粉煤灰处理废水研究进展

佳木斯市环境科学研究院 王丽伟



粉煤灰处理废水研究进展

佳木斯市环境科学研究院 王丽伟

论述了粉煤灰在生活污水、含磷废水、印染废水、重金属废水等方面的利用，并对产生的问题进行了探讨，以期推动粉煤灰的开发利用，实现粉煤灰的资源化和无害化利用。

粉煤灰 废水处理 无害化

1 粉煤灰开发利用现状

2013年1月5日，国家发展改革委会同科技部、工业和信息化部、财政部、国土资源部、环境保护部、住房城乡建设部、交通运输部、税务总局、质检总局等联合对《粉煤灰综合利用管理办法》进行了修订，并于2013年3月1日起施行。该办法鼓励开展粉煤灰清洁高效利用关键技术、设备的研发与产业化示范，推动粉煤灰在建筑、建材、化工等更多领域的广泛应用。

粉煤灰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[1]。供热企业和工业企业生产使用原煤作为动力，也会产生一定量的粉煤灰，但比例较小。粉煤灰堆存会占用大量的土地，由于风力和降水形成地表径流，细小的粉煤灰随风飘起或随降水渗入到地下，污染环境。目前，粉煤灰利用主要以建材为主，生产水泥、砌块砖、空心砖、路基等，内蒙古大唐国际再生资源开发有限公司利用高铝粉煤灰生产氧化铝、铝材已应用于生产，实现了粉煤灰的资源化，创造了巨大的经济效益。粉煤灰应用于农业作为土壤改良剂，实现土壤的功能转变，为粮食增产提供了有力保障。但是，粉煤灰处理废水的研究及应用却相对滞后。

2 粉煤灰的主要成分

由于燃烧完全,粉煤灰性质稳定。我国粉煤灰主要为火电厂和工业企业生产产生。由于地域不同，粉煤灰成分差别很大。金属和非金属的氧化物等占总质量的70% 左右，主要成分为SiO2、Fe2O3、CaO、Al2O3、FeO、TiO2等。粉煤灰是一种多孔性松散固体集合物,比表面积可达2500～5000 cm2/g，因此粉煤灰对某些污染物具有较强的吸附性。

3 粉煤灰处理废水

3.1 粉煤灰处理生活污水

韩秀丽等[2]使用未经处理的粉煤灰处理低浓度生活污水，其COD去除率可达73%～80%。董树军等[3]通过间歇吸附实验研究了粉煤灰对生活污水中化学耗氧物质（COD）的吸附规律，结果表明，粉煤灰对生活污水中的COD有较强的吸附作用，粉煤灰的平衡去除率可达86.0%。低pH值、高灰水比、粗粒径粉煤灰有利于COD的去除。由于粉煤灰中含有铅、铬、汞、砷等重金属，处理过程中会将重金属带入水体。处理后的粉煤灰，含有大量的悬浮物质、有机物及致病菌，随意堆放污染环境。如何更好地解决重金属及处理后粉煤灰的综合利用，也是研究的重要方向。

3.2 处理含磷废水

磷肥工业、黄磷工业、电镀中的电泳工段等均会产生含磷废水，处理工艺主要以化学沉淀法和生物法为主。有机高浓度废水多采用化学沉淀法，无机含磷废水或低浓度生活污水采用生物法。粉煤灰对于低浓度含磷废水具有良好的去除效率。李鹏等[4]研究表明：在粉煤灰粒径为160～200目、投加量为25 g/L、溶液pH值为3.5、水温为50℃的条件下，对磷质量浓度为6.8 mg/L的生活污水，以140 r/min的强度振荡吸附150 min，磷的去除率可高达95.3%，水样中的磷质量浓度降至0.5 mg/L以下。

3.3 粉煤灰处理印染废水

由于粉煤灰具有较大的比表面积，粉煤灰具有一定的吸附性。刘旭东等[5]使用Ca(OH)2将粉煤灰改性，通过试验确定最佳处理条件，改性粉煤灰对印染废水的脱色率、CODCr、SS 去除率可达到98.2%、80.9%、72.3%。宋宁宁等[6]研究利用硫酸活化粉煤灰处理含染料废水，最大吸附量可达667mg / g，表现出较好的吸附特性，且有助于后期的污泥脱水。处理后的废水色度明显减小，COD降低，可用于印染废水和含染料废水的处理，为后续生化处理奠定一定的基础。

3.4 粉煤灰处理重金属废水

粉煤灰对重金属废水具有一定的吸附特性，可吸附Hg2+、Pb2+、Zn2+等重金属离子，去除效率可达40%～90%，显示出较好的去除效果。

3.5 粉煤灰处理其他废水

粉煤灰对于含F-废水、造纸废水、含酚废水、含硫废水、制革废水等也具有较好的处理效果。粉煤灰处理焦化废水已于山西焦化厂投入生产，可有效去除焦化废水中的COD、色度、氰化物等，且出水水质满足国家标准要求。

4 存在的问题

4.1 粉煤灰的粒径

由于粉煤灰的比表面积与粒径有关，粒径愈小，比表面积越大，吸附性越强，处理效果越好。电厂的粉煤灰有飞灰和炉渣两种，飞灰可直接应用于污水处理，炉渣和粒径较大的需破碎后应用于污水处理。

4.2 粉煤灰的成分

粉煤灰由金属的氧化物组成，如CaO遇水后形成Ca(OH)2，具有一定的吸附性，当含量较小时，需投加化学物质对其进行改性，从而改变水质的pH，为后续处理带来难度。不同产地的粉煤灰中也含有对环境污染较大的汞、砷、铅等重金属，对于含有酸、碱性物质和可与重金属反应的废水，粉煤灰中的重金属溶于废水中，造成重金属二次污染，也是粉煤灰处理废水考虑的主要因素。

4.3 废气、噪声污染

粉煤灰在处理过程中需要使用破碎装置，在破碎过程中产生粉尘，需增加粉尘处理设施。由于粉煤灰粒径较小，需使用高效的静电除尘器或布袋除尘器。同时，粉煤灰破碎机械会产生噪声污染，需做隔声和减震处理，保证达标排放。

4.4 成本问题

粉煤灰处理废水时，炉渣需要破碎，破碎设备、除尘设备、隔声设备投入均会增加相应的成本。同时，粉煤灰处理废水需要改性，也会增加相应的投入，改性后的废液也需要处理，增加了污水处理的运行成本。

4.5 后续处理

粉煤灰处理废水后形成的固体废物多为危险废物，如处理重金属产生的重金属污泥、处理印染废水后产生的印染污泥、处理制革废水产生的制革污泥、处理化工废水产生的化工污泥等均为危险废物，已经列入危险废物名录，按照危险废物进行管理，应交由相应的有处理资质的单位进行处理。对于非危险废物污泥，也会大量的产生，如何合理利用，避免二次污染，也是粉煤灰实现资源化的一道难题。

[1] 国家发展和改革委员会2013年第19号令[Z]. 2013-01-15.

[2] 韩秀丽,陈稳,王伟之.利用粉煤灰处理生活污水的试验研究[J].能源环境保护,2005,19(3):48-50.

[3] 董树军,何凤鸣,尹连庆,等.粉煤灰处理生活污水[J].华北电力大学学报, 1999(2):83-87.

[4] 李鹏,王伟,侯长容.改性粉煤灰处理含磷生活污水试验[J].水资源保护,2011, 27(3):65-68.

[5] 刘旭东,胡桂玲,解英丽,等.改性粉煤灰处理印染废水的试验研究[J].工业安全与环保,2008,34（4）:14-16.

[6] 宋宁宁,刘富刚,郭常颖,等.粉煤灰处理染料废水的研究[J].资源开发与市场, 2009,25(1):7-9.