粉煤灰处理废水研究进展

2018-03-29王辉

山西化工 2018年1期

王辉

（山西晋环科源环境资源科技有限公司,山西太原 030024）

引言

粉煤灰主要是指燃煤电厂以及煤矸石、煤泥资源综合利用电厂锅炉烟气经除尘器收集后获得的细小飞灰和炉底渣,是一种比较常见的工业固体废弃物。我国经济和社会的大量需求带动煤电行业的快速发展,粉煤灰的产生量日益增多［1］。粉煤灰如不经处理而大量堆存不仅会占用大量的土地,而且由于其质量较轻且颗粒较细,很容易自然扩散,从而污染环境,进而会危害到人类健康。因此,粉煤灰合理再利用技术的研究就显得非常重要。

一般来说,粉煤灰的主要成分是SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3和未燃尽的炭等,可在建筑、化工和材料等领域进行应用［2］。目前,国外对粉煤灰的利用已由用在混凝土掺和料、路基和土壤改造方面发展到大体积混凝土制品和水泥混合材料等方面,而国内对粉煤灰的利用主要集中在道路建设和建材工业生产等方面,还有一些是用于提取贵重金属、用作农业肥料和土壤改良剂及环保材料等［3－4］。

粉煤灰是煤在高温条件下燃烧释放气体后形成的产物,因此,粉煤灰具有一定的多孔结构和较大的比表面积,能起到很好的吸附作用和沉降作用,使其在废水处理领域具有广阔的应用前景。本文将从粉煤灰在处理废水中的应用、存在的问题和今后的研究方向等几个方面加以论述,从而可为利用粉煤灰高效处理废水提供参考。

1 粉煤灰在废水处理中的应用

一般来说,粉煤灰对废水的处理主要是通过其对有害物质的吸附、絮凝和过滤作用来实现的,其中,吸附作用占主导地位。吸附作用既包括物理吸附也包括化学吸附,物理吸附的效率主要取决于粉煤灰的多孔性和比表面积,化学吸附主要是由粉煤灰表面铝、硅等活性点的数量来决定的。另外,由于粉煤灰中存在大量的Fe3＋、Al3＋和 Ca2＋等阳离子,这些阳离子在一定的条件下能与废水中的一些有害物质发生絮凝沉淀,从而去除废水中的重金属等有害物质［5］。

1）粉煤灰处理焦化废水

目前,大多数焦化厂采用生化法处理后的焦化废水,但处理后焦化废水中COD、酚和氰化物等浓度达不到国家规定的标准,一些研究人员采用粉煤灰作为吸附剂对此类废水进行了处理,取得了较好的效果。例如,徐革联等研究了粉煤灰吸附剂对某焦化厂生化出水的处理,研究结果表明,在进水量为100t/h,粉煤灰用量1.747t/h的条件下,废水中硫化物、油、氨氮、BOD5和色度的平均去除率能达到57.41%。在粉煤灰添加剂量为1.5g/100mL和浸渍时间为20min～25min条件下,处理后废水中除氨氮超标外,其他各项指标均可达到外排标准［6］。

2）粉煤灰处理重金属废水

目前,许多工业废水中含有大量的重金属离子,这些重金属离子不加处理直接外排会对环境和人体健康带来严重的危害。一些研究人员发现,粉煤灰对废水中的Cr6＋具有一定的去除效果,但去除率相对较低。刘转年等研究了经过酸活化后的粉煤灰对废水中的Cr6＋的去除效果,研究结果表明,经过酸活化后的粉煤灰对Cr6＋的去除率有明显的增加［7］。另外,还有研究表明,粉煤灰对废水中存在的Cu2＋、Zn2＋、Pb2＋等重金属离子也有较好的去除效果［8］。

3）粉煤灰处理含氟废水

粉煤灰对废水中的氟具有良好的去除效果,穆庆斌等使用粉煤灰直接对含氟废水进行处理时,处理效果并不明显,而且粉煤灰的使用量很大,一般每升废水中需投加粉煤灰40mg～100mg才能达到去除效果。当以粉煤灰作为原料,通过添加MgCl2和Al2（SO4）3形成的复合吸附剂来处理此类废水,研究表明,此复合剂用量达到上述粉煤灰用量的1/10左右时,废水中的氟就能达到排放标准［9］。此外,利用粉煤灰作为吸附剂还可以处理印染废水、造纸废水和生活污水等［10］。

4）粉煤灰的混凝和助凝作用

梁天民以粉煤灰作为原料,经过盐酸和硫酸酸化处理后制成混凝剂对制药废水进行了处理,研究结果表明,废水中COD的去除率可达到84%,而色度的去除率能达到98.2%。用该种混凝剂处理制革废水,废水中COD的去除率为66.3%,色度的去除率能达到98.8%［11］。谷庆宝等使用粉煤灰作为助凝剂处理染料废水中发现,当粉煤灰的投加量为3g/L,pH 值为5.7～6.7条件下,可节省絮凝剂10%～15%,同时,粉煤灰还能起到加速絮凝体沉淀和改善污泥脱水性能等作用［12］。于衍真等通过研究发现,粉煤灰起到混凝作用的原因主要是：1）粉煤灰制成的混凝剂在水中能够释放出大量的Al3＋、Fe3＋等阳离子,这些阳离子能够降低或消除水中悬浮颗粒的电位,使其脱稳。2）由于粉煤灰混凝剂中硅酸的存在能起到吸附架桥作用,可以对悬浮颗粒进行网式捕获。3）粉煤灰由于存在较大的比表面积具有吸附特性,许多络合物分子和高分子聚合物能够吸附在粉煤灰周围,形成了一个较大的悬浮体,从而可提高沉降和混凝的速度。