粉煤灰处理生活污水_董树军

粉煤灰处理生活污水董树军何凤鸣尹连庆姚万业(华北电力大学环境工程系,保定071003)摘要以火电厂贮灰场粉煤灰为吸咐剂,以生活污水为吸附处理对象,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,并与活性炭的吸附性能进行了比较。结果表明,粉煤灰对生活污水中的COD有较强的吸附作用,当灰水比为1:10时,粉煤灰和活性炭的平衡去除率分别为86.0%和95.1%。粉煤灰对COD的吸附行为符合氟兰德利希等温方程式。低pH值、高灰水比、粗粒径粉煤灰有利于COD的去除。关键词粉煤灰生活污水吸附性能中图分类号X705收稿日期:1996-07-08。引言粉煤灰是燃煤电厂大量排放的一种固体废弃物,随着电力工业的发展,目前我国排灰量正以年八千万吨的数量增加,但利用率却很低。大部分堆弃灰场,不仅占用大量土地,而且污染环境。将粉煤灰综合利用是当今环境科学的一个重要研究课题。开发以粉煤灰吸附性能为基础的利用途径是解决粉煤灰污染的重要出路之一。国内外研究证实,粉煤灰对造纸、印染等高浓度有机废水具有一定吸附净化作用。本文以电厂贮灰场粉煤灰为吸附剂,以生活污水静置后上清液为吸附处理对象,通过实验建立了其中的化学耗氧物质在粉煤灰上的吸附等温式;并研究了pH、粒径、投灰量等因素对吸附性能的影响。1实验材料粉煤灰:保定电厂贮灰场灰,除在105℃烘干外,未做任何处理。粒状活性炭:市售。生活污水:取自保定护城河,静置后取其上清液为吸附处理对象。仪器:THZ-82型恒温振荡器,DFG-801型电热鼓风箱,pSH-3C型酸度计。2实验方法及结果第24卷第2期1997年4月华北电力大学学报JournalofNorthChinaElectricPowerUniversityVol.24No.2Apr.19972.1粉煤灰的物化特性用标准法测定粉煤灰主要化学组成、物理性质,并进行粒度分析,其结果见表1及表2。表1保定电厂粉煤灰物化特性%SiO2Al2O3Fe23CaOMgO烧失量密度容重孔隙率46.9529.014.822.091.5013.511.98g/cm0.62g/cm68.5表2保定电厂粉煤灰粒径分布粒径范围(mm)>0.1540.154～0.110.11～0.090.09～0.045<0.045重量百分数(%)3.384.463.3833.5554.00粉煤灰是经高温燃烧形成的固体颗粒物,呈碱性。其主要成份是SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO以及未燃尽的碳粒。由于形成过程中经过高温、熔融、冷却等一系列物理化学过程,其结构多孔,具有较大的比表面积,因此具有一定吸附性能。2.2吸附平衡时间的确定将生活污水静置后取其上清液50ml于200ml锥形瓶中,加入5g粉煤灰,在室温(22±1℃)条件下于恒温振荡器上振荡,每隔一定时间取样进行分析,用重铬酸钾快速法测定其COD值,直到两次取样浓度基本相等为止。粉煤灰的吸附量按下式计算:q=(C0-C)V1000m式中,q为粉煤灰吸附量,mg/g;C0、C分别为吸附前后污水中COD浓度,mg/l;V为吸实验中污水的体积,ml;m为吸附剂的用量,g。图1粉煤灰对COD吸附平衡曲线通过实验得到了吸附过程中吸附量随时间的变化趋势,如图1所示。由图1可看出,在本实验条件下吸附12小时粉煤灰的吸附量基本趋于恒定,表明吸附过程已接近平衡,因此平衡时间确定为12小时。2.3等温吸附规律2.3.1实验方法在4个200ml锥形瓶中,各加入50ml污,分别投加2.5g、5g、7.5g、10g粉煤灰,于室温振水荡12小时后,测定COD平衡浓度Ce,并计算平衡吸附量qe。2.3.2实验结果对实验数据用回归法在微机上回归,得出lgqe与lgCe关系的回归直线方程:为lgqe=-1.16+0.16lgCe84华北电力大学学报1997年图2粉煤灰对COD的吸附等温线其中,直线相关系数为0.99。以qe为纵坐标,Cc为横坐标,在双对数坐标纸上作图,结果成直线关系,如图2所示。这表明粉煤灰对生活污水的吸附行为符合氟兰德利希方程。2.4粉煤灰与活性炭吸附性能的比较在14个锥形瓶中各移入50ml水样(COD为93.2mg/l),向其中投加不同量的粉煤灰与活性炭,吸附平衡后测其COD浓度并计算qe,结果见表3。由表中可看出,粉煤灰的平衡吸附量较活性炭低,去除率也较低。但随吸附剂投加量的增大,粉煤灰与活性炭平衡吸附量及去除率的差异明显减小,如投加量为5g/50ml,粉煤灰与活性炭对COD去除率分别为86.0%及95.1%。由此看来,虽然活性炭吸附性能优于粉煤灰,但其价格高,不易再生;而粉煤灰为固体废弃物,无成本且不需再生,其投加量可适当增大以提高去除率。因此从经济效益与环境效益综合考虑,粉煤灰是一种很有应用前景的吸附材料。表3粉煤灰与活性