改性粉煤灰处理含油废水COD的试验研究

王 瑛

（煤科集团杭州环保研究院有限公司，浙江杭州311200）

改性粉煤灰处理含油废水COD的试验研究

王 瑛

（煤科集团杭州环保研究院有限公司，浙江杭州311200）

在实验室采用三种方法分别对粉煤灰进行改性，并用改性后的粉煤灰处理含油废水中的COD。结果表明：在各改性粉煤灰中，经AlCl3和FeCl3改性处理的粉煤灰去除COD效果最好，最佳工艺条件为：pH=10，搅拌时间为30 min，灰水的质量比为1∶10。在该工艺条件下，含油废水经粉煤灰处理后，出水的COD去除率可达90%以上。

改性粉煤灰；含油废水；COD去除率

0 引言

粉煤灰是燃煤发电厂排放的固体废弃物，我国电厂每年排放大量粉煤灰，由于占用农田、灰水渗漏及扬尘等都会给环境造成极大的危害。合理利用粉煤灰，使其资源化，对于缓解环境压力，促进社会实现可持续发展，具有重大意义[1]。国内外研究表明，粉煤灰中含有较多的活性氧化铝和氧化硅等，具有相当大的吸附能力。用其吸附处理含油废水具有较好的环境效益和社会经济效益。

粉煤灰处理废水的原理主要是物理吸附和化学絮凝的交叉作用[2]。由于粉煤灰处理能力有限，直接处理废水所需用量大，给后期处理带来新的问题，而对粉煤灰进行改性，使其更经济和环保地处理废水就显得非常必要。

使用改性后的粉煤灰增强憎水亲油性的同时还应充分考虑COD的去除效果，深入研究含油废水中COD的降解机理。本文通过在实验室对普通的粉煤灰进行表面改性后处理含油废水，取得了较好的去除COD的效果，达到了“以废治废”的目的，废水COD去除率可达90%以上。

1 实验部分

1.1 主要实验原料与试剂

粉煤灰，柴油，10%FeCl3溶液，10%AlCl3溶液，重铬酸钾标准溶液（0.25 mol·L-1），硫酸亚铁铵标准溶液（约0.1 mol·L-1），试亚铁灵指示液，浓盐酸（10.00 mol·L-1），浓硫酸（9.00 mol·L-1）。

1.2 主要实验仪器

FA/JA系列电子天平（上海精密科学仪器有限公司天平仪器厂）；YXJ-1型电动离心机（江苏金城国胜实验仪器厂）；恒温振荡器；加热装置（电炉，烘箱）；全玻璃回流装置；50 mL酸式滴定管；锥形瓶；容量瓶；广口瓶；移液管等。

1.3 实验方法

参照GB11914-89，采用重铬酸盐法测定水质化学需氧量（COD）[4]。

1.4 实验准备

1.4.1 粉煤灰的改性[5]

称取粉煤灰（实验室已有的粉末状粉煤灰）600 g。按以下步骤分别活化1#～3#粉煤灰样200 g，待用。

（1）粉煤灰放入10%FeCl3溶液中浸泡并搅拌2.5 h后，烘干，碾匀，得1#粉煤灰样，待用。

（2）粉煤灰放入10%AlCl3溶液中浸泡并搅拌2.5 h后，烘干，碾匀，得2#粉煤灰样，待用。

（3）将10%FeCl3溶液和10%AlCl3溶液按1∶1的比例配制完成混合液，粉煤灰放入混合液中浸泡并搅拌2.5 h后，烘干，碾匀，得3#粉煤灰样，待用。

1.4.2 含油废水的配制

将从市场上获得的柴油与水混合，充分震荡，静置24 h后，隔掉上层浮油，制成COD浓度为700 mg/L的稳定的含油废水，待用。

1.4.3 实验试剂的配制[6]

（1）称取预先烘干的FeCl330.00 g溶于浓盐酸中，再用蒸馏水稀释至300 mL，得10%FeCl3溶液，贮于广口试剂瓶内。

（2）称取预先烘干的AlCl330.00 g溶于浓盐酸中，再用蒸馏水稀释至300 mL，得10%AlCl3溶液，贮于广口试剂瓶内。

（3）按照GB 11914-89试剂要求，配制0.2500 mol/L重铬酸钾标准溶液、试亚铁灵指示液，硫酸亚铁铵标准溶液（约0.1 mol/L）等试剂溶液。

2 实验结果与讨论

2.1 改性粉煤灰的选择

常温下，取1#～3#改性粉煤灰各5 g，分别投入到50 mL COD为700 mg/L的废水中，均在恒温振荡器上振荡（转速200 r/min）30 min，离心后测定各出水的COD值，实验结果如表1所示。由表1可知，3#粉煤灰样吸附处理含油废水COD的效果最好，COD去除率可达到93.36%，故选取3#样为最佳的改性粉煤灰样。

表1 不同改性粉煤灰对水样的COD去除效果

2.2 处理时间对COD去除率的影响

常温下，取3份5 g的3#粉煤灰样，分别投入到盛有50 mL含油废水的锥形瓶中，然后分别置于恒温振荡器上振荡（转速200 r/min）不同时间，离心后测定各出水的COD浓度。实验结果见表2。

表2 处理时间对COD去除率的影响

由表2可知，吸附时间增长，去除率相应提高，但振荡30 min和90 min时COD的去除率已相差不大，分别为93.86%和94.86%。这是由于粉煤灰基本以大孔径为主[7]，在持续振荡条件下，油类物质能较快地在大孔隙内扩散，而后再向小孔隙扩散，因此到一定的时间，吸附时间增加，COD去除率增幅不大。为缩短工艺周期，选择吸附时间为30 min。

2.3 pH值对COD去除率的影响

常温下，取5份5 g的3#粉煤灰样，分别投入到盛有50 mL废水的锥形瓶中，然后调节pH值，均吸附振荡（转速200 r/min）30 min，离心后测定各出水的COD浓度。实验结果如表3所示。

表3 pH值对COD去除率的影响

由表3可知，COD去除率在碱性条件下高于酸性条件；在pH值为10时，3#粉煤灰样的除COD效果最佳，COD去除率可达93.85%。主要是粉煤灰为多孔性结构，比表面积较大，表面能高，且表面存在着许多铝、硅等物质，因而具有较强的吸附能力。在酸性条件下，由于H+在粉煤灰表面存在竞争吸附，导致粉煤灰吸附油类物质的能力减弱。而在碱性条件下，粉煤灰所含的Al3+、Fe3+的絮凝沉淀作用与粉煤灰吸附具有协同作用。但pH不宜过大，因pH过大时粉煤灰体系的氧化物会出现羟基化现象，从而导致其吸附能力减弱[7]。

2.4 粉煤灰投加量对COD去除率的影响

常温下，在6个锥形瓶中各加入50 mL废水，然后取3#粉煤灰样1 g、2 g、3 g、4 g、5 g、6 g分别加入相应瓶中进行吸附处理，水样pH均调节至10，吸附振荡（转速200 r/min）30 min，离心后测定各出水的COD大小。实验结果见表4。

表4 不同粉煤灰的加入量对COD的去除效果

由表4可知，随着投加量的增加，单位体积废水中的粉煤灰量不断提高，对油类的吸附能力也逐渐增强，COD去除率明显上升。当投加量为5 g，即灰水比为1∶10时，废水COD去除率可达90%以上。说明改性粉煤灰的投加量对含油废水COD去除率的影响较大。

3 结论与建议

（1）10%FeCl3溶液和10%AlCl3溶液按1∶1比例配制的混合液将粉煤灰浸泡改性后，处理效果比其他两种单独处理的改性样要好。

（2）改性后的粉煤灰净化处理含油废水，能明显降低废水COD。最佳试验条件是：pH为10，振荡吸附时间为30 min，灰水质量比为1∶10，在这种工艺条件下，COD的去除率可达到90%以上。

上述结论是在实验室条件下得到的，说明投加的粉煤灰不仅可以吸附水中的油类物质，还可以有效降低废水中的COD浓度等，在实际处理时可适当加大粉煤灰的投加量。由于实际废水中油类物质含量高，用粉煤灰吸附后的污泥量较大，往往难于处理，建议粉煤灰吸附含油废水作为含油废水的深度处理工艺。

[1]李亚辉，杨辉，赵红.粉煤灰处理废水的理论与实践[J].工业用水与废水，1999，30（3）:125.

[2]刘国光，刘兴旺，侯杰，等.粉煤灰吸附性能的研究[J].中国环境科学，1994，7（5）:62-64.

[3]谌世英，李凯琦.粉煤灰改性在含油废水处理中的应用[J].粉煤灰综合利用，2008（2）：50-52.

[4]GB 11914-89，水质化学需氧量的测定重铬酸盐法[S].

[5]郑水林.粉体表面改性[M].北京：中国建材工业出版社，1995.

[6]奚旦立，孙裕生，刘秀英.环境监测[M].北京：高等教育出版社，2004.

[7]李松田，李灵芝，李汉斌.含油废水处理中混凝剂的选择[J].平顶山师专学报（自然科学版），1997，11（1）:326.

Experimental Study on Treating COD in Oily Wastewater by Modified Fly Ash

WANG Ying
（CCTEG Hangzhou Environmental Research Institute，Hangzhou，Zhejiang 311200，China）

In this paper,three different methods were used to carry on the modification to the fly ash, and then operates the processing to treating COD in the oily wastewater with each kind of modified fly ash. The result indicated that in several kinds of modified fly ash,the COD elimination effect is the best after being processed by the fly ash that is modified by AlCl3and FeCl3；The experiment indicated that the best technological conditions of modified fly ash removing COD was:pH equals 10,reaction time was 30 min,and the proportion of mass to water is 1∶10.Under this technological conditions,the COD removal rate of the oilcontaining wastewater may reach above 90%.

modified fly ash；oily wastewater；COD removal rate

1006-4184（2016）12-0041-03

2016-10-27

王瑛（1967-），女，浙江金华人，大学本科，主要从事环境保护治理和环境影响评价等工作。E-mail:mkhzhbwy@163.com。