王 瑛

（煤科集團(tuán)杭州環(huán)保研究院有限公司，浙江杭州311200）

改性粉煤灰處理含油廢水COD的試驗(yàn)研究

王 瑛

（煤科集團(tuán)杭州環(huán)保研究院有限公司，浙江杭州311200）

在實(shí)驗(yàn)室采用三種方法分別對(duì)粉煤灰進(jìn)行改性，并用改性后的粉煤灰處理含油廢水中的COD。結(jié)果表明：在各改性粉煤灰中，經(jīng)AlCl3和FeCl3改性處理的粉煤灰去除COD效果最好，最佳工藝條件為：pH=10，攪拌時(shí)間為30 min，灰水的質(zhì)量比為1∶10。在該工藝條件下，含油廢水經(jīng)粉煤灰處理后，出水的COD去除率可達(dá)90%以上。

改性粉煤灰；含油廢水；COD去除率

0 引言

粉煤灰是燃煤發(fā)電廠排放的固體廢棄物，我國(guó)電廠每年排放大量粉煤灰，由于占用農(nóng)田、灰水滲漏及揚(yáng)塵等都會(huì)給環(huán)境造成極大的危害。合理利用粉煤灰，使其資源化，對(duì)于緩解環(huán)境壓力，促進(jìn)社會(huì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，具有重大意義[1]。國(guó)內(nèi)外研究表明，粉煤灰中含有較多的活性氧化鋁和氧化硅等，具有相當(dāng)大的吸附能力。用其吸附處理含油廢水具有較好的環(huán)境效益和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

粉煤灰處理廢水的原理主要是物理吸附和化學(xué)絮凝的交叉作用[2]。由于粉煤灰處理能力有限，直接處理廢水所需用量大，給后期處理帶來(lái)新的問(wèn)題，而對(duì)粉煤灰進(jìn)行改性，使其更經(jīng)濟(jì)和環(huán)保地處理廢水就顯得非常必要。

使用改性后的粉煤灰增強(qiáng)憎水親油性的同時(shí)還應(yīng)充分考慮COD的去除效果，深入研究含油廢水中COD的降解機(jī)理。本文通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室對(duì)普通的粉煤灰進(jìn)行表面改性后處理含油廢水，取得了較好的去除COD的效果，達(dá)到了“以廢治廢”的目的，廢水COD去除率可達(dá)90%以上。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要實(shí)驗(yàn)原料與試劑

粉煤灰，柴油，10%FeCl3溶液，10%AlCl3溶液，重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.25 mol·L-1），硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液（約0.1 mol·L-1），試亞鐵靈指示液，濃鹽酸（10.00 mol·L-1），濃硫酸（9.00 mol·L-1）。

1.2 主要實(shí)驗(yàn)儀器

FA/JA系列電子天平（上海精密科學(xué)儀器有限公司天平儀器廠）；YXJ-1型電動(dòng)離心機(jī)（江蘇金城國(guó)勝實(shí)驗(yàn)儀器廠）；恒溫振蕩器；加熱裝置（電爐，烘箱）；全玻璃回流裝置；50 mL酸式滴定管；錐形瓶；容量瓶；廣口瓶；移液管等。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

參照GB11914-89，采用重鉻酸鹽法測(cè)定水質(zhì)化學(xué)需氧量（COD）[4]。

1.4 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

1.4.1 粉煤灰的改性[5]

稱取粉煤灰（實(shí)驗(yàn)室已有的粉末狀粉煤灰）600 g。按以下步驟分別活化1#～3#粉煤灰樣200 g，待用。

（1）粉煤灰放入10%FeCl3溶液中浸泡并攪拌2.5 h后，烘干，碾勻，得1#粉煤灰樣，待用。

（2）粉煤灰放入10%AlCl3溶液中浸泡并攪拌2.5 h后，烘干，碾勻，得2#粉煤灰樣，待用。

（3）將10%FeCl3溶液和10%AlCl3溶液按1∶1的比例配制完成混合液，粉煤灰放入混合液中浸泡并攪拌2.5 h后，烘干，碾勻，得3#粉煤灰樣，待用。

1.4.2 含油廢水的配制

將從市場(chǎng)上獲得的柴油與水混合，充分震蕩，靜置24 h后，隔掉上層浮油，制成COD濃度為700 mg/L的穩(wěn)定的含油廢水，待用。

1.4.3 實(shí)驗(yàn)試劑的配制[6]

（1）稱取預(yù)先烘干的FeCl330.00 g溶于濃鹽酸中，再用蒸餾水稀釋至300 mL，得10%FeCl3溶液，貯于廣口試劑瓶?jī)?nèi)。

（2）稱取預(yù)先烘干的AlCl330.00 g溶于濃鹽酸中，再用蒸餾水稀釋至300 mL，得10%AlCl3溶液，貯于廣口試劑瓶?jī)?nèi)。

（3）按照GB 11914-89試劑要求，配制0.2500 mol/L重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液、試亞鐵靈指示液，硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液（約0.1 mol/L）等試劑溶液。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 改性粉煤灰的選擇

常溫下，取1#～3#改性粉煤灰各5 g，分別投入到50 mL COD為700 mg/L的廢水中，均在恒溫振蕩器上振蕩（轉(zhuǎn)速200 r/min）30 min，離心后測(cè)定各出水的COD值，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。由表1可知，3#粉煤灰樣吸附處理含油廢水COD的效果最好，COD去除率可達(dá)到93.36%，故選取3#樣為最佳的改性粉煤灰樣。

表1 不同改性粉煤灰對(duì)水樣的COD去除效果

2.2 處理時(shí)間對(duì)COD去除率的影響

常溫下，取3份5 g的3#粉煤灰樣，分別投入到盛有50 mL含油廢水的錐形瓶中，然后分別置于恒溫振蕩器上振蕩（轉(zhuǎn)速200 r/min）不同時(shí)間，離心后測(cè)定各出水的COD濃度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 處理時(shí)間對(duì)COD去除率的影響

由表2可知，吸附時(shí)間增長(zhǎng)，去除率相應(yīng)提高，但振蕩30 min和90 min時(shí)COD的去除率已相差不大，分別為93.86%和94.86%。這是由于粉煤灰基本以大孔徑為主[7]，在持續(xù)振蕩條件下，油類物質(zhì)能較快地在大孔隙內(nèi)擴(kuò)散，而后再向小孔隙擴(kuò)散，因此到一定的時(shí)間，吸附時(shí)間增加，COD去除率增幅不大。為縮短工藝周期，選擇吸附時(shí)間為30 min。

2.3 pH值對(duì)COD去除率的影響

常溫下，取5份5 g的3#粉煤灰樣，分別投入到盛有50 mL廢水的錐形瓶中，然后調(diào)節(jié)pH值，均吸附振蕩（轉(zhuǎn)速200 r/min）30 min，離心后測(cè)定各出水的COD濃度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 pH值對(duì)COD去除率的影響

由表3可知，COD去除率在堿性條件下高于酸性條件；在pH值為10時(shí)，3#粉煤灰樣的除COD效果最佳，COD去除率可達(dá)93.85%。主要是粉煤灰為多孔性結(jié)構(gòu)，比表面積較大，表面能高，且表面存在著許多鋁、硅等物質(zhì)，因而具有較強(qiáng)的吸附能力。在酸性條件下，由于H+在粉煤灰表面存在競(jìng)爭(zhēng)吸附，導(dǎo)致粉煤灰吸附油類物質(zhì)的能力減弱。而在堿性條件下，粉煤灰所含的Al3+、Fe3+的絮凝沉淀作用與粉煤灰吸附具有協(xié)同作用。但pH不宜過(guò)大，因pH過(guò)大時(shí)粉煤灰體系的氧化物會(huì)出現(xiàn)羥基化現(xiàn)象，從而導(dǎo)致其吸附能力減弱[7]。

2.4 粉煤灰投加量對(duì)COD去除率的影響

常溫下，在6個(gè)錐形瓶中各加入50 mL廢水，然后取3#粉煤灰樣1 g、2 g、3 g、4 g、5 g、6 g分別加入相應(yīng)瓶中進(jìn)行吸附處理，水樣pH均調(diào)節(jié)至10，吸附振蕩（轉(zhuǎn)速200 r/min）30 min，離心后測(cè)定各出水的COD大小。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 不同粉煤灰的加入量對(duì)COD的去除效果

由表4可知，隨著投加量的增加，單位體積廢水中的粉煤灰量不斷提高，對(duì)油類的吸附能力也逐漸增強(qiáng)，COD去除率明顯上升。當(dāng)投加量為5 g，即灰水比為1∶10時(shí)，廢水COD去除率可達(dá)90%以上。說(shuō)明改性粉煤灰的投加量對(duì)含油廢水COD去除率的影響較大。

3 結(jié)論與建議

（1）10%FeCl3溶液和10%AlCl3溶液按1∶1比例配制的混合液將粉煤灰浸泡改性后，處理效果比其他兩種單獨(dú)處理的改性樣要好。

（2）改性后的粉煤灰凈化處理含油廢水，能明顯降低廢水COD。最佳試驗(yàn)條件是：pH為10，振蕩吸附時(shí)間為30 min，灰水質(zhì)量比為1∶10，在這種工藝條件下，COD的去除率可達(dá)到90%以上。

上述結(jié)論是在實(shí)驗(yàn)室條件下得到的，說(shuō)明投加的粉煤灰不僅可以吸附水中的油類物質(zhì)，還可以有效降低廢水中的COD濃度等，在實(shí)際處理時(shí)可適當(dāng)加大粉煤灰的投加量。由于實(shí)際廢水中油類物質(zhì)含量高，用粉煤灰吸附后的污泥量較大，往往難于處理，建議粉煤灰吸附含油廢水作為含油廢水的深度處理工藝。

[1]李亞輝，楊輝，趙紅.粉煤灰處理廢水的理論與實(shí)踐[J].工業(yè)用水與廢水，1999，30（3）:125.

[2]劉國(guó)光，劉興旺，侯杰，等.粉煤灰吸附性能的研究[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué)，1994，7（5）:62-64.

[3]諶世英，李凱琦.粉煤灰改性在含油廢水處理中的應(yīng)用[J].粉煤灰綜合利用，2008（2）：50-52.

[4]GB 11914-89，水質(zhì)化學(xué)需氧量的測(cè)定重鉻酸鹽法[S].

[5]鄭水林.粉體表面改性[M].北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社，1995.

[6]奚旦立，孫裕生，劉秀英.環(huán)境監(jiān)測(cè)[M].北京：高等教育出版社，2004.

[7]李松田，李靈芝，李漢斌.含油廢水處理中混凝劑的選擇[J].平頂山師專學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1997，11（1）:326.

Experimental Study on Treating COD in Oily Wastewater by Modified Fly Ash

WANG Ying
（CCTEG Hangzhou Environmental Research Institute，Hangzhou，Zhejiang 311200，China）

In this paper,three different methods were used to carry on the modification to the fly ash, and then operates the processing to treating COD in the oily wastewater with each kind of modified fly ash. The result indicated that in several kinds of modified fly ash,the COD elimination effect is the best after being processed by the fly ash that is modified by AlCl3and FeCl3；The experiment indicated that the best technological conditions of modified fly ash removing COD was:pH equals 10,reaction time was 30 min,and the proportion of mass to water is 1∶10.Under this technological conditions,the COD removal rate of the oilcontaining wastewater may reach above 90%.

modified fly ash；oily wastewater；COD removal rate

1006-4184（2016）12-0041-03

2016-10-27

王瑛（1967-），女，浙江金華人，大學(xué)本科，主要從事環(huán)境保護(hù)治理和環(huán)境影響評(píng)價(jià)等工作。E-mail:mkhzhbwy@163.com。