关键词:两段炉煤气站;NH4HCO3;浓缩蒸发法;含酚废水;干馏
1引言
我国是世界上煤炭资源较为丰富的国家之一,煤炭在我国能源结构中占有举足轻重的地位,大力开发洁净煤应用技术符合我国能源安全战略,煤气化是煤炭洁净利用技术的一种,其中常压固定床两段炉气化技术,就其生产规模、投资成本、建设周期而言,符合多数冶金、化工、建材和机械等行业的用气要求,多年来得到了较为广泛的应用。
含酚废水的污染问题一直是困扰发生炉煤气站应用的一大难题,“浓缩蒸发法”治理煤气站含酚废水是目前最有效、最彻底的工艺技术,该技术的特点在于利用煤气显热蒸发浓缩含酚废水,蒸发后的含低沸点酚的废水蒸汽作为发生炉气化反应的气化剂应用,蒸发浓缩后的高浓度含酚残液被收集于焦油池中与煤焦油混合,作为提炼苯、酚等的化学原料,或随焦油燃烧,使其中的苯、酚类等有毒物质在高温条件下,裂解为H2O和CO2后排入大气。
利用“浓缩蒸发法”治理煤气站含酚废水过程中,酚水中少量的NH4HCO3随之蒸发后冷凝结晶,堵塞蒸汽盲端管道,从而影响蒸汽正常流通及汽包正常放散。从源头分析NH4HCO3的生成机理、危害程度,并找出控制其产生的方法,有利于系统安全稳定地运行。
2两段炉煤气站的生产与NH4HCO3的生成
2.1两段式煤气发生炉的生产与氨的产生
2.1.1两段式煤气发生炉的生产
煤气发生炉内固态物质的行程为:通过加煤机将储煤仓中的煤分批次注入煤气发生炉内,加入煤气发生炉中的煤首先进入干馏段,煤在干馏段中缓慢下移,在此经历干燥及低温干馏过程。首先煤炭中的水分燥出来,随着煤炭的不断下移,温度进一步升高,干馏出焦油和干馏煤气。经过干燥和干馏后呈半焦状态的煤继续下移,进入气化段,在气化段经过氧化还原反应,形成以CO和H2为主要成分的煤气。煤炭中的灰分及极少部分未参与反应的煤炭以灰渣形式继续下移,由灰刀将其清出炉外。
煤气发生炉内气态物质行程如图1所示,作为气化剂的空气和水蒸汽自炉底鼓入炉内,在1100～1200℃条件下,与进入气化段的呈半焦状态的煤发生氧化还原反应,形成以CO和H2为主要成分的煤气M。煤气分两部分向上运行,其中一部分M2通过下段煤气夹层通道上移,最后从下段煤气出口导出,该部分煤气被称为下段煤气;而另一部分煤气M1则在煤气发生炉料层内上行进入干馏段,通过与缓慢下移的气化用煤直接接触,将其热量直接传给气化用煤,进行上面叙述的干馏和干燥的过程,同时产生一部分以烷烃类高热值气体为主的干馏煤气M3。这部分上行煤气及干馏过程中产生的干馏煤气一起由上段煤气出口导出,形成上段煤气。
2.1.2煤气中氨的产生
煤气中的氨一般由煤炭干馏过程产生,煤炭干馏温度高于600℃时,氨类物质始于粗煤气中出现,煤炭在中高温干馏过程氨的生成较多,氨的产率与煤中的氮含量有关,其中氮的12%～16%生成氨[1]。两段式煤气发生炉,用于干馏段煤炭干馏的煤气温度一般为550～650℃,该干馏过程为低温干馏范畴,正常操作时,干馏段一般不会有氨产生,但是一旦煤在干馏段干馏不彻底,致使未干馏彻底的煤进入气化段,在气化段进行二次中高温干馏,便会有大量的氨生成,该部分氨混入煤气中引出炉外,其中部分氨随着煤气不断冷却,混入冷凝含酚废水中。
2.2NH4HCO3的生成
两段式煤气发生炉的炉出煤气温度较高,杂质含量较多,需要经过一系列的净化、冷却后,加压输送至用气点燃用。其中煤气终冷设备一般采用煤气与水间接换热的间接冷却器,多数煤气站为防止煤气中的杂质堵塞设备,或出于提高煤气降温效果的考虑,在间接冷却器中,利用含酚废水连续冲洗煤气,于是煤气中的氨、CO2与含氨冲洗水反应生成NH4HCO3,并溶于含酚废水中,其反应方程式为:NH3+CO2+H2O=NH4HCO3。文献2～5对利用氨水洗涤脱除烟气中的CO2做了大量的实验研究,其机理与发生炉煤气站NH4HCO3的生成相同。
3酚水浓缩处理工艺与NH4HCO3的危害
3.1两段炉煤气站酚水浓缩处理工艺
蒸发浓缩法治理煤气站含酚废水工艺中,首先对含酚废水进行预处理,采用自然沉降分离法、多级机械过滤法和注水稀释法相结合的方法,其工艺流程参见图2。
将经过预处理后的含酚废水泵入煤气发生炉的酚水蒸发箱中,依靠部分煤气显热将废水汽化,含酚废水中部分低沸点苯、酚类物质也随之汽化,将汽化后含低沸点苯、酚类物质蒸汽的水蒸气通入炉底作为气化剂应用,发生炉内氧化层温度一般在1100～1200℃左右,在此温度下苯、酚类物被裂解为水和二氧化碳。大部分沸点较高的苯、酚类物质未被汽化,随着水冷箱定期排污,排至焦油池,等待下一阶段的终级处理,其工艺流程参见图3。
3.2NH4HCO3的危害
混于含酚废水中的NH4HCO3在含酚废水蒸发浓缩过程中,随着温度的不断升高而分解,分解后形成的NH3、CO2和H2O,一部分随蒸汽气化剂进入发生炉,另一部分进入蒸汽管道的盲端或安全放散管道处,随着温度的降低,重新结合反应生成NH4HCO3,并冷凝结晶,其冷凝结晶过程与文献[6]介绍相似。结晶后的NH4HCO3白色晶体不断积累,最后堵塞蒸汽管道,致使系统不畅,严重时会导致蒸汽系统超压爆炸。
4两段炉煤气站NH4HCO3的控制
4.1合理设计发生炉结构和蒸汽管路系统
就两段式煤气发生炉而言,控制NH4HCO3的生成,首先需要保证煤炭在干馏段内干馏彻底,避免煤炭在气化段发生二次中高温干馏。这就需要保证足够的通往干馏段的上行煤气流量调节空间,这主要体现在干馏段的气体流通空间的大小,以及上段煤气出口通径的设计方面,如果干馏段气体流通空间小、上段煤气出口通径不足,当上行煤气流量加大到一定程度后,上行煤气阻力急剧增大,发生炉无法正常运行。另外,干馏段的有效高度和干馏段内气流均匀分布也至关重要,干馏段的有效高度关乎到煤炭干馏时间是否足够,干馏是否进行彻底;干馏段内气流分布均匀,是保证干馏段内的煤炭全部得到彻底干馏的另一前提条件。
在设计含酚废水浓缩蒸发系统的蒸汽管路时,应尽量简洁,严禁出现不必要的盲端,蒸汽安全阀前的放散管路应设置加热装置和定期清理装置,从而有效避免NH4HCO3冷凝结晶造成的系统堵塞。
4.2优化发生炉操作
上下段煤气比例的调节,是两段式煤气发生炉的重要操作环节,上行煤气的供给量必须优先保障,应该根据入炉煤的气化反应活性、煤中水分和挥发分等相关煤质指标进行适当调整。上下段煤气比例的正确调节,可以有效保证煤的充分干燥和干馏,避免由于干馏段内煤炭干馏不彻底,而造成煤炭在气化段发生二次中高温干馏,从而有效控制NH4HCO3的生成。
5结语
“浓缩蒸发法”治理煤气站含酚废水,使余热回收、废水循环利用与含酚污水处理技术得以有机结合,将废水及所含酚类资源化利用,是发生炉煤气站解决含酚废水污染问题最有效的技术方案,但NH4HCO3堵塞蒸汽系统的问题给“浓缩蒸发”系统带来了一定的安全隐患,分析其生成机理,采取合理设计发生炉结构和蒸汽管路系统、优化发生炉操作等有效措施,从源头杜绝其产生、减少其危害,有利于“浓缩蒸发法”治理煤气站含酚废水技术的推广应用。
参考文献
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Formation,HarmandControlofNdH4HCO3inDoubleStageGasStation
YuanWei-jun,LiJin-hai,ZhouJin-guo
(TangshanKeyuanEnvironmentalProtectionTechnology&EquipmentCo.,Ltd,Tangshan063020,China)
论文摘要：闽清建陶业煤气发生炉产生的含酚废水流入梅溪，导致梅溪流域地表水的挥发酚严重超标，提出要综合循环利用含酚废水，将建陶业的煤气发生炉产生的含酚废水掺入球磨进入生产利用，多余的含酚废水收集后采用电解催化氧化法进行处理，使整个煤气发生炉产生的含酚废水达标排放或零排放，从而控制了污染的源头。
一、概述
根据酚类能否与水蒸气一起蒸出，可分为挥发酚和不挥发酚。通常认为沸点在230℃以下的为挥发酚，而沸点在230℃以上的为不挥发酚。挥发酚类的毒性较不挥发酚类强得多。
挥发酚类为细胞原浆毒，其毒性作用是与细胞原浆中蛋白质发生化学反应，形成变性蛋白质，使细胞失去活性，属高毒物质。它所引起的病理变化主要取决于毒物的浓度，低浓度时可使细胞变性，高浓度时使蛋白质凝固，低浓度对局部损害虽不如高浓度严重，但低浓度时由于其渗透力强，可向深部组织渗透，因而后果更加严重。长期饮用被酚污染的水，可引起头昏、骚痒、贫血、及神经系统障碍。
根据感官性状和一般化学标准的要求，我国《生活饮用水卫生标准》中规定，挥发酚值不超过0.002mg/l；《地表水环境质量标准》规定，ⅲ类水质的挥发酚不超过0.005mg/l；《污水综合排放标准》中规定，任何排污单位不应超过0.5mg/l；福建省水质监测技术规范中明确要求，挥发酚项目作为饮用水源水质每期必测的项目。wwW.133229.cOm由此可见，水中挥发酚的含量在生活中具有重大的意义。
二、建陶业中含酚废水的特点
水中酚类的主要来源是工业污染物，如炼油、炼焦、煤气洗涤、造纸等行业的废水。闽清建陶业的含酚废水来源于热值能源供应车间的煤气发生炉。
建陶企业为了在烧结过程中能获得较高且均匀的炉温，降低成本，都使用煤气发生炉产气燃烧。根据炉子结构不同，煤气发生炉可分单段式和双段式两种，单段式煤气发生炉产生的含酚废水较双段式煤气发生炉多，且含酚浓度高，造成的环境影响大。双段式煤气发生炉是设计烧烟煤的煤气发生炉：这种煤气炉具有能耗低，煤气热值高，气质稳定的特点；产生的酚水量每个煤气发生炉约3-5吨/天，可以采取分量加入球磨使用，并通过进入干燥塔消除，完全可以不外排；但双段式煤气发生炉造价较高，一般为单段式的1.5倍。单段式煤气发生炉原设计使用燃料为无烟煤，但因使用无烟煤制煤气，产生的煤气热值低、造价较低，因此许多陶瓷企业为了增加瓷砖产量，降低投资成本，纷纷改用烟煤直接入炉制气。这种工艺流程制气可以达到煤气热值高的效果，但由于出炉时带焦油的煤气数量多、温度高，而电捕焦的正常工作温度为≤150℃，其煤气必须经过双竖管水洗降温后才能工作，这样煤气炉的水经过与煤气直接洗涤就和酚水混合，所以含酚废水量就增多，因此只能通过外排来解决。
建陶业的煤气发生炉产生的含酚废水，其浓度在300-1000mg/l之间，回收价值低，而建设的蓄污池简陋，易产生突发性污染事故，因此，必须有效地控制其排放浓度，综合循环利用所产生的含酚废水。
三、含酚废水对梅溪流域地表水产生的影响
在闽清未引入煤气发生炉之前，梅溪流域地表水的挥发酚均为未检出，自从2005年下半年，多家煤气站的完工、投入使用，且没有污水处理设施，直接排放，使当年11月份省控梅溪口断面，县控田中断面等出现检出，并超标。2006年1月随着溪水的流量锐减，含酚废水对梅溪的影响达到顶峰，地表水的挥发酚检出值最高。如下表。
表1梅溪流域各支流断面监测数据表单位：mg/l
监测时间
六角断面
田中断面
小园断面
潭口断面
梅1断面
2005.11.2.
0.008
0.014
<0.002
0.006
0.007
2005.12.8.
0.023
0.035
<0.002
0.019
0.015
2006.1.6.
0.140
0.595
0.006
0.089
0.034
2006.2.18.
0.321
0.075
<0.002
0.056
0.033
2006.3.6.
0.287
0.179
0.006
0.055
0.027
2006.4.6.
0.107
0.126
<0.002
0.031
0.007
2006.5.8.
<0.002
<0.002
<0.002
<0.002
<0.002
2006.6.4.
<0.002
<0.002
<0.002
<0.002
<0.002
控制支流
玉演溪
芝溪
金沙溪
入城断面
入闽江断面
从表1可以看出，2006年1月份控制芝溪流域水质的田中断面超标最严重，浓度值达0.595mg/l，超标119倍，其主要原因是上游建陶业比较集中，治理和综合利用较缓，产生、排放的含酚废水量大，因此在枯水期溪水流量小的情况下，导致挥发酚超标现象更为突出。控制玉演溪的六角断面上游陶瓷企业相对较少，但距最近的一家建陶业不足200米，产生的影响较直接。同样，省控的梅溪口断面，纳入了所有上游建陶企业含酚废水，虽然水体能自净一部份，但更主要的原因是梅城的几家陶瓷企业，尤其距最近一家建陶企业的排污口不足500米，它们都直接地影响该断面的水质，使该期的挥发酚浓度高达0.034mg/l。
在梅溪流域发现挥发酚检出后，县政府、环保局不断加大对陶瓷行业的管理力度，要求建陶企业签订“陶瓷环保责任书”，对于不履行责任书的企业将给予相应的处罚。且多次到佛山市的陶瓷企业进行参观考察，借鉴其先进的污水防治措施，结合闽清建陶行业的特点，制定一套较为科学可行的措施。主要从源头、过程与循环利用三个方面进行控制。使每个企业的含酚废水基本上达到达标排放或零排放，从地表水断面监测数据也可以显示出，从2006年5月以后的监测数据中梅溪各支流断面均未检出。
四、含酚废水的综合利用
建陶业煤气发生炉的含酚废水其成分比较复杂，属于难处理的工业废水之一，其产生的废水必须严格控制排放，并回收利用或经处理后达标排放。目前，煤气站含酚废水的处理途经主要有两条，一是改进煤气生产工艺，改单段炉为双段炉，既能减少含酚废水的产生量，又能降低含酚废水的浓度，或循环用水以减少废水量，并提高废水中含酚浓度，便于回收。二是回收利用和选用适当的废水处理方法，常见的处理方法有：萃取、吸附、蒸气吹脱、离子交换、化学沉淀、化学氧化、生化处理等。一般说来，含酚浓度在1000mg/l以上的废水应先考虑酚的回收，再加破坏处理，以达无害排放，含酚浓度低于此浓度以下，则要无害化处理。
根据闽清建陶企业的具体情况，采用综合循环利用的办法，即用较高浓度的含酚废水分量掺入球磨，进入生产使用，多余部分采用电解催化氧化（氧化絮凝复合床）法，即用中山大学环境工程有限公司自行设计的，采用氧化絮凝复合床（oxido-floculationreactor，简称ofr）污水处理设备，根据废水中需要去除的污染物的种类和性质，在两个主电极之间充填高效、无毒而廉价的颗粒状专用材料、催化剂及一些辅助剂，组成去除某一类污染物复合填充材料作为粒子电极。将这些材料装填于结构为方型或圆型的复合装置，在一定的操作条件下，装置内便会产生一定数量的具极强氧化性能的羟基自由基（-oh）和新生态的混凝剂。这样废水中的污染物便会发生诸如催化氧化分解、混凝、吸附等作用，使废水中的有机污染物迅速被去除。再经沉淀池沉淀，最后经过砂滤、碳滤等过滤，收集未能沉淀或气浮的微小悬浮物，最后达标排放。
污水处理系统由集水池、隔油池、调节池、电解槽、混凝沉淀池、abr厌氧池、好氧池（接触氧化池）、二沉池、砂滤池、碳滤池、清水池及污泥浓缩池等组成。
电解催化氧化（氧化絮凝复合床）工艺特点：从三维电极的基本原理出发，巧妙配以催化氧化技术，构成一种新的很具特色的氧化絮凝复合床水处理技术。这种充分利用一些已有的原理和技术进行“巧妙的组合”达到1+1>2的目的，以求获得更佳效果的方法，也是当前学术和工业领域的新思想。这种新技术是根据水中需要去除污染物的种类和性质，在两个主电极之间充填高效、无毒而廉价的颗粒状专用材料、催化剂（或催化手段）及一些辅助剂、组成去除某种或某一类有机或无机污染物最佳复合填充材料作为粒子电极，将它们置于结构为方型或圆型的复合床内，当需要处理的废水流经氧化絮凝复合床装置时，在一定的操作条件下，装置内便会产生一定数量的羟基自由基和新生态的混凝剂。这样废水中的污染物便会产生诸如催化氧化分解、混凝、吸附、络合、置换等作用，使废水中的污染物迅速被去除。这种方法运行成本低，结构简单，操作方便，易于管理。
采用此方法的代表企业有新东方陶瓷有限公司，根据闽清县环境监测站的监测数据如下：
表2新东方陶瓷有限公司含酚废水处理设施水质进口监测结果统计表单位：mg/l
监测日期
样品编号
ph值
ss
挥发酚
硫化物
氨氮
油
codcr
2006.6.27.
1#
8.40
58
245
0.5
4.8
18.4
1.45×103
2#
8.34
60
255
0.5
4.7
21.6
1.55×103
3#
8.32
56
258
0.5
4.8
17.2
1.47×103
4#
8.31
70
256
0.5
4.9
19.6
1.46×103
表3东方陶瓷有限公司含酚废水处理设施水质出口监测结果统计表单位：mg/l
监测日期
样品编号
ph值
ss
挥发酚
硫化物
氨氮
油
codcr
2006.6.27.
1#
7.36
5
<0.1
<0.02
0.63
3.2
<50
2#
7.42
6
<0.1
<0.02
0.64
1.8
<50
3#
7.34
8
<0.1
<0.02
0.62
2.4
<50
4#
7.21
11
<0.1
<0.02
0.60
2.8
<50
gb8978-1996ⅰ级标准
6-9
70
0.5
1.0
15
5
100
从现有监测结果表明，新东方陶瓷有限公司产生的污水经处理设施后，水质各项指标均能符合处理设施的设计出水水质要求和gb8978-1996《污水综合排放标准》表4中ⅰ级排放标准。尤其是挥发酚、codcr、色度在经过处理后都能达到相应排放标准。
由于实际处理的能力与煤气发生炉产生的含酚废水量不一致，不同的企业在生产进行过程中，回收利用不及时、或其它原因造成废水过剩，有可能造成含酚废水外排，因此，要采取适当的措施，进行排除类似事故的发生。
高浓度的含酚废水进入干燥塔进行燃烧后，是否从水相污染转达化为气相污染，本人于2007年年初选择四家不同生产工艺的代表企业进行跟踪监测，结果如下：
表4含酚废水掺入球磨利用后的排放浓度
企业名称
污水含酚浓度mg/l
干燥塔中含酚浓度mg/m3
废气中酚排放标准mg/m3
恒丰陶瓷有限公司
563
0.24
100
南海陶瓷有限公司
602
未检出
100
豪业陶瓷有限公司
7.4
未检出
100
欧美陶瓷有限公司
434
未检出
100
从表4中可以看出，用高浓度的含酚废水掺入球磨，进入生产利用，不同的生产工艺，均未从水相污染转化为气相污染，说明这一方法在闽清的建陶业中可以推广使用。至于水相的酚是否进入到体坯，在窑炉中高温裂解，还是在干燥塔中分解，有待于进一步探讨。
五、探讨与建议
建陶行业作为闽清县的一个支柱产业，其污染防治问题是闽清县面临的一个重要课题，推行清洁生产，对这些建陶业加强管理，科学地进行物料平衡、改进生产工艺等是建陶业污染防治的宗旨。在节约资源、降低能耗、提高产品质量和降低成本的前提下，改进建陶业的生产工艺，选用经济、环境综合效益较高的原料，使用清洁能源，这样不仅能增强市场竞争能力和企业发展后劲，同时能大大减少污染物排放，减轻末端处理的负荷，降低处理费用，还可避免减少末端处理可能发生的风险和二次污染。但从闽清建陶工业目前的生产现状和工艺特点看，要完全地按照清洁生产的要求控制污染尚存在较大的难度，只能从现实出发，采取以物耗最少化、废物减量化和效益最大化为主，末端控制为辅的综合污染防治方式。
近年来梅溪水量逐渐减少，水体纳污自净能力差，恶化速度非常快，一旦建陶企业高浓度含酚废水排向水体，就使梅溪水质挥发酚项目超标。在此为了梅溪水质清洁，提几点建议：
1、对于新建的建陶企业应禁止建设煤气发生炉，规范企业使用闽清现有的广安天然气或燃烧柴油、石油液化气等清洁能源，减少含酚废水的产生，努力做到增产不增污。
2、水煤浆也是一种很好的选择，其原料丰富，制备相对简单，运输储存安全性能极佳，污染程度低。可以选择使用。
3、加强环保行政执法，对新上项目严格执行“三同时”制度，做到建设项目中防治污染的设施，必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用。
4、淘汰工艺落后、污染严重的单段式煤气发生炉，使用单段式煤气发生炉的企业应在规定时间内完成双段式整体改造。
5、应建造足够容量的污水蓄水池，必须做好清污分流措施，确保制气废水闭路循环，同时应将污水按一定比例掺入到球磨中使用，综合循环利用，以保证制气废水零排放。
6、采用废水处理工艺，目前在国内含酚废水的处理技术已经比较成熟，处理方法也有很多种，根据企业的自身特点，选择有效的处理方法，使煤气发生炉产生的废水达标排放或零排放。
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关键词：改性粉煤灰；废水处理；吸附；重金属离子
中图分类号：TQ536.4文献标识码：A文章编号：
1粉煤灰的改性
1.1粉煤灰的组成及特性
1.1.1矿物组成研究表明，粉煤灰中以玻璃质微珠的矿物相为主，其次为莫来石、磁铁矿、赤铁矿、石英、方解石等结晶相。
1.1.2化学组成粉煤灰的矿物组成决定了粉煤灰的化学成分。粉煤灰的主要化学成分是SiO2，Al2O3，Fe2O3，Fe3O4等，其质量分数为80%以上。其他成分有CaO，MgO，SO2，Na2O，K2O和未燃尽碳等。
1.1.3粉煤灰特性
（1）粉煤灰具有多孔性，其比表面积大，具有较强的吸附能力。
（2）粉煤灰含有CaO、MgO、K2O等碱性氧化物，其特性具有弱碱性，pH值在9～11。
1.2粉煤灰的改性方法
根据粉煤灰的化学物理特性，目前研究应用的对粉煤灰的改性方法主要有：酸改性、碱改性、盐改性、有机高分子改性以及物理改性。不同的改性方法应用了粉煤灰在不同方面的性能。
2改性粉煤灰在水处理方面的应用
2.1脱色作用
印染废水成分复杂、有机污染物含量高、色度深，难生物降解，已成为我国各大水域的主要污染源。
改性后的粉煤灰，其物理和化学吸附性能较未改性的粉煤灰有所改善，因而其对染料废水的吸附脱色能力也有所提高。目前，有机改性粉煤灰以及无机改性粉煤灰均在印染废水脱色方面得到应用，脱色率达85%～98%，改性粉煤灰的投加量、作用时间、溶液pH值、作用温度等因素均会影响脱色效果。研究发现，HDTMA（十六烷基三甲基溴化铵)改性粉煤灰由于改性剂HDTMA被涂敷在粉煤灰表面，大大增强了对酸性嫩黄的处理效果，酸性嫩黄去除率可由13.2%提高至95%以上。
（1）采用聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDMDAAC）和阳离子型聚季铵盐两种有机高分子聚合物对粉煤灰进行改性，研究发现，该复合絮凝剂对染料废水的脱色率可达约98%。
（2）经不同用量的石灰以及硫酸改性后的粉煤灰对废水色度的去除效果，试验结果表明，水合碱改性（熟石灰与粉煤灰质量比为1.5∶1），再用硫酸（0.10mol/L）改性的粉煤灰对色度的吸附容量最大。
（3）以H2SO4为改性剂对粉煤灰进行活化处理，用活化后的粉煤灰对酸性黑10B水溶性模拟染料废水进行脱色处理。
（4）以活性艳红染料废水为研究对象，考察氢氧化钙改性粉煤灰对染料废水的吸附脱色作用。
2.2造纸废水处理
造纸废水是水环境严重污染的来源之一，其中蒸煮黑液对环境污染最为严重，占整个造纸工业污染的90%。利用改性粉煤灰处理造纸废水，成本低廉，处理后的粉煤灰可再次利用，制成水泥、混凝土或砖瓦等建筑材料，达到以废治废后再利用的目的。
（1）采用正交试验方法对以改性粉煤灰处理造纸废水的试验条件进行优化选择。试验结果表明：水与灰的质量比为l0∶1，在搅拌40min、沉降60min、pH值=10的条件下，对造纸废水中CODcr、BOD5、悬浮物、色度的去除率分别可达81.9%、80.4%、99%、94%。还采用硫酸和高分子絮凝剂聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDMDAAC）对粉煤灰进行改性，通过正交实验研究改性粉煤灰吸附处理造纸废水。
（2）利用高铁酸钾处理经过改性粉煤灰混凝后的造纸废水，探讨了改性粉煤灰和高铁酸钾联合处理造纸废水工艺。研究结果表明，在改性粉煤灰用量35g/100mL，并投加25mg/L高铁酸钾时，对造纸废水处理效果最优，上清液再用10mg/L的高铁酸钾处理，此为最佳工艺条件，出水水质达到造纸用水标准。
（3）利用聚酰胺—胺（PAMAM）树形分子改性的粉煤灰处理麦草碱法制浆中段废水，研究了改性粉煤灰的投加量、作用时间、溶液酸度、作用温度等对废水SS、COD、色度去除率的影响。研究表明，在最佳试验条件下，废水色度的去除率可达93.8%，SS和COD的去除率可达88.2%和90.3%。
2.3含金属离子废水处理
含金属离子废水，尤其是含Cr6+、Pb2+、Cd2+、Ag+、Hg2+等重金属离子的废水，不能在自然环境中降解，会对环境造成永久的严重污染，且某些重金属离子对人体具有明显的致癌和致畸危害。粉煤灰表面存在大量的酸中心和碱中心，并有相当多的表面羟基，通过络合、离子交换及化学键合等作用可吸附金属离子。在高pH值条件下，由于静电作用粉煤灰易吸附金属阳离子，因此利用改性粉煤灰来处理废水，不仅原料获取方便、处理成本低，而且可以达到以废治废、变废为宝的目的。除了处理单一金属离子废水外，改性粉煤灰还可以用来处理多种金属离子废水。
2.3.1含Cr6+废水
（1）采用高分子絮凝剂聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDMDAAC）对粉煤灰进行改性，通过正交试验研究改性粉煤灰处理模拟含Cr6+废水。
实验结果表明：废水pH值=12，改性粉煤灰用量1g，吸附平衡时间60min，反应温度为40℃时，去除率可达97.8%。
（2）以改性粉煤灰为吸附剂处理含Cr6+废水，考察了不同质量分数氢氧化钠改性粉煤灰对Cr6+的吸附性能。
（3）研究了钢渣和改性粉煤灰对Cr6+的去除效果。研究结果表明，钢渣对Cr6+的去除效果一般。用氢氧化钙对粉煤灰进行高温活化后对Cr6+有良好的去除效果。
（4）对改性粉煤灰吸附处理模拟含Cr6+废水进行了试验研究，并探讨了吸附时间、改性粉煤灰投加量、Cr6+初始浓度、pH值和温度等因素对去除Cr6+效果的影响。
2.4含有机物废水
通过改性粉煤灰的吸附、絮凝及助凝等作用，在一定的工艺条件下，可以将改性粉煤灰单独应用于有机废水的处理，也可与其他试剂协同处理有机废水。
2.5无机物废水处理
2.5.1含磷废水
利用酸法改性粉煤灰的吸附特性，还可以处理含磷、氨氮等物质的富营养化废水，也可以处理含氟、砷等物质的有毒废水。
2.5.2含氨氮废水
（1）分别用盐酸、氢氧化钠、氯化钠和碳酸钠等改性剂来改性粉煤灰，结果表明：在这4种改性剂中，改性效果依次为：氢氧化钠>碳酸钠>氯化钠>盐酸；氢氧化钠改性粉煤灰的去除率可达到46.55%。
（2）改进了改性工艺，采用H2SO4和HCl改性粉煤灰，在酸改性基础上用2mol/LNaOH进行改性，对比了原状粉煤灰、酸改性粉煤灰和酸加碱改性粉煤灰分别处理氨氮废水的效果。研究发现，相同处理条件下，用盐酸和硫酸改性后再用氢氧化钠改性的粉煤灰对氨氮的去除率最高，可达84%。
3结论
到目前为止，对改性粉煤灰在水处理方面的应用研究已经涉及了工业废水、生活污水、藻类废水以及矿井水等各个方面。随着对新型改性剂的不断探索，改性粉煤灰的功能正向多样化、功能化方向发展。随着改性工艺及改性条件的不断优化，改性粉煤灰可以发挥出更大的潜能。将改性粉煤灰制成水处理絮凝剂不仅可废物利用，还可以降低现有絮凝剂的生产成本，是应用改性粉煤灰的一条简单而有效的途径。在火电厂，目前经处理后的脱硫废水普遍存在重金属离子超标的问题。可利用改性粉煤灰的优势，可将其应用于脱硫废水中重金属离子的处理，通过展开一系列的实验，研究处理条件和处理效果。
目前的研究多停留在实验室阶段，对改性粉煤灰如何扩大到工业应用还未进行系统的探讨，对设备的选择、工艺的选取、工艺参数的确定以及如何处理饱和吸附产物等问题还需要进行更加深入的论证。为早日实现改性粉煤灰的工业化利用，真正实现循环经济、以废治废的目标，还需要进行大量的科学试验和探索，是今后科学研究的一个方向。
参考文献：