。同时可用于生产硫酸钾、硫酸铵和氮磷钾复合肥料, 丰富我国化肥的种类。近年来, 我国农业科学的研究中发现磷石膏作为土壤改良剂具有优良的性质, 它相当于一种硫肥, 施用后可以增加油料作物 (芝麻、花生、大豆等) 的产量。而且经过磷石膏改良后的土壤性质稳定, 其含有物质可以有效作用8-10年, 土壤也不会变质。在改良化肥的性质上磷石膏可以提高氮肥的利用率, 通过其与尿素在高湿度下混合、干燥, 得到一种名曰尿素石膏的长效氮肥, 与普通的尿素相比, 其吸湿性小而肥效更高。

结语:化工废渣磷石膏的治理可以从传统的技术控制污染源入手, 而在寻找磷石膏的资源化路径中, 在工业使用方面可以将其用于生产水泥、化工原料和石膏建材等, 其他应用方面还表现为改进土壤化肥等。从资源回用和保护环境出发, 开辟磷石膏更有价值的综合利用途径是新形势下治理化工废渣磷石膏的更经济更环保的方法。

摘要：治理磷石膏带来的环境污染问题迫在眉睫, 本文从依靠技术控制污染, 寻找磷石膏的资源化利用途径两个方面入手, 探讨治理磷石膏污染的途径。

关键词：化工废渣,磷石膏,环境,污染