粉煤灰處理廢水研究進展

佳木斯市環(huán)境科學(xué)研究院 王麗偉

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粉煤灰處理廢水研究進展

佳木斯市環(huán)境科學(xué)研究院 王麗偉

論述了粉煤灰在生活污水、含磷廢水、印染廢水、重金屬廢水等方面的利用，并對產(chǎn)生的問題進行了探討，以期推動粉煤灰的開發(fā)利用，實現(xiàn)粉煤灰的資源化和無害化利用。

粉煤灰 廢水處理 無害化

1 粉煤灰開發(fā)利用現(xiàn)狀

2013年1月5日，國家發(fā)展改革委會同科技部、工業(yè)和信息化部、財政部、國土資源部、環(huán)境保護部、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部、交通運輸部、稅務(wù)總局、質(zhì)檢總局等聯(lián)合對《粉煤灰綜合利用管理辦法》進行了修訂，并于2013年3月1日起施行。該辦法鼓勵開展粉煤灰清潔高效利用關(guān)鍵技術(shù)、設(shè)備的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化示范，推動粉煤灰在建筑、建材、化工等更多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

粉煤灰是指燃煤電廠以及煤矸石、煤泥資源綜合利用電廠鍋爐煙氣經(jīng)除塵器收集后獲得的細(xì)小飛灰和爐底渣[1]。供熱企業(yè)和工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)使用原煤作為動力，也會產(chǎn)生一定量的粉煤灰，但比例較小。粉煤灰堆存會占用大量的土地，由于風(fēng)力和降水形成地表徑流，細(xì)小的粉煤灰隨風(fēng)飄起或隨降水滲入到地下，污染環(huán)境。目前，粉煤灰利用主要以建材為主，生產(chǎn)水泥、砌塊磚、空心磚、路基等，內(nèi)蒙古大唐國際再生資源開發(fā)有限公司利用高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁、鋁材已應(yīng)用于生產(chǎn)，實現(xiàn)了粉煤灰的資源化，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益。粉煤灰應(yīng)用于農(nóng)業(yè)作為土壤改良劑，實現(xiàn)土壤的功能轉(zhuǎn)變，為糧食增產(chǎn)提供了有力保障。但是，粉煤灰處理廢水的研究及應(yīng)用卻相對滯后。

2 粉煤灰的主要成分

由于燃燒完全,粉煤灰性質(zhì)穩(wěn)定。我國粉煤灰主要為火電廠和工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生。由于地域不同，粉煤灰成分差別很大。金屬和非金屬的氧化物等占總質(zhì)量的70% 左右，主要成分為SiO2、Fe2O3、CaO、Al2O3、FeO、TiO2等。粉煤灰是一種多孔性松散固體集合物,比表面積可達2500～5000 cm2/g，因此粉煤灰對某些污染物具有較強的吸附性。

3 粉煤灰處理廢水

3.1 粉煤灰處理生活污水

韓秀麗等[2]使用未經(jīng)處理的粉煤灰處理低濃度生活污水，其COD去除率可達73%～80%。董樹軍等[3]通過間歇吸附實驗研究了粉煤灰對生活污水中化學(xué)耗氧物質(zhì)（COD）的吸附規(guī)律，結(jié)果表明，粉煤灰對生活污水中的COD有較強的吸附作用，粉煤灰的平衡去除率可達86.0%。低pH值、高灰水比、粗粒徑粉煤灰有利于COD的去除。由于粉煤灰中含有鉛、鉻、汞、砷等重金屬，處理過程中會將重金屬帶入水體。處理后的粉煤灰，含有大量的懸浮物質(zhì)、有機物及致病菌，隨意堆放污染環(huán)境。如何更好地解決重金屬及處理后粉煤灰的綜合利用，也是研究的重要方向。

3.2 處理含磷廢水

磷肥工業(yè)、黃磷工業(yè)、電鍍中的電泳工段等均會產(chǎn)生含磷廢水，處理工藝主要以化學(xué)沉淀法和生物法為主。有機高濃度廢水多采用化學(xué)沉淀法，無機含磷廢水或低濃度生活污水采用生物法。粉煤灰對于低濃度含磷廢水具有良好的去除效率。李鵬等[4]研究表明：在粉煤灰粒徑為160～200目、投加量為25 g/L、溶液pH值為3.5、水溫為50℃的條件下，對磷質(zhì)量濃度為6.8 mg/L的生活污水，以140 r/min的強度振蕩吸附150 min，磷的去除率可高達95.3%，水樣中的磷質(zhì)量濃度降至0.5 mg/L以下。

3.3 粉煤灰處理印染廢水

由于粉煤灰具有較大的比表面積，粉煤灰具有一定的吸附性。劉旭東等[5]使用Ca(OH)2將粉煤灰改性，通過試驗確定最佳處理條件，改性粉煤灰對印染廢水的脫色率、CODCr、SS 去除率可達到98.2%、80.9%、72.3%。宋寧寧等[6]研究利用硫酸活化粉煤灰處理含染料廢水，最大吸附量可達667mg / g，表現(xiàn)出較好的吸附特性，且有助于后期的污泥脫水。處理后的廢水色度明顯減小，COD降低，可用于印染廢水和含染料廢水的處理，為后續(xù)生化處理奠定一定的基礎(chǔ)。

3.4 粉煤灰處理重金屬廢水

粉煤灰對重金屬廢水具有一定的吸附特性，可吸附Hg2+、Pb2+、Zn2+等重金屬離子，去除效率可達40%～90%，顯示出較好的去除效果。

3.5 粉煤灰處理其他廢水

粉煤灰對于含F(xiàn)-廢水、造紙廢水、含酚廢水、含硫廢水、制革廢水等也具有較好的處理效果。粉煤灰處理焦化廢水已于山西焦化廠投入生產(chǎn)，可有效去除焦化廢水中的COD、色度、氰化物等，且出水水質(zhì)滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

4 存在的問題

4.1 粉煤灰的粒徑

由于粉煤灰的比表面積與粒徑有關(guān)，粒徑愈小，比表面積越大，吸附性越強，處理效果越好。電廠的粉煤灰有飛灰和爐渣兩種，飛灰可直接應(yīng)用于污水處理，爐渣和粒徑較大的需破碎后應(yīng)用于污水處理。

4.2 粉煤灰的成分

粉煤灰由金屬的氧化物組成，如CaO遇水后形成Ca(OH)2，具有一定的吸附性，當(dāng)含量較小時，需投加化學(xué)物質(zhì)對其進行改性，從而改變水質(zhì)的pH，為后續(xù)處理帶來難度。不同產(chǎn)地的粉煤灰中也含有對環(huán)境污染較大的汞、砷、鉛等重金屬，對于含有酸、堿性物質(zhì)和可與重金屬反應(yīng)的廢水，粉煤灰中的重金屬溶于廢水中，造成重金屬二次污染，也是粉煤灰處理廢水考慮的主要因素。

4.3 廢氣、噪聲污染

粉煤灰在處理過程中需要使用破碎裝置，在破碎過程中產(chǎn)生粉塵，需增加粉塵處理設(shè)施。由于粉煤灰粒徑較小，需使用高效的靜電除塵器或布袋除塵器。同時，粉煤灰破碎機械會產(chǎn)生噪聲污染，需做隔聲和減震處理，保證達標(biāo)排放。

4.4 成本問題

粉煤灰處理廢水時，爐渣需要破碎，破碎設(shè)備、除塵設(shè)備、隔聲設(shè)備投入均會增加相應(yīng)的成本。同時，粉煤灰處理廢水需要改性，也會增加相應(yīng)的投入，改性后的廢液也需要處理，增加了污水處理的運行成本。

4.5 后續(xù)處理

粉煤灰處理廢水后形成的固體廢物多為危險廢物，如處理重金屬產(chǎn)生的重金屬污泥、處理印染廢水后產(chǎn)生的印染污泥、處理制革廢水產(chǎn)生的制革污泥、處理化工廢水產(chǎn)生的化工污泥等均為危險廢物，已經(jīng)列入危險廢物名錄，按照危險廢物進行管理，應(yīng)交由相應(yīng)的有處理資質(zhì)的單位進行處理。對于非危險廢物污泥，也會大量的產(chǎn)生，如何合理利用，避免二次污染，也是粉煤灰實現(xiàn)資源化的一道難題。

[1] 國家發(fā)展和改革委員會2013年第19號令[Z]. 2013-01-15.

[2] 韓秀麗,陳穩(wěn),王偉之.利用粉煤灰處理生活污水的試驗研究[J].能源環(huán)境保護,2005,19(3):48-50.

[3] 董樹軍,何鳳鳴,尹連慶,等.粉煤灰處理生活污水[J].華北電力大學(xué)學(xué)報, 1999(2):83-87.

[4] 李鵬,王偉,侯長容.改性粉煤灰處理含磷生活污水試驗[J].水資源保護,2011, 27(3):65-68.

[5] 劉旭東,胡桂玲,解英麗,等.改性粉煤灰處理印染廢水的試驗研究[J].工業(yè)安全與環(huán)保,2008,34（4）:14-16.

[6] 宋寧寧,劉富剛,郭常穎,等.粉煤灰處理染料廢水的研究[J].資源開發(fā)與市場, 2009,25(1):7-9.