The Indian perspective of utilizing fly ash in phytoremediation, phytomanagement and biomass production

Coal-based power generation is a principal source of electricity in India and many other countries. About 15–30% of the total amount of residue generated during coal combustion is fly ash (FA). FA is generally alkaline in nature and contains many toxic metals like Cr, Pb, Hg, As and Cd along with many essential elements like S, B, Ca, Na, Fe, Zn, Mn and P. Dumped FA contaminates the biosphere by mobilization of its fine particles and hazardous metals. Despite the negative environmental impact of FA, coal continues to be a major source of power production in India and therefore FA disposal is a major environmental issue. To overcome this problem, FA dumping sites have been started as a potential resource for biomass production of tree species. Phytoremediation is a strategy that uses plants to degrade, stabilize, and remove contaminants from soils, water and waste FA. Phytomanagement of FA is based on the plants' root systems, high biomass, woody nature, native nature, and resistance to pH, salinity, and toxic metals. Recently Indian researchers mostly from the National Botanical Research Institute have been working on phytoremediation and revegetation of FA dykes, inoculation of bacterial strains for reducing FA stress and biomass production from FA dykes. Many international researchers have worked on reclamation, revegetation and utilization of FA. FA utilization saves resources, mainly land (topsoil), water, coal, limestone and chemical fertilizer. Safe utilization of FA is a major concern around the world and regulatory bodies are enforcing stringent rules for the proper management of FA. This article summarizes various viable avenues in India for FA utilization and environmental management.     

超临界水无害化共处理PVC和医疗垃圾焚烧飞灰的可行性探讨

采用超临界水氧化降解PVC同时无害化处理医疗垃圾焚烧飞灰,利用PVC脱氯形成的中间产物盐酸提取医疗垃圾焚烧飞灰中的重金属,达到飞灰无害化的目的。结果显示,超临界水可以将飞灰颗粒打碎,从而提高盐酸提取重金属的速率和效果,但是在超临界水中还存在重金属的固定过程,过长的反应时间和过高的反应温度都会降低重金属的提取效率。在提取过程中,Cu和Zn优先于Pb被盐酸浸出,而Pb被浸出后很容易被超临界水进一步固定。综合考虑重金属在超临界水中的变化特性,总结出超临界水处理飞灰和PVC的最佳条件为:PVC与飞灰质量比0.5:1,温度400℃,提取时间90 min。处理后的飞灰再次经过水洗后,其重金属浸出浓度低于USEPA规定的限制值。本研究为飞灰的无害化处理提供一条新的思路。     

粉煤灰合成沸石去除城市暴雨径流中氨氮

采用粉煤灰为原料,通过耦合碱熔-两步合成法制得3种合成沸石产品,并以合成沸石制备大粒径的功能填料。通过氨氮吸附速率实验和等温吸附实验探讨了合成沸石及功能填料的氨氮吸附速率和最大吸附容量(Qm),以功能填料构建模拟人工快速渗滤系统,研究其对城市暴雨径流中氨氮的去除效果。结果表明,合成沸石对氨氮的吸附速率极快,5min去除率约达到75%,氨氮最大吸附容量为11.36～16.13 mg/g;功能填料对氨氮的最大吸附容量有所下降,但氨氮吸附速率仍较快,应用于模拟人工快速渗滤系统时能在较高的水力负荷下快速去除城市暴雨径流中的氨氮。碱处理再生法更适于进行合成沸石功能填料原位再生,氨氮吸附容量一次再生率达到67%～87%。     

粉煤灰的精制及在环境中的应用研究

粉煤灰是火电厂排放的硅酸盐残渣,具有质轻、耐高温、强度高等优点,受到科研工作者的广泛关注。本文从粉煤灰的综合利用着手,分析了近年来粉煤灰的研究现状;阐述了粉煤灰的物理化学性质及粉煤灰的形成和精制;概括了当前粉煤灰的主要应用,并对今后粉煤灰的开发利用工作进行了展望。     

碱激发粉煤灰对Cs~+的吸附行为

将粉煤灰进行碱激发改性,运用XRD和SEM技术对碱激发粉煤灰进行了表征,通过静态平衡吸附实验研究了碱激发粉煤灰对Cs+的吸附动力学和热力学特性,并对吸附前后的碱激发粉煤灰进行了FTIR分析。表征结果显示,碱激发处理后,粉煤灰的晶相发生了改变,且粉煤灰表面密实的硬壳层被破坏。实验结果表明:在初始Cs+质量浓度为200 mg/L、吸附温度为25℃、溶液pH为10、碱激发粉煤灰投加量为12.0 g/L的条件下,碱激发粉煤灰对Cs+的平衡吸附率可达80%以上,其吸附能力比碱激发前提高了3倍以上;吸附过程可用准二阶动力学方程来描述,并较好地符合Langmuir等温吸附模型;碱激发粉煤灰对Cs+的吸附是吸热过程,且能自发进行;该过程以物理吸附为主,并伴随化学吸附。     

碱熔融活化固硫灰制备地聚合物

采用碱熔融活化法,由固硫灰制备地聚合物。在前期开展的单因素实验的基础上,采用正交实验,考察了NaOH和固硫灰的质量比、煅烧温度、煅烧时间3个因素对固硫灰基地聚合物的抗压强度的影响。采用XRD,SEM,IR等手段分析固硫灰碱熔融活化前后的物相、微观形貌以及硅铝化学键的变化。实验结果表明,以在NaOH与固硫灰的质量比为0.60、煅烧温度为550 ℃、煅烧时间为60 min的条件下制备的碱熔融固硫灰为原料,制备的固硫灰基地聚合物的抗压强度为38.00 MPa。表征结果显示：通过碱熔融活化固硫灰制备的地聚合物的XRD谱图中出现了地聚合物的特征衍射峰;碱熔融固硫灰的结构松散,在颗粒表面及内部存在大量孔隙;经碱熔融处理后固硫灰的硅酸盐和铝酸盐发生了解聚。     

600 MW机组省煤器灰中等距离气力输送系统改进措施

某电厂省煤器灰气力输送系统投运初期频繁出现堵管和输灰超时的问题。经过分析及调研后,改用双套管输送,优化输送步序,减少输送耗气量,不仅实现了输送系统平稳顺畅,而且避免了灰管过度磨损的现象。     

粉煤灰制备混凝剂及其砸黄河水的处理效果

以粉煤灰和铁泥为原料、加入一定量NaCl作助溶剂室温下制备粉煤灰混凝剂,考察酸灰比与酸浓度对Fe3＋、Al“溶出率及混凝剂对黄河水处理效果的影响。结果表明,Fe3＋、A13＋的最佳溶出条件为酸灰比3mL／g、HCl浓度4mol／L,此时Fe“溶出率为28．1％,浓度为11．81g／L;A13＋溶出率为5．2％,浓度为1．86g／L。粉煤灰混凝剂对黄河水的处理效果在投加量2．38mL／L、沉降时间30min、pH6．2～7．5时最佳,对浊度、ss和COD。。平均去除率分别为89．7％、83．6％和62．3％,优于传统市售混凝剂PAC和Fc,Fe3＋、AI3＋同时存在有利于各自优势的发挥从而提高混凝效果。     

添加垃圾焚烧飞灰冷固小球的工业烧结实验

将垃圾焚烧飞灰添加进烧结冷固球团配料进行造球,对冷固小球的成分及强度进行分析,结果表明,添加垃圾焚烧飞灰冷固小球化学组成稳定,重金属浸出毒性远低于危险废物鉴别标准,落下强度较基准期略微降低,但符合运输、贮存的要求.并对添加了飞灰的冷固小球对其后续烧结、冶炼工序的影响进行分析,结果表明,用添加飞灰的冷固小球进行烧结所得烧结矿的转鼓强度、落下强度及常规化学成分较基准期没有太大变化,添加飞灰进行造球、烧结,对其后续冶炼工序的顺行几乎没有影响,所带来的额外的环境污染微乎其微.     

免烧结粉煤灰陶粒BAF对乙烯化工废水的深度处理效果

以粉煤灰为主要原料制备了免烧结粉煤灰陶粒,并将其作为曝气生物滤池(BAF)的填料用于深度处理乙烯化工厂二级生化出水。实验结果表明,在平均进水COD为54.62mg/L、平均SS为33.93mg/L、平均ρ(NH3-N)为1.33mg/L的条件下,自制免烧结粉煤灰陶粒BAF平均COD去除率为57.14%,平均SS去除率为68.64%,平均NH3-N去除率为74.89%,均略高于普通商业陶粒BAF。自制免烧结粉煤灰陶粒BAF最佳反冲洗周期为2d,并具有反冲洗耗水量小、反冲洗效果好的优势。