基于廢水廢氣的粉煤灰機(jī)理作用及實(shí)踐探析

摘 要：隨著時代的進(jìn)步以及社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國的電力事業(yè)也取得了長足的發(fā)展，但在此過程中，卻耗費(fèi)了大量的煤炭資源，進(jìn)而產(chǎn)生了大量的粉煤灰，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染與土地浪費(fèi)。隨著科學(xué)技術(shù)研發(fā)的進(jìn)步，科研工作者逐步探索出粉煤灰在處理廢水廢氣中的作用。文章從粉煤灰的性質(zhì)出發(fā)，探討其在處理廢水廢氣中的作用機(jī)理與具體運(yùn)用，以期為國家的治污工作與環(huán)保事業(yè)做出一點(diǎn)貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：廢水廢氣；粉煤灰；作用機(jī)理；應(yīng)用

中圖分類號：TU528.32 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）9-0177-02

粉煤灰是一種工業(yè)廢棄物，主要來自于火電廠燃煤的廢棄物。當(dāng)前我國每年粉煤灰排放量高達(dá)近億噸，但是其利用率卻不足30%，而且還主要用于土壤改良、交通、建筑等方面，剩余的粉煤灰則堆積如山，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染與土地資源的浪費(fèi)，而且電廠還要為管理粉煤灰支付高額的成本費(fèi)用。隨著電力事業(yè)的不斷發(fā)展，這種情況會越來越嚴(yán)重。“垃圾是放錯地方的資源”，粉煤灰也是如此。如果將粉煤灰視作一種資源，并進(jìn)行科學(xué)合理的開發(fā)利用，也就可以將其變廢為寶，不僅有利于保護(hù)環(huán)境，還能節(jié)省電廠的生產(chǎn)管理成本。因此，從節(jié)約資源與保護(hù)環(huán)境出發(fā)，如何有效的利用粉煤灰就變成了一個重要的課題。由于粉煤灰價格低廉與其獨(dú)特的理化性質(zhì)，使其在治理廢氣廢水方面具有很大的價值與市場前景。

1 粉煤灰概述

粉煤灰主要是電廠燃煤排放的工業(yè)固體廢物，其主要由SiO2、FeO、Al2O3、Fe2O3等構(gòu)成。在我國，粉煤灰的放量相對較大，且在電力事業(yè)不斷發(fā)展的背景下呈上升趨勢。如果大量粉煤灰不盡心妥善處理，會給人們的生活帶不便且造成嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。

1.1 粉煤灰的性質(zhì)

一般粉煤灰的粒徑為2.5～300 μm，幾何粒徑平均為40 μm；比表面積通常為2 500～5 000 cm3/g，其密度通常為2.3～3.0 g/cm3，堆積密度為0.55～0.67 g/cm3，孔隙率通常為60%～75%。通常在顯微鏡下，粉煤灰是玻璃體、結(jié)晶體與少量未燃碳的復(fù)雜混合物，其中包括磁鐵礦、石英、赤鐵礦與莫來石等。其中玻璃體包括形狀不規(guī)則的小顆粒與球體形玻璃 體粒子，未燃碳則呈現(xiàn)疏松多孔狀。

1.2 粉煤灰處理廢氣廢水的機(jī)理

從粉煤灰的理化性質(zhì)來看，其表面疏松，空隙孔洞較多，而且比表面積、表面能相對較高，而且還存在著混多硅、鋁活性點(diǎn)，因此其具有較強(qiáng)的理化性質(zhì)。粉煤灰的物理吸附能力由其多孔性與比表面積決定，比表面積越大，吸附能力則越強(qiáng)。粉煤灰的化學(xué)吸附能力主要由其表面的AL-O-AL鍵與Si-O-Si和具有極性的分子發(fā)生偶極吸附，或者是粉煤灰中帶有正電荷的硅酸鈣、硅酸鋁與硅酸鐵等與陰離子形成離子對吸附。粉煤灰在除去廢氣廢水在中有害物質(zhì)時，通常是利用其吸附功能，但在特殊的情況下，也會產(chǎn)生過濾與沉降效果。同時，由于粉煤灰是由多種顆粒物質(zhì)結(jié)合而成，孔隙率相對較大，廢氣廢水在通過粉煤灰時能夠被過濾到一些有害物質(zhì)，但是其沉降與過濾作用只能夠在廢氣廢水處理中起到輔助作用。此外，由于粉煤灰是由SiO2、FeO、Al2O3、Fe2O3等堿性物質(zhì)構(gòu)成，可以與廢氣廢水中的酸性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，中和其中的酸性物質(zhì)。另外，粉煤灰中未燃碳比表面積加大，且為多孔結(jié)構(gòu)，因此能夠在廢氣脫硫脫硝中作為吸附劑使用，除去廢氣中的氮氧化物與硫化物。

2 粉煤灰在處理廢水中的具體應(yīng)用

各專家學(xué)者對粉煤灰應(yīng)用于處理廢水方面進(jìn)行了大量的研究與試驗(yàn)，并取得了非常好的成績。下面就簡單介紹一下粉煤灰在幾種污水中的應(yīng)用。

2.1 粉煤灰在處理城市污水中的應(yīng)用

城市廢水是由各種生活廢水構(gòu)成，其成分非常復(fù)雜，呈現(xiàn)膠體與懸浮狀態(tài)，其中還含有硫化物、重金屬、有無等成分。因此，將處理工業(yè)廢水的有效辦法應(yīng)用于處理城市生活廢水是很那達(dá)到預(yù)想效果的。有部分地區(qū)環(huán)保部門利用粉煤灰的吸附、過濾、沉降等作用機(jī)理，將其投入到處理城市廢水的工作中，并取得了良好的效果。其具體處理程序如下：城市污水進(jìn)入灰水處理池后，按照100：1的水灰比加入粉煤灰進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁?～10 min后，向其中加入一定濃度的聚合鋁絮凝劑或其他試劑，之后將其引入升流塔盡心變速處理，滯留30 min后，再將混合液體導(dǎo)入斜管沉淀池，同時再次加入聚合鋁絮凝劑或其他試劑，最后進(jìn)行70～90 min的沉淀分離。程序完成后，要對處理過的水體進(jìn)行檢測，當(dāng)COD下降到國家水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)后就可將處理水排除，若COD沒有下降到標(biāo)準(zhǔn)程度，則要對污水進(jìn)行進(jìn)一步處理。該處理城市廢水的工序有效利用了粉煤灰的吸附能力，以及在處理污水過程中形成較為分散的絮凝核，提高了絮凝效果，使絮體加速生成，并與粉煤灰形成高濃度活性泥渣層。

2.2 粉煤灰在處理造紙廢水中的應(yīng)用

某地區(qū)環(huán)保部門將粉煤灰應(yīng)用于已經(jīng)完成一級處理的造紙廢水的后續(xù)處理技術(shù)試驗(yàn)中。該試驗(yàn)的處理過程為以下三步。①混合：將電廠的粉煤灰按一定比例加入到將要處理的污水中，并進(jìn)行充分?jǐn)嚢杌旌希狗勖夯易畲蟪潭鹊陌l(fā)揮其吸附與絮凝作用；②沉降：待到攪拌混合均勻后，將污水引入沉降池，使污水流速迅速下降，并在支重力的影響下，使粉煤灰的絮凝物與吸附物發(fā)生沉降；③自凈：隨著沉降與水流的作用，水體上部的清潔水被引入自凈池進(jìn)行澄清，剩余的懸浮物進(jìn)行進(jìn)一步的沉降。利用該技術(shù)工藝能后有效的處理經(jīng)一級處理的造紙污水的效果明顯，并且在實(shí)際的工作中進(jìn)行嚴(yán)格的水質(zhì)監(jiān)測，保證處理系統(tǒng)的有效運(yùn)行。

2.3 粉煤灰在處理印染廢水中的應(yīng)用

印染廢水中主要含有漿料、染料、助劑與其他各種化工物質(zhì)，污染性較強(qiáng)，因此必須進(jìn)行相應(yīng)的有效處理。近些年來科研人員對粉煤灰進(jìn)行了相應(yīng)研究，利用其吸附、混凝作用來對印染污水進(jìn)行處理，并取得了良好的效果。以哈爾濱地區(qū)為例，建立了以粉煤灰處理技術(shù)為主的日處理4 000 t印染污水裝置，各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)基本達(dá)到了國家標(biāo)準(zhǔn)。粉煤灰在處理印染污水中具有占地少、運(yùn)行費(fèi)用較低、管理簡便以及治污效果好等優(yōu)點(diǎn)，非常適合中小印染廠的印染污水處理。

3 粉煤灰在處理廢氣中的具體應(yīng)用

近些年來，各國都加大了對粉煤灰在煙氣脫硫技術(shù)中應(yīng)用研究，并取得了一定的成果。它們的共同點(diǎn)就是在粉煤灰中加入粘結(jié)劑后熟石灰，以提高煙氣的脫硫效果。較之以前的純石灰脫硫技術(shù)，加入粉煤灰后的脫硫技術(shù)效果更好。這主要是由于吸收劑的比表面積相對較大，致使氣-固反應(yīng)相對較快。在粉煤灰與石灰的配比比例與反應(yīng)溫度適宜時，廢氣脫硫率可高達(dá)90%以上。以日本北海北海道電力公司開發(fā)的粉煤灰干法脫硫技術(shù)工藝為例，整套工藝就是使用粉煤灰脫硫劑進(jìn)行煙氣脫硫的。該技術(shù)工藝提高了粉煤灰的利用率，實(shí)現(xiàn)了脫硫率大于90%的效果，高質(zhì)量的完成了粉煤灰廢氣的任務(wù)與作用。

4 結(jié) 語

作為新型廢水廢氣處理劑的粉煤灰，其原料來源較為廣泛，價格相對低廉，處理技術(shù)流程簡單便捷，在處理廢氣廢水中具有非常好的效果，很好實(shí)現(xiàn)了“垃圾是放錯地方的資源”的觀點(diǎn)，拓寬了保護(hù)環(huán)境的方式。但是由于我國在該方面的技術(shù)研究相對較晚，當(dāng)前還主要出于實(shí)驗(yàn)室研究的階段，沒有實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的應(yīng)用。國家與相關(guān)科研單位只有加強(qiáng)相關(guān)方面的研究，才能實(shí)現(xiàn)粉煤灰在處理廢水廢氣中的利用效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊震，金立忠.粉煤灰在廢水處理中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012，（12）.