粉煤灰在我国用于工业废水处理的研究进展 5页

第25卷第2期上海电力学院学报Vol.25,No.22009年4月JournalofShanghaiUniversityofElectricPowerApr.2009文章编号:1006-4729(2009)02-0134-05粉煤灰在我国用于工业废水处理的研究进展12111周笑绿,卢江涛,花蓉,张艳艳,谭小文(1.上海电力学院能源与环境工程学院,上海200090;2.上海大学环境与化学工程学院,上海200074)摘要:粉煤灰在我国废水处理中的应用研究已成为热点.介绍了粉煤灰用于废水处理的机理,综述了粉煤灰在各类工业废水处理中的应用研究状况,并分析了其中的不足,指出了今后的研究方向.关键词:粉煤灰;废水处理;机理中图分类号:X703文献标识码:AProgressofResearchonTreatingIndustrialWastewaterbyCoalFlyAshinChina12111ZHOUXiao-lv,LUJiang-tao,HUARong,ZHANGYan-yan,TANXiao-wen(1.SchoolofThermalPowerEnvironmentalEngineering,ShanghaiUniversity,Shanghai200074,China;2.Dept.ofEnvironmentalEngineering,ShanghaiUniversityofElectricPower,Shanghai200090,China)Abstract:ResearchonwastewatertreatmentbyflyashhasbecomeahotspotinChina.Themechanismofwastewatertreatmentusingflyashisintroducedinthispaper.Thestatusofapplicationandresearchusingflyashinwastewatertreatmentissummarized,andtheexistinginadequaciesandfutureresearchdirectionsarealsopresented.Keywords:flyash;wastewatertreatment;mechanism[2]近些年,粉煤灰在我国废水处理中的应用研30%左右,在许多地方仍然被当作垃圾丢弃.究已成为热点,粉煤灰特有的物理和化学性能,使利用粉煤灰处理废水,可以在很大程度上降低污其在废水处理领域中的应用前景被许多专家和学水处理的运行成本,做到物尽其用,变废为宝.此者看好.随着我国工业和城镇化进程的加快,废水外,还可为粉煤灰开发出一个非常广阔的具有更的排放量逐年增加,造成水体污染形势愈加严峻,高附加值的回收利用领域.这一举措不但符合我近70%的地表水体遭受不同程度的污染.水体污国的国情,也符合循环经济的理念和国家节能减染严重的一个重要原因是各种工业废水和生活污排的方针政策,具有重要的现实意义和紧迫性.水不能有效地处理及达标排放.粉煤灰是电厂废8[1]1粉煤灰用于处理废水的机理研究弃物,我国每年的排放量已超过2×10t,而且随着经济建设和电力发展速度的加快,粉煤灰的粉煤灰由高分散的细微颗粒物组成,粒径范[3]产量还将持续增加.目前对粉煤灰的利用率仅为围为0.5～300μm,比表面积可达2700～收稿日期:2009-03-04(特约稿)作者简介:周笑绿(1956-),女,教授,河南信阳人.主要研究方向为废水处理、环境管理和矿井防治水.E-mail:xluzhou@163.com.n周笑绿,等:粉煤灰在我国用于工业废水处理的研究进展1352[4]2+3500cm/g,空隙率一般为60%～75%.同时,Cu的去除率分别达到96.53%,99.21%,97.[8]粉煤灰还具有较强吸附能力的活性基团,可用于49%.刘艳军等利用改性粉煤灰进行处理模拟开发废水处理材料.含铬废水试验研究,结果表明,处理100ml含6粉煤灰用于废水处理的机理主要是利用其吸价铬为50mg/L的废水,调节pH值为2～3,投加附功能,其次还有絮凝、助凝、沉淀等功能.其吸附8g改性粉煤灰,反应80min后6价铬的去除率作用主要有物理吸附和化学吸附两种[5].前者是[9]达到90%以上.指粉煤灰与吸附质间通过分子引力产生吸附,这邓书平用改性粉煤灰处理模拟含铬废水,实一作用主要由粉煤灰的多孔性及比表面积决定;验结果显示,废水pH值在10以上,改性粉煤灰后者是指粉煤灰内部分子结构中存在大量的Si,用量为20g/L,吸附平衡时间60min,反应温度为Al,Fe等活性点,可与吸附质通过化学链或离子35～40℃,去除率可达到98%以上[10].徐国想等发生结合.此外,粉煤灰带有正电荷,可以吸附水利用合成的粉煤灰沸石对模拟水样进行实验,结中大多数带负电荷的胶体微粒,产生絮凝作用.粉果表明,在铅与沸石用量之比为1∶400,溶液pH煤灰成分中含有的Ni,Co,As,Na,Ca等元素,对值在7～10之间,接触时间为30min的条件下,促进水体中氢氧化物絮凝体的形成起到促进作粉煤灰沸石对含铅质量浓度为50～125μg/mL用,使颗粒体积和质量增大,可加速下沉.粉煤灰的废水中的铅具有很好的去除能力,处理后水中中的一些成分还能与废水中的一些有害物质产生[11]的含铅量低于国家排放标准(1.0mg/L).沉淀反应而去除.如粉煤灰成分中的CaO溶于水2+后形成的Ca,可与含氟废水中的F生成CaF22.2处理印染废水4-沉淀,也能与SO形成CaSO4沉淀;粉煤灰组份印染废水属难处理的工业废水之一,其特点中的CaO,MgO,FeO,KO,Na2O等碱性物质,还可是废水量大,有机物浓度大,难生物降解,色度深,使重金属等有害物质生成沉淀以达到去除的目[6]水质复杂多变等.如何经济有效地实现印染废水的.处理意义重大.2粉煤灰在废水处理中的应用研究[12]刘发现等采用水热合成法和离子交换法对粉煤灰进行改性,用于实际处理珲春双岭针织2.1处理重金属废水有限公司印染废水,结果表明,改性后的粉煤灰脱色率为71.0%～99.4%,COD除去率为66.3%～工业废水中含有多种重金属离子,其对环境[13]81.9%.刘旭东等利用Ca(OH)2改性粉煤灰,的危害性主要表现为:重金属离子在环境中不能对沈阳某印染厂废水进行了处理试验,在投加量生物降解,大部分属致癌、致畸、致突变的剧毒物为20g/L,pH值等于8,吸附时间为30min的操质.排入水体中的重金属离子可通过食物链进入作条件下,色度、CODcr和SS的去除率分别达到人体,在人体内累积,导致各种疾病.利用粉煤灰[14]2+98.2%,80.9%,72.3%.朱洪涛等采用粉煤灰处理含重金属的废水效果明显,粉煤灰对Hg,2+2+2+2+和铁屑组合处理印染废水,实验结果表明,当进水Pb,Cu,Ni,Zn等重金属都有较好的去除效果.天津大学周利民等研究了粉煤灰对钢铁厂pH值为4,铁屑投加率5%,粉煤灰投加率6%,2+2+2+2+处理时间为40min时,印染废水的COD和色度生产废水中金属离子Zn,Cd,Pb,Cu的去除效果.在pH值为8,粉煤灰加入量为20g/L去除率分别达到77%和95%.佳木斯纺织印染[15]2+2+2+2+厂用粉煤灰处理生产废水,处理后的废水水质时,废水中Cd,Cu,Pb,Zn的去除率分别[7]为70%,100%,100%,100%.为COD51mg/L,BOD为4mg/L,硫化物为湖南大学吕志江等采用改性后的粉煤灰对含0.1mg/L,去色率为100%.处理后的废水全部回2+2+2+Cd,Pb,Cu的模拟废水进行了吸附实验,结用于锅炉的烟尘治理,获得了明显的经济效益.徐2+2+2+[16]果表明,在Cd,Pb,Cu初始浓度均为40mg/州毛纺厂利用粉煤灰处理废水,使废水CODL,pH值等于7,搅拌3h,粉煤灰的投加量分别为和色度的去除率分别达到86%和90%,各项指标2+2+14g/L,10g/L,12g/L的条件下,Cd,Pb,达到国家排放标准.n136上海电力学院学报2009年段净化工艺对某强力霉素药厂含氟废水进行了处2.3处理焦化废水理.结果表明,两段粉煤灰处理的最佳条件为粒径焦化废水是煤制焦炭、煤气净化及焦化产品小于200目,灰水比为1∶10,振荡吸附时间为200回收过程中产生的较难处理的工业废水,其成分min,pH值为4～8;处理后的废水中氟浓度小于复杂,有害物质较多,COD一般在1200～180010mg/L,达到了GB8978-1996(污水综合排放[24]mg/L之间.目前,多数企业采用的生化处理对于标准》中的一级标准.郝培亮等应用合成分子焦化废水中酚类物质去除率较高,但对难降解有筛进行载铁改性,并对NaF模拟的工业含氟废水机物的处理效果不佳.进行了除氟实验.结果表明,载铁X型分子筛处[17]张昌鸣等用粉煤灰处理焦化废水,处理水理工业含氟废水效果良好,除氟率可达74%～[25]量1000t/h,粉煤灰用量1.747t/h,焦化废水中98%,除氟容量达25.0～30.0mg/g.的COD和BOD等去除率均达到国家一级排放标[18]2.5处理含油废水准.杨明平等利用改性粉煤灰对湘潭合力焦化公司焦化废水进行了处理试验.结果表明,在室含油废水的来源很广,石油化工、机械加工、温、pH值为2.0～2.5及废水流速在8～10mL/食品加工、炼油业、餐饮业、洗车业等都可以产生min的条件下,酚,SS,COD,色度的去除率分别达含油废水.含油废水进入水体后,会在水面形成油[19]到98.7%,97.3%,94.4%,96.9%.夏畅斌等污薄膜,阻碍水体复氧,造成水体缺氧,引起水生用酸改性粉煤灰处理焦化废水,将制得的混凝剂生物死亡,水质急剧恶化.此外,水体表面的油污与无机高分子絮凝剂PSA配合用于处理焦化废会发生燃烧,存在一定的安全隐患.因此,含油废水,SS,COD,色度,酚的去除率分别达到81.5%,水的有效处理十分重要.80.7%,99.1%,94%.山西焦化厂已成为世界上谌世英等利用改性粉煤灰进行了含油废水处第一家采用生化-粉煤灰吸附法处理焦化废水的理的研究.结果表明,改性剂种类、粉煤灰粒径和[20]厂家,净化后的水质良好,无色、无味,COD,废水酸度对处理效果影响不大,改性剂的加入量BOD,挥发酚,硫化物,氰化物等污染物浓度均低为0.5%,灰水比为1∶10,粉煤灰与废水的接触时于国家规定的排放标准.间为5h,此时的含油废水COD的去除率可达到[26]90%以上.蒋鑫焱等以长兴电厂粉煤灰为主要2.4处理含氟废水原料制备粉煤灰基絮凝剂,对某电子公司机械加许多工业生产中都有含氟废水排出,如电解工含油废水进行处理试验.结果表明,制备粉煤灰铝、石油化工、磷肥、硫酸、冶金等行业,若处理不基絮凝剂处理含油废水,油的去除率最高达到当,会污染水体,危害人体健康.75.9%,再将处理过的废水进入SBR反应器进行邹海明等采用粉煤灰作为吸附材料进行了含生化处理后,可以达到国家污水综合排放一级标[27]氟废水处理的各单因素条件的实验,结果表明,最准.赵明奎等利用粉煤灰对采油废水进行了处佳处理条件是pH值为3,水灰比小于11∶1,振荡理试验.结果表明,粉煤灰对废水中的石油类,时间为135min,氟浓度小于400mg/L,去除率达COD,氨氮,挥发酚等污染物具有较强的吸附作[21]到94%以上.周代芝等利用Ca(OH)2改性用,可有效去除废水中的污染物.此外,利用粉煤粉煤灰处理含氟废水,在50.0mL,pH值为3.5,灰处理后的采油废水易于进行生化处理,并具有浓度267.0mg/L的氟离子废水中,加入2.5g改投资省、运行管理简便、维护费用少等特点,经济性粉煤灰,振荡吸附2h,达到吸附平衡,除氟率高效益和环境效益显著.用粉煤灰处理废乳化液、电[22][28]达98.2%.娜仁图雅等以粉煤灰为主要原料,厂含油污水,除油率可达99%以上.掺杂一定量黏土及少量成孔剂制成粉煤灰陶粒,2.6处理造纸废水对模拟含氟水进行处理,研究了pH值、温度、振荡平衡时间、液固比等对除氟率的影响,结果显造纸业是用水大户,也是主要的污染大户之示粉煤灰陶粒对水中氟的去除能力很强,去除率一.造纸废水具有排放量大、污染物成分复杂、处[23]达到90%以上.张凌等采用石灰和粉煤灰两理难度大等特点.科学合理地解决造纸废水处理n周笑绿,等:粉煤灰在我国用于工业废水处理的研究进展137问题,对整个行业的可持续发展有着深远影响.温度对COD的去除率基本没有影响,而对总周慧等利用粉煤灰处理造纸废水.结果表明,铬的去除率却有很大影响.温度由30℃升高至[34]在pH值等于4和灰水比为1∶3时,COD去除率50℃时,总铬的去除率由95.3%下降到80.2%.基本稳定在70%～85%,悬浮物去除率为96%,[29]2.8处理含磷废水色度去除率为95%.隋智慧等研究了用酸浸的粉煤灰和鼓风炉铁某些工业废水中含有较高浓度的磷营养物泥作原料制备PBS混凝剂,并用于黑龙江某造纸质,通过工业污水处理过程往往不能有效去除,大厂综合废水(pH为6.87,CODcr为2890mg/L,部分的磷将随出水排出,不能满足污水综合排放[35]SS为736mg/L,色度为820倍)的处理试验.结果标准对出水中磷浓度的要求.因此,如何经济表明,在pH值为7.0,混凝剂的投加量为60mg/有效地去除废水中的磷成为极具市场价值和研究L的条件下,SS,CODcr,色度的去除率分别为92.意义的热点问题.利用粉煤灰除磷,已获得了较多[30]4%,85.2%,91.6%.胡菊等利用酸改性粉煤的研究成果.灰对造纸废水(原水水质的pH为7.3,色度为徐国想等利用粉煤灰沸石对含磷废水进行了220,浊度为450mg/L,C0D为1400mg/L)进行处理工艺等实验研究,得到了最佳工艺参数,即磷处理试验.当粉煤灰投加量为50g/L时,COD,浊与沸石用量之比为1∶200,溶液pH值在4～10,接[36]度,色度的去除率分别是66.4%,80%,87.3%.触时间达到40min,磷的去除率大于90%.相采用改性粉煤灰与高铁酸钾联合处理造纸废水会强等利用酸洗废液改性粉煤灰,并对某制药集时,COD,浊度,色度的去除率分别达到95.4%,团抗生素废水处理站二沉池出水进行了除磷试验[31]95.1%,99.2%.研究.结果表明,粉煤灰改性时固液比对其处理效另据报道,我国河北保定已建成用改性粉煤果影响不大,当溶液pH值为4～10,改性粉煤灰灰处理造纸、化纤废水的示范工程,COD和色度投加量为2.5g/L时,处理后水中磷酸盐浓度为去除率分别达到74%,87%,处理成本远低于常0.1～0.26mg/L,磷酸盐的去除率为98.82%～[32][37]规处理方法.99.59%.张信等用亚铁离子对粉煤灰进行改性,并对2.7处理制革废水模拟含磷废水进行试验后发现,50mg/L含磷溶制革废水色度大,浓度高,成分复杂,生物难液100mL,投加改性粉煤灰2.5%和3.5%时,磷降解物质多,属难处理工业废水之一.采用粉煤灰的去除率分别达到98%和99%以上,溶液含磷量制成混凝剂物化处理废水,具有占地少,设备简则降至1mg/L和0.5mg/L以下,溶液含磷量分单,运行管理方便等优点.别达到了《污水综合排放标准》二级标准和一级[38]隋智慧等用酸浸的粉煤灰和鼓风炉铁泥作原标准.料,制备粉煤灰基混凝剂PBS.将PBS用于制革废3结束语水的处理.结果表明,pH值在6～9,混凝剂对废水有很好的处理效果.在常温、pH值为7.0,以及粉煤灰在工业废水处理领域的应用研究几乎2-PBS混凝剂用量为70mg/L条件下,SS,S,遍及各类废水,也取得了可喜的进步.大量的科学3+Cr,CODcr,色度的去除率分别为93.1%,92.试验和研究为粉煤灰在废水处理领域的实际应用8%,87.6%,83.3%,90.8%.与PAC(聚合氯化积累了重要的数据和宝贵的经验.但也应该看到,铝)和PFS(聚合硫酸铁)常规混凝剂相比,PBS混目前多以理论研究为主,实际应用较少.这为今后[33]凝剂的混凝沉降性能明显优于常规混凝剂.刘粉煤灰在工业废水处理领域的研究提供了新的思培等在常温条件下,将酸改性粉煤灰对某制革厂路和方向,即从实用的角度出发,不仅要考虑废水污水进行处理试验.结果显示,投加量40g/L,搅的去除效果,还要考虑粉煤灰的用量、灰渣的处理拌反应30min,制革废水中的COD,SS,色度,硫量、灰渣处置等问题.此外,不仅要从废水处理技化物,总铬的去除率分别为72.6%,92.4%,98.术上满足要求,还要考虑经济上的可行性.粉煤灰2%,66.9%,97.6%.作为一种废弃物,价廉易得是其优势,在研究中应n138上海电力学院学报2009年注意保存其优势,以最大程度发挥其在废水处理[19]夏畅斌,何湘柱,李德良,等.酸改性粉煤灰处理焦化废水的工艺研究[J].环境工程,2002,18(6):26-29.中的实用价值.[20]李进平,甘金华,侯浩波,等.用粉煤灰处理废水的研究现状及潜力[J].粉煤灰综合利用,2007,(4):54-56.参考文献:[21]邹海明,严家平,徐迟.粉煤灰处理含氟废水单因素实验研[1]刘转年,赵西成.粉煤灰廉价吸附剂资源化利用的现状和究[J].安徽农学通报,2008,14(9):78-79.对策分析[J].西安建筑科技大学学报,2007,39(5):690-[22]王代芝,周珊,赵桂芳.用改性粉煤灰处理含氟废水的试验694.[J].粉煤灰综合利用,2005,(4):26-28.[2]曾睿,吴耀国,李想.粉煤灰在环境污染治理中的应用[23]娜仁图雅,莎木嘎.粉煤灰陶粒处理含氟废水的研究[J].[J].西北工业大学,2006,(6):44-47.内蒙古石油化工,2008,(19):38-39.[3]刘汉利.改性粉煤灰处理含油废水的应用研究[J].粉煤[24]张凌,李德亮,李桂敏,等.强力霉素废水中氟的处理研究灰,2001,13(1):9-10.[J].工业水处理,2006,26(7):53-56.[4]李琪.粉煤灰在环境工程中的应用[J].科技资讯,2008,[25]郝培亮,石泽华,李晓峰,等.粉煤灰合成分子筛及处理含(20):131-133.氟废水的研究[J].环境污染与防治,2007,29(11):832-[5]韩怀强,蒋挺大.粉煤灰利用技术[M].北京:化学工业出840.版社,2001:182.[26]谌世英,李凯琦.粉煤灰改性在含油废水处理中的应用[6]刘心中,姚德,董凤芝,等.粉煤灰在废水处理中的应用[J].粉煤灰综合利用,2008,(2):50-52.[J].化工矿物与加工,2002,(8):4-7.[27]蒋鑫焱,翟建平,陈晨.粉煤灰基絮凝剂的制备及对含油废[7]周利民,刘峙嵘,黄群武.用粉煤灰吸附废水中的金属离水的处理[J].粉煤灰综合利用,2007,(6):24-25.子[J].化工环保,2006,26(6):506-509.[28]赵明奎,闫毓霞,王志强.利用粉煤灰处理采油废水的研究[8]吕志江,刘云国,樊霆,等.改性粉煤灰吸附废水中Cd2+,[J].油气田环境保护,2002,12(1):17-19.Pb2+,Cu2+的试验研究[J].非金属矿,2008,31(3):57-[29]周慧,赵宗升.粉煤灰方法在处理造纸废水中的应用[J].59.山西建筑,2007,33(2):193-194.[9]刘艳军,李亚峰,张佩泽.改性粉煤灰处理含铬废水的研[30]隋智慧,宋旭梅,张景彬.PBS混凝剂处理造纸综合废水究[J].工业安全与环保,2008,34(6):7-9.[J].非金属矿,2006,29(1):40-42.[10]邓书平,时维振.PDMDAAC改性粉煤灰吸附处理含Cr[31]胡菊,李燕,刘平,等.粉煤灰和高铁酸钾联合处理造纸废(Ⅵ)废水的试验研究[J].中国非金属矿工业导刊,2008,水的研究[J].环境科学与技术,2005,28(2):107-108.68(3):26-28.[32]陈杰.粉煤灰对水环境保护的应用前景[J].粉煤灰,[11]徐国想,李学字,许兴友.粉煤灰沸石处理含铅废水的研2008,(1):11.究[J].化工矿物与加工,2007,(10):20-22.[33]隋智慧,刘安军,俞从正.粉煤灰混凝剂处理制革废水[12]刘发现,金东日,王清珊,等.改性粉煤灰处理印染废水的[J].中国皮革,2007,36(13):56-59.研究[J].粉煤灰综合利用,2006,(6):19-21.[34]刘培,王雪,张雁秋,等.改性粉煤灰处理制革废水试验研[13]刘旭东,胡桂玲,解英丽,等.改性粉煤灰处理印染废水的究[J].中国环保产业,2007,(5):36-37.试验研究[J].工业安全与环保,2008,34(4):14-16.[35]白卯娟,褚衍洋.硫酸亚铁改性粉煤灰处理含磷废水[J].[14]朱洪涛,张振声,许佩瑶.粉煤灰铁屑组合处理印染废水研青岛科技大学学报,2008,29(3):213-216.究[J].环境科学与技术,2002,25(4):8-9.[36]徐国想,潘碌亭,阎斌伦,等.粉煤灰沸石处理含磷废水的[15]姜照原,李妍.粉煤灰在处理印染废水中的应用[J].水处研究[J].水利渔业,2008,28(4):103-104.理技术,1995,21(2):94-94.[37]相会强,曹相生,孟雪征.酸洗废液改性粉煤灰除磷的试验[16]何水清.粉煤灰处理废水的机理与应用[J].粉煤灰,2002研究[J].辽宁工程技术大学学报:自然科学版,2006,25(4):22-24.(6):301-303.[17]张昌鸣,余长舜,杨福寿,等.焦化废水及回流技术研究[38]张信,王信东,岳钦艳,等.改性粉煤灰处理含磷废水研究[J].环境工程,1999,16(1):16.[J].山东化工,2006,35(2):7-10.[18]杨明平,付勇坚,彭荣华.改性粉煤灰吸附处理焦化厂含酚废水的研究[J].煤化工,2005,33(2):49-52.