蘭州大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)申請(qǐng)書(shū)鋼渣治理煤矸石酸性污染的試驗(yàn)研究

1、 大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)行動(dòng)計(jì)劃項(xiàng)目申報(bào)書(shū)項(xiàng) 目 名 稱：鋼渣治理煤矸石酸性污染的試驗(yàn)研究項(xiàng) 目 完 成 人： 項(xiàng)目指導(dǎo)教師： 項(xiàng)目總負(fù)責(zé)人： 所在學(xué)院（公章）： 資源環(huán)境學(xué)院 起 止 時(shí) 間： 2013年4月 至 2013年12月 共青團(tuán)蘭州大學(xué)委員會(huì) 制填 報(bào) 說(shuō) 明一、填寫(xiě)申報(bào)書(shū)之前，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)所有成員和指導(dǎo)老師應(yīng)仔細(xì)閱讀蘭州大學(xué)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)行動(dòng)計(jì)劃（校教字200255號(hào)），嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。鼓勵(lì)學(xué)生跨專業(yè)申報(bào)項(xiàng)目，促進(jìn)不同學(xué)科之間的交叉融合。二、個(gè)人最多參與兩項(xiàng)，課題負(fù)責(zé)人只能參與一項(xiàng)。三、項(xiàng)目完成人根據(jù)實(shí)際情況填寫(xiě)（最多不超過(guò)5人）；如項(xiàng)目完成人來(lái)自不同學(xué)院，“項(xiàng)目總負(fù)責(zé)人”一欄必須為第一

2、完成人所在學(xué)院團(tuán)委書(shū)記，“所在學(xué)院”一欄填寫(xiě)項(xiàng)目第一完成人所在的學(xué)院。四、申報(bào)書(shū)請(qǐng)如實(shí)填寫(xiě)，表達(dá)明確嚴(yán)謹(jǐn)。所需簽字之處，必須由相應(yīng)人員親筆簽名。如有弄虛作假現(xiàn)象，一經(jīng)核實(shí)，將按照撤項(xiàng)處理。五、項(xiàng)目實(shí)施時(shí)間的起止年月一般按自然年份填寫(xiě)，每個(gè)項(xiàng)目原則上在當(dāng)年內(nèi)完成，以半年為一階段。申報(bào)書(shū)的各項(xiàng)內(nèi)容，要實(shí)事求是，表達(dá)要明確、嚴(yán)謹(jǐn)。第一次出現(xiàn)的縮寫(xiě)詞，需注出全稱。六、項(xiàng)目及子項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)預(yù)算中的科目名稱可根據(jù)預(yù)算情況填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)耗材、藥品、試劑、圖書(shū)資料、實(shí)地調(diào)研，參加校內(nèi)外會(huì)議，生產(chǎn)采購(gòu)、倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)輸、廣告營(yíng)銷，場(chǎng)地租賃等。七、申報(bào)書(shū)要求用a4紙?zhí)顚?xiě)或打?。ê炞种幉坏么蛴。?，于左側(cè)裝訂成冊(cè)?？删W(wǎng)上下載、自行復(fù)

3、印或加頁(yè)，但格式、內(nèi)容、大小均須與原件一致。電子版填表字體用小四號(hào)宋體，單倍行距，一式兩份（學(xué)院備留一份，交校團(tuán)委一份）。八、所列各項(xiàng)內(nèi)容不能簡(jiǎn)單標(biāo)注“見(jiàn)附件”，否則視為不合格。項(xiàng)目名稱鋼渣治理煤矸石酸性污染的試驗(yàn)研究項(xiàng)目類型哲學(xué)社會(huì)科學(xué)類 自然科學(xué)類申請(qǐng)經(jīng)費(fèi) 1.60千元（保留小數(shù)點(diǎn)兩位）起止時(shí)間 2013年4月 至2013年12月申請(qǐng)團(tuán)隊(duì)（排名順序?yàn)樨?fù)責(zé)人先后順序）姓名性別學(xué)號(hào)學(xué)院及專業(yè)（填寫(xiě)全稱）聯(lián)系電話e-mail男指導(dǎo)教師姓名職務(wù)/職稱副教授電話e-mail單位蘭州大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程系1、 項(xiàng)目簡(jiǎn)介（嚴(yán)格控制在200字左右）煤矸石淋溶液具有典型的酸性礦山廢水特征，強(qiáng)酸的環(huán)

4、境還可能導(dǎo)致so4 2-、fe3+、cr6+、mn2+等有害物質(zhì)釋出，對(duì)礦區(qū)及周圍居民和動(dòng)、植物帶來(lái)直接危害。本項(xiàng)目采用柱狀淋溶模擬實(shí)驗(yàn)，利用鋼渣堿性較強(qiáng)，疏松多孔，比表面積大，具有一定吸附能力的特性治理煤矸石，分析鋼渣治理煤矸石酸性污染的效果和機(jī)理。二、項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)（嚴(yán)格控制在100字左右）在氧氣、水和氧化亞鐵硫桿菌的作用下，煤矸石中硫化物發(fā)生氧化反應(yīng)造成酸性和金屬的復(fù)合污染。利用廢棄鋼渣處理煤矸石國(guó)內(nèi)外研究較少，不僅“以廢治廢”并且在煤矸石酸性污染中有較好利用潛力。三、申請(qǐng)理由（可另附頁(yè)。1500字左右，包括項(xiàng)目實(shí)施目的、背景、內(nèi)容、自身/團(tuán)隊(duì)具備的知識(shí)、條件、特長(zhǎng)、興趣、前期準(zhǔn)備，以及參加

5、哪些科技事件創(chuàng)新活動(dòng)和取得的成績(jī)等。需對(duì)項(xiàng)目可行性分析作專門論述，背景分析、成本分析、社會(huì)效益或經(jīng)濟(jì)效益分析等。）3.1項(xiàng)目實(shí)施目的本項(xiàng)目旨在通過(guò)對(duì)鋼渣治理煤矸石酸性污染的效果和機(jī)理進(jìn)行分析，為鋼渣的綜合利用和煤矸石淋溶液污染的治理提供一個(gè)經(jīng)濟(jì)可行的理論依據(jù)。3.2項(xiàng)目實(shí)施背景 煤炭是我國(guó)的主要能源，在我國(guó)一次性消費(fèi)中占76%以上。煤矸石是煤炭生產(chǎn)過(guò)程中的主要固體廢物。目前，全國(guó)約有40多億噸煤矸石堆積在地表。煤矸石化學(xué)成分大多為硅酸鹽，以sio2、al2o3和fe2o3為主，還有部分微量元素，如cr 、pb、zn、hg、cd、mn、f、as、ni等。煤矸石的存在不僅占大量土地，而且通過(guò)長(zhǎng)期的

6、風(fēng)化、降水淋溶等作用，發(fā)生一系列的物理、化學(xué)變化，使煤矸石中有害元素從煤矸石中析出，入滲土壤和含水層，對(duì)周圍環(huán)境造成嚴(yán)重的污染和破壞，特別是煤矸石內(nèi)硫化物的氧化產(chǎn)生酸性礦山廢水（amd），引起較強(qiáng)的酸性及高濃度的金屬等有毒元素，對(duì)周圍居民和動(dòng)、植物生命帶來(lái)直接危害。因此減少煤矸石酸性和金屬污染淋溶液產(chǎn)生已成為當(dāng)前迫切需要解決的問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者利用石灰、石灰石、苛性鈉等治理酸性礦山廢水，但存在治理費(fèi)用較高而且易造成二次污染等弊端。 我國(guó)工業(yè)迅速發(fā)展，鋼鐵大量利用，鋼渣排放量與日俱增，但鋼渣利用率較低，約為10%。利用鋼渣治理煤矸石酸性和金屬污染研究較少，為此，在前人研究煤矸石酸性和金屬污染的

7、基礎(chǔ)上嘗試鋼渣治理，為鋼渣的綜合利用及煤矸石淋溶液污染治理提供理論依據(jù)。3.3項(xiàng)目?jī)?nèi)容對(duì)單獨(dú)煤矸石，鋼渣覆蓋后的煤矸石和鋼渣煤矸石的均勻混合物進(jìn)行室內(nèi)柱狀淋溶實(shí)驗(yàn)。并對(duì)產(chǎn)生的淋溶液進(jìn)行ph、氧化還原電位、電導(dǎo)率、so42-濃度的測(cè)定，比較處理結(jié)果，同時(shí)分析不同處理過(guò)程中氧化亞鐵硫桿菌的數(shù)量及影響。3.4團(tuán)隊(duì)介紹 團(tuán)隊(duì)成員具備較強(qiáng)學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，并有較強(qiáng)的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和很好的團(tuán)隊(duì)合作精神。通過(guò)本科學(xué)習(xí)已經(jīng)掌握了環(huán)境方面的一些基礎(chǔ)知識(shí)，如環(huán)境監(jiān)測(cè)、環(huán)境微生物、分析化學(xué)、物理化學(xué)、土壤地理學(xué)等。其中三名成員均參加過(guò)2012年蘭州大學(xué)學(xué)生“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)行動(dòng)計(jì)劃”，并成功結(jié)項(xiàng)，完全有能力勝任項(xiàng)目的實(shí)施

8、。3.5前期準(zhǔn)備通過(guò)圖書(shū)館查閱文獻(xiàn)和網(wǎng)絡(luò)資源的利用，整理出這次項(xiàng)目所必須的資料和信息，了解目前相關(guān)研究發(fā)展動(dòng)態(tài)和項(xiàng)目背景，并與指導(dǎo)老師討論提出初步方案。3.6可行性分析研究思路的可行性：通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，煤矸石產(chǎn)生酸性污染的原因是由于在氧氣、水和氧化亞硫桿菌的作用下，煤矸石中的硫化物發(fā)生氧化反應(yīng)造成的。由于鋼渣具有較強(qiáng)堿性可以促進(jìn)fe等氫氧化物沉淀和多種金屬的共沉淀，生成的沉淀包被在煤矸石的外表，阻止氧氣和黃鐵礦的聯(lián)系，使黃鐵礦的氧化受到抑制。同時(shí)鋼渣形成的堿性環(huán)境可以抑制氧化亞鐵硫桿菌的生長(zhǎng)。研究方法的可行性：采用室內(nèi)柱狀淋溶實(shí)驗(yàn)，模擬大氣降水，實(shí)驗(yàn)方法成熟。采用硫酸鋇比濁法分析淋溶液中的s

9、o42-的濃度，靈敏度高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。對(duì)于所得到的數(shù)據(jù)，將采用spss統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理。3.7成本和經(jīng)濟(jì)效益分析煤矸石和鋼渣都是工業(yè)廢料，故獲取容易幾乎無(wú)成本，對(duì)于鋼渣治理煤矸石也采用簡(jiǎn)單工藝，成本低。國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者利用石灰、石灰石、苛性鈉等治理煤矸石淋溶液污染，治理費(fèi)用較高，本項(xiàng)目利用廢棄鋼渣改良煤矸石，達(dá)到“以廢治廢”的目的，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。四、項(xiàng)目方案（可另附頁(yè)。1500字左右，包括目標(biāo)任務(wù)，技術(shù)路線或運(yùn)作模式，行動(dòng)方案，以及人員分工和資源整合等。）4.1目標(biāo)任務(wù)本項(xiàng)目旨在探討鋼渣治理煤矸石酸性污染的效果與機(jī)理。對(duì)單獨(dú)煤矸石，鋼渣覆蓋后的煤矸石和鋼渣煤矸石的均勻混合物進(jìn)行室內(nèi)柱狀

10、淋溶實(shí)驗(yàn)。并對(duì)產(chǎn)生的淋溶液進(jìn)行ph、氧化還原電位、電導(dǎo)率、so42-濃度的測(cè)定，同時(shí)分析不同處理過(guò)程中氧化亞鐵硫桿菌的數(shù)量及影響。以期達(dá)到鋼渣對(duì)煤矸石酸性污染的防治效果，為酸性煤矸石山的綠化復(fù)墾提供基礎(chǔ)。4.2項(xiàng)目步驟(1) 對(duì)取得的鋼渣和煤矸石進(jìn)行粒徑和形狀的觀察，并進(jìn)行預(yù)處理。(2) 選用直徑為7.5cm、高40cm的pvc管，在其底部鋪設(shè)1層定量濾紙，并加50g石英砂，在其底端設(shè)置一個(gè)直徑為2mm的排水孔以收集淋溶液。(3) 設(shè)置3組對(duì)照實(shí)驗(yàn)：對(duì)照處理1裝有1kg煤矸石；處理2中裝有1kg煤矸石，并用300g鋼渣覆蓋；處理3裝有1kg煤矸石和300g鋼渣的均勻混合物。(4) 分別在3組設(shè)

11、置好的裝置中加入等量去離子水潤(rùn)濕24h，模擬大氣降水，每天用50ml間歇式加水進(jìn)行淋溶，用150ml樣品瓶收集淋溶液，每3d取樣1次，取至第30天。取樣后立即測(cè)試淋溶液的ph、氧化還原電位(eh)、電導(dǎo)率(ec)，然后將淋溶液過(guò)0.45m濾膜并放入冰箱(4 )待分析。利用硫酸鋇比濁法測(cè)定溶液so42-的濃度。(5) 取每次的淋溶液，用稀釋涂布平板法對(duì)氧化亞鐵硫桿菌計(jì)數(shù)，同時(shí)分析各處理中氧化亞鐵硫桿菌的數(shù)量及影響。(6) 對(duì)所得數(shù)據(jù)用spss進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析其規(guī)律，對(duì)鋼渣治理煤矸石酸性污染的效果與機(jī)理進(jìn)行總結(jié)。4.2技術(shù)路線圖觀察粒徑、形狀預(yù)處理鋼渣、煤矸石廢棄物單獨(dú)煤矸石鋼渣覆蓋煤矸石鋼渣與煤矸

12、石均勻混合物柱狀淋溶實(shí)驗(yàn) 煤矸石淋溶液分析ph、氧化還原電位、電導(dǎo)率so42-氧化亞鐵硫桿菌利用spss軟件統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析效果及應(yīng)用前景4.3項(xiàng)目分工原料的采集、鋼渣改良煤矸石防治酸性污染效果實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)機(jī)理的研究、論文的撰寫(xiě)原料的采集、鋼渣改良煤矸石防治酸性污染效果實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)機(jī)理的研究、論文的撰寫(xiě)：原料的采集、spss統(tǒng)計(jì)軟件的學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析、論文的撰寫(xiě)原料的采集、鋼渣改良煤矸石防治酸性污染效果實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)機(jī)理的研究4.4資源整合參考文獻(xiàn)1劉桂建，楊萍玥，等.煤矸石潛在有害微量元素淋溶析出研究j.高校地質(zhì)學(xué)報(bào)，2001,7(4)：449-457.2 李林濤，等.煤矸石中重金屬對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題

13、c.煤科院西安分院文集，第五集.3王丹璐，等.鋼渣改性粉煤灰吸附處理滲濾液中氨氮的實(shí)驗(yàn)研究j.甘肅科技，2012,18(13)：29-31.4劉盛余，馬少健，等.鋼渣吸附劑吸附機(jī)理的研究j.環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2008.2(1)：115-119.5奚旦立，孫裕生，劉秀英.環(huán)境監(jiān)測(cè)m.北京：高等教育出版社，2007:275-277.6國(guó)家環(huán)保局,水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法m.北京：中國(guó)科學(xué)出版社，2002:102,112-113,368-370,371-372,415-418.7 魏嵬，等.改良煤矸石基質(zhì)淋溶液主要污染物特征j.山地農(nóng)業(yè)生物學(xué)報(bào)，2009，28(1)：32-35.8程維平.煤矸石淋溶液對(duì)環(huán)境

14、影響的研究j.煤炭加工與綜合利用，2005，6(6)：47-49.9李文，任曉旭，等.不同排矸年限煤矸石廢棄地養(yǎng)分含量及重金屬污染評(píng)價(jià)j.林 業(yè) 科 學(xué),2011,47(6):162-166.五、項(xiàng)目進(jìn)度安排（300-500字，包括進(jìn)度計(jì)劃安排，實(shí)施階段和步驟等）第一階段：2013年4月-2013年5月(1) 查閱鋼渣和煤矸石處置利用的相關(guān)文獻(xiàn)，加強(qiáng)對(duì)鋼渣和煤矸石特性的理解，進(jìn)一步細(xì)化和完善實(shí)驗(yàn)步驟。(2) 學(xué)習(xí)spss統(tǒng)計(jì)軟件，為后階段數(shù)據(jù)分析做準(zhǔn)備。(3) 準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)所需儀器、藥品，前往榆中鋼鐵廠和蘭州阿干鎮(zhèn)煤礦廠采集原料并搜集原料采集地周圍環(huán)境情況。第二階段：2013年6月-2013年10

15、月 (1) 觀察原料粒徑和形狀并對(duì)原料進(jìn)行預(yù)處理，結(jié)合所搜集的采集地環(huán)境情況，對(duì)原料性質(zhì)初步分析。(2) 完成三組淋溶實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)置，進(jìn)行柱狀淋溶實(shí)驗(yàn)，同期進(jìn)行氧化亞鐵硫桿菌的培養(yǎng)及計(jì)數(shù)。(3) 針對(duì)實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題，征詢指導(dǎo)老師的建議并查閱有關(guān)書(shū)籍文獻(xiàn)，進(jìn)行及時(shí)的改正。 (4) 記錄數(shù)據(jù)，利用spss軟件分析數(shù)據(jù)結(jié)果，得出初步結(jié)論。第三階段：2013年11月-2013年12月 (1) 對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)一步分析討論，探討鋼渣治理煤矸石酸性污染的機(jī)理、意義。(2) 在以上研究的基礎(chǔ)上撰寫(xiě)并發(fā)表論文，提高研究報(bào)告，參加結(jié)題答辯。六、項(xiàng)目完成預(yù)期成果與形式（可另附頁(yè)。500-1000字，請(qǐng)簡(jiǎn)述：專著或編著、

16、調(diào)研或?qū)嶒?yàn)報(bào)告、論文篇數(shù)及論文級(jí)別，或?qū)＠⒃O(shè)計(jì)、產(chǎn)品、服務(wù)、公司性質(zhì)及規(guī)模、社會(huì)融資或風(fēng)險(xiǎn)投資、營(yíng)業(yè)額和利潤(rùn)額等。）6.1預(yù)期效果 (1) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到鋼渣治理煤矸石酸性污染的效果和產(chǎn)生機(jī)理，在核心期刊論文發(fā)表1-3篇相關(guān)研究論文。 (2) 得到鋼渣治理煤矸石酸性污染的規(guī)律，改進(jìn)治理方法，以期得到最佳的治理效果。 (3) 評(píng)價(jià)鋼渣治理煤矸石酸性污染的效果，為鋼渣的開(kāi)發(fā)和利用提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。(4) 對(duì)鋼渣抑制煤矸石中氧化亞鐵硫桿菌進(jìn)行探索性研究。6.2成果形式 (1) 論文1-3篇。(2) 提交一份研究報(bào)告。七、項(xiàng)目成員及指導(dǎo)教師承諾在獲得立項(xiàng)后，本人將與項(xiàng)目組成員團(tuán)結(jié)一致，努力做好該項(xiàng)目的研究及實(shí)