火電廠粉煤灰場對地下水環(huán)境的影響

1、 l L荇 幸 嶄霸理 論 研 究 苑 2 0 9火 電廠粉煤灰 場對地下 水環(huán)境 的影 響 張亮亮 ，曹 寧 ( 河南省金瀚環(huán)境評價 咨詢有 限公 司 ， 河南鄭 州 4 5 0 0 0 0 )摘 要 從我國火 電廠 粉煤 灰的排放現(xiàn)狀 和應用現(xiàn)狀 發(fā) ，分析 了粉煤 灰的成分及性質 ，分別探 討了粉煤 灰 、沖灰水及粉煤 灰淋溶液對灰 場地 F 水環(huán)境 產生的影響 ，并給出了相應 的措施 關鍵 詞 粉 煤灰 ；沖灰 水；地 F 水

2、 ；污染 中圖分類號 X 5 2 3文獻標識碼 A文章編號 1 6 7 3 — 9 6 7 1 一 ( 2 0 11 ) o 4 1 — 0 2 0 9 — 0 1目 前我國火電廠普遍采用水力沖灰 ，灰水與粉煤灰一起進人儲灰場 存放。由于大部分灰場屬于半閉路循環(huán)或半開放式系統(tǒng) ，容易形成以灰 場為中心的地下水反漏斗。同時灰水 中的各種污染物隨灰水下滲進入地 下水 中，對灰場周 圍地 區(qū)的地下水造成 污染。污染物進入地下水后在 水中遷移

3、、 擴散 ，也將對灰場所在地周圍居民的水源地水質安全造成威 脅?；覉鰧ζ洵h(huán)境 的影響范嗣包括大氣和地下兩部分，對大氣的影響主 要是表面蒸發(fā)濕潤空氣 ，但也存在揚塵問題 ，屬大氣環(huán)保 的范疇。這里 僅對灰場運行過程中對地下水 的影響進行論述 。1 火 電廠 粉煤 灰的 排放及 應用 現(xiàn)狀 電廠灰 渣是燃煤電廠排棄 的固體廢 棄物 ，其排放量約 占耗煤量的 2 0 ％～ 3 0 ％，每I O M W的發(fā) 電機組排灰渣量約9 0 0 0 ～1

4、 0 0 0 # a 。據我 國 目 前 火 電廠裝機總容量 l 3 5 0 G k W計 ，排放灰渣總量約0 ． 1 2 8 G ) ／ a 。電廠灰渣分 為兩類： 一類為粉煤灰 ，經鍋爐煙道排出后由除塵器收集 ；另一類為爐 渣 ，經鍋爐底部排放。粉煤 灰約 占灰渣總量的8 5 ％，爐渣約占1 5 ％。據 統(tǒng)計 ，每萬噸粉煤灰渣需堆場0 ． 2 7 ～ 0 ． 3 3 h m z ，至2 0 1 0 年底 ， 我 粉煤灰 渣的堆1 竽

5、 量 已高達 1 2 ． 5 億t ， 需堆場3 ． 3 3 ～ 4 ． 1 7 萬h m，占 用 了大量土地?；覉鲑A存灰渣的綜合處理費為2 0 ～ 4 0 元， t ，全國綜合處理費就需3 0 ～ 6 0 億 ja 、電力系統(tǒng)粉煤灰綜合利用始于5 0 年代的 門峽水電站大壩T程 ，該 工程 的混凝土中共摻用粉煤灰3 ． 3 萬t ， 節(jié)約水泥2 ． 1 3 萬t 。混凝土中添加粉 煤灰不僅節(jié)約水泥 、降低成本 ， 更 主要的是起 到了

6、防止大壩裂紋 、增加后期強度 ， 提高工程質量的效果。 目 前 ，我國粉煤灰綜合利用技術有近2 o o 項，其中得以實施應用的僅7 ( 顧 左右。2 粉煤 灰的成 分及 特征 粉煤灰是煤粉燃燒生成 的產 物。因此 ，粉煤灰 的物理 、化學性質 取決于煤 的品種 、煤粉 的細度 、燃燒 方式 ，以及粉 煤灰 的收集 和輸 送方式 等因素。粉煤灰一般是 1 — 5 Om 的球狀顆粒 ，多呈 灰 白色 ，比重為2 ． 0 — 2 ． 3 t

7、／ m，松散干容重一 般在5 5 0 — 6 5 0 K g ／ m之 間，比表面積約 2 7 0 0 - 3 5 0 0 c m 2 ／ g ，孔隙率為6 0 ％一 7 5 ％。粉煤灰 的組成極其復雜 ，主要 由硅 、鐵 、鋁 、鈣 、 鎂 、鈦 、鈉 、鉀 、錳 、 磷和氧等元素組成。這些成分除了以氧化物形態(tài)存在外，還可 能以硅酸鹽 、硅鋁酸鹽和硫 酸鹽等各種化合物的形式存在。在粉煤灰 中二氧化硅和 氧化二鋁含量占絕大部分，j氧化二

8、鐵 、氧化鈣 、 氧化鈦 少量存在 ，氧化鎂 、氧化鈉 、 氧化鉀 、 三氧化硫及五氧化二磷少許 ，二 氧化錳極微量存在。3 粉 煤灰場 對地 下水 環(huán)境 的影響 3 ． 1粉煤灰對地下水的放射性 污染 水體總放射性濃度超標或偏高，主要與煤 、 煤 系列廢物有一定的關 系。在粉煤灰堆放處 ，其地下水總放射性濃度明顯偏高 ，同時粉煤灰堆 放時間越長 ，水體 中總 B 放射 l 生 濃度也越大。研究表明粉煤灰是重要的固體污染源項 ， 并且

9、舊貯灰池 中粉煤灰的 放射性大于新貯灰池中粉煤灰的放射性 ，舊 灰池粉煤灰對應 的水體的 放射性大于新 灰池粉煤灰對應的水體 的放射性 。這顯然是水 的淋溶或 浸泡使粉煤灰 和煤中的放射性物質轉入 了水體。淋溶或浸泡 時間越長 ，以及攪拌強度越大 ，由粉煤灰或煤中轉 入水體的放射性物質越 多。與粉 煤灰接觸的水體 的放射性大于與煤接觸 的水體的放射性 ， 表 明煤 ，特別 是粉煤灰是造成地下水放射 l 生 污染的主要原因。由此看來在飲用

10、水源保護區(qū)的補給區(qū) 、 灰?guī)r淺埋區(qū) 、 水源開發(fā)核心 區(qū)， 不應設置粉煤灰 煤渣及 固體物質堆放場 ， 消除放射性污染源項。如興建貯灰場 ，一定要合理選址 ，防止地下遭受污染。對重要水源地附 近的舊粉煤灰場 、 煤渣場應加強監(jiān)測附近的地下水狀況 ，并積極開展對 粉煤灰和煤渣 的綜合利用。3 ． 2 沖灰水對地下水的污染 灰場對環(huán)境的影響主要表現(xiàn)在大量 沖灰水滲入地下或參與地下水的運移 ，致使灰場地帶初始水位和水質發(fā)生變化 ， 并 隨灰場

11、的運行表現(xiàn)出一 個動態(tài)變化過程 。灰場對其環(huán)境水文地質的影 響方向及程度主要受兩 方面 因素控制 ， 一是 沖灰水 ，二是灰場地帶初始水文地質條件。沖灰水水質成分及含量與沖灰原水水質 、 燃煤煤質 、 灰水 比例 、 沖 灰過程中的混合程度 、 排入灰場后的靜置時間等 因素有關 。在灰場環(huán)境 水文地質評 價時 ，對于已建 電廠 ， 可直接采取沖灰水樣進行化學分析 確定其成分及含量。對新建 電廠可采用模擬法和 比擬法。在 沖灰水水質 成分

12、及含量確定后 ，可進一步確定出有害元素及其濃度 。在灰場運行過程 中，當沖灰水對灰場 附近地帶沒有造成水質 、 水位 影響 ，表明灰場的運行僅參與了該 區(qū)地下水 的補給 ，這對缺水 、 干旱地 區(qū)將產生良好效果。但是 ，當灰場 的運行造成灰場地帶地下水水質有害 成分超過允許容量或地下水位超過允許高程時 ，表明灰場的運行給灰場 地帶造成 了危害。此時可采取適 當?shù)拇胧?：在沖灰水 中加入有效化學成 分 ，減少有害元素的含量 ； 增加 沖灰

13、水的地表回收設施 ；增設 沖灰水地 下 回收 設 施 。3 ． 3 粉煤灰淋溶液對地下水的污染 灰場的上土層對淋溶液 中p H 、F 一 、 全鹽量和總堿度有很 強的吸附能 力 ，對c r ¨ 的吸附能力較低 。土壤對粉煤灰 的吸附可能是顆粒表面的吸附 ， 土壤膠體具有 巨大的表面能。所以，粉煤灰一般可在土壤的厚度 內大部分被吸附。因此可以預計 ，大量粉煤灰堆于灰場 ，土壤達到飽和吸附前 ，淋溶液不會構成對淺層地下水的污染。粉

14、煤灰 中有害物質的含量一般在土壤正常豐度之間 ， 粉煤灰浸m液 中有害元素含量很低 ，故一般情況下 ，少量粉煤灰的堆放不至于構成對 土壤環(huán)境的污染。盡管土壤對粉煤灰浸 出液中有害物質具有較強的吸附能力 ， 但隨著 吸附量的增加 ，其距飽和吸附的臨近值越來越 近，此時土壤的吸附能力 會越來越弱 ， 土壤中有害元素會有所富集 ，當達到飽和吸附時 ， 下滲液 可能會造成地下水的污染 。因此長期使用的濕灰場應做好相應的防滲處 理 ，減少下滲液對

15、地下水和土壤污染的可能性 。4 結論及 展望 根 據 《一 般 f業(yè) 同體 廢 物 貯 存 、處 置 場 污 染 控 制 標 準 》( G B 1 8 5 9 9 — 2 0 0 1 ) 規(guī)定 ，粉煤灰貯放場應屬 于第 Ⅱ 類一般T業(yè)同體廢 物。標準要求 ，如果 天然地層的滲透系數(shù)大于 1 ． 0 ×1 07 c m ／ s ，必須要設 置人工材料構筑防滲層 。針對貯灰場中灰水污染這個突出的環(huán)境問題 ，在認識 污染機理的基礎上

16、 ，運用合適的理論和方法 ，尋求切實可行的技 術措施 ， 加 以控制和治理 ，防止堆積的粉煤灰對大氣 和水源的污染 ，真 正發(fā)揮貯灰場作為環(huán)保工程的作用。參考文獻 [ 1 】 原 永 濤 粉 煤灰粒 度 、真 密度分 析方 法 的選用 l J J ． 水利 電力 勞動保 護， 1 9 9 5 ，6 ( 2 ) ： 4 6 - 4 8 ．f 2 1 劉培云 ． 粉煤 灰淋溶液 中的有害物質 對地下水 污染的實驗研 究【 J 1 ． 煤 礦

17、環(huán)境保 護， 2 0 0 0 ， l 4 ( 3 ) ： 3 5 — 3 7 ．f 3 】 黃真誠， 季超儔 ． 火力發(fā) 電廠的粉煤灰 N[ J I ． 巖 土工程學報 ， 1 9 8 8 ， l 0 ( 5 ) ： 11 8 — 1 2 3I 4 】 鄭定． 粉煤灰貯放中的若干土T及環(huán)保 問題lJ 1 ． 煤礦環(huán)境保護， 1 9 8 8 ， 1 0 ( 5 ) ： 1 2 4 - 1 2 7 ．l L荇 幸 嶄霸理 論 研 究 苑

18、2 0 9火 電廠粉煤灰 場對地下 水環(huán)境 的影 響 張亮亮 ，曹 寧 ( 河南省金瀚環(huán)境評價 咨詢有 限公 司 ， 河南鄭 州 4 5 0 0 0 0 )摘 要 從我國火 電廠 粉煤 灰的排放現(xiàn)狀 和應用現(xiàn)狀 發(fā) ，分析 了粉煤 灰的成分及性質 ，分別探 討了粉煤 灰 、沖灰水及粉煤 灰淋溶液對灰 場地 F 水環(huán)境 產生的影響 ，并給出了相應 的措施 關鍵 詞 粉 煤灰 ；沖灰 水；地 F 水 ；污染 中圖分類號 X 5 2 3文獻標

19、識碼 A文章編號 1 6 7 3 — 9 6 7 1 一 ( 2 0 11 ) o 4 1 — 0 2 0 9 — 0 1目 前我國火電廠普遍采用水力沖灰 ，灰水與粉煤灰一起進人儲灰場 存放。由于大部分灰場屬于半閉路循環(huán)或半開放式系統(tǒng) ，容易形成以灰 場為中心的地下水反漏斗。同時灰水 中的各種污染物隨灰水下滲進入地 下水 中，對灰場周 圍地 區(qū)的地下水造成 污染。污染物進入地下水后在 水中遷移 、 擴散 ，也將對灰場所在地周圍居民的水源

20、地水質安全造成威 脅?；覉鰧ζ洵h(huán)境 的影響范嗣包括大氣和地下兩部分，對大氣的影響主 要是表面蒸發(fā)濕潤空氣 ，但也存在揚塵問題 ，屬大氣環(huán)保 的范疇。這里 僅對灰場運行過程中對地下水 的影響進行論述 。1 火 電廠 粉煤 灰的 排放及 應用 現(xiàn)狀 電廠灰 渣是燃煤電廠排棄 的固體廢 棄物 ，其排放量約 占耗煤量的 2 0 ％～ 3 0 ％，每I O M W的發(fā) 電機組排灰渣量約9 0 0 0 ～1 0 0 0 # a 。據我 國 目 前

21、火 電廠裝機總容量 l 3 5 0 G k W計 ，排放灰渣總量約0 ． 1 2 8 G ) ／ a 。電廠灰渣分 為兩類： 一類為粉煤灰 ，經鍋爐煙道排出后由除塵器收集 ；另一類為爐 渣 ，經鍋爐底部排放。粉煤 灰約 占灰渣總量的8 5 ％，爐渣約占1 5 ％。據 統(tǒng)計 ，每萬噸粉煤灰渣需堆場0 ． 2 7 ～ 0 ． 3 3 h m z ，至2 0 1 0 年底 ， 我 粉煤灰 渣的堆1 竽 量 已高達 1 2 ． 5 億t ， 需

22、堆場3 ． 3 3 ～ 4 ． 1 7 萬h m，占 用 了大量土地?；覉鲑A存灰渣的綜合處理費為2 0 ～ 4 0 元， t ，全國綜合處理費就需3 0 ～ 6 0 億 ja 、電力系統(tǒng)粉煤灰綜合利用始于5 0 年代的 門峽水電站大壩T程 ，該 工程 的混凝土中共摻用粉煤灰3 ． 3 萬t ， 節(jié)約水泥2 ． 1 3 萬t ?；炷林刑砑臃?煤灰不僅節(jié)約水泥 、降低成本 ， 更 主要的是起 到了防止大壩裂紋 、增加后期強度 ， 提高工程

23、質量的效果。 目 前 ，我國粉煤灰綜合利用技術有近2 o o 項，其中得以實施應用的僅7 ( 顧 左右。2 粉煤 灰的成 分及 特征 粉煤灰是煤粉燃燒生成 的產 物。因此 ，粉煤灰 的物理 、化學性質 取決于煤 的品種 、煤粉 的細度 、燃燒 方式 ，以及粉 煤灰 的收集 和輸 送方式 等因素。粉煤灰一般是 1 — 5 Om 的球狀顆粒 ，多呈 灰 白色 ，比重為2 ． 0 — 2 ． 3 t ／ m，松散干容重一 般在5 5 0 —

24、6 5 0 K g ／ m之 間，比表面積約 2 7 0 0 - 3 5 0 0 c m 2 ／ g ，孔隙率為6 0 ％一 7 5 ％。粉煤灰 的組成極其復雜 ，主要 由硅 、鐵 、鋁 、鈣 、 鎂 、鈦 、鈉 、鉀 、錳 、 磷和氧等元素組成。這些成分除了以氧化物形態(tài)存在外，還可 能以硅酸鹽 、硅鋁酸鹽和硫 酸鹽等各種化合物的形式存在。在粉煤灰 中二氧化硅和 氧化二鋁含量占絕大部分，j氧化二鐵 、氧化鈣 、 氧化鈦 少量存在 ，氧化

25、鎂 、氧化鈉 、 氧化鉀 、 三氧化硫及五氧化二磷少許 ，二 氧化錳極微量存在。3 粉 煤灰場 對地 下水 環(huán)境 的影響 3 ． 1粉煤灰對地下水的放射性 污染 水體總放射性濃度超標或偏高，主要與煤 、 煤 系列廢物有一定的關 系。在粉煤灰堆放處 ，其地下水總放射性濃度明顯偏高 ，同時粉煤灰堆 放時間越長 ，水體 中總 B 放射 l 生 濃度也越大。研究表明粉煤灰是重要的固體污染源項 ， 并且 舊貯灰池 中粉煤灰的 放射性大于新貯灰池中

26、粉煤灰的放射性 ，舊 灰池粉煤灰對應 的水體的 放射性大于新 灰池粉煤灰對應的水體 的放射性 。這顯然是水 的淋溶或 浸泡使粉煤灰 和煤中的放射性物質轉入 了水體。淋溶或浸泡 時間越長 ，以及攪拌強度越大 ，由粉煤灰或煤中轉 入水體的放射性物質越 多。與粉 煤灰接觸的水體 的放射性大于與煤接觸 的水體的放射性 ， 表 明煤 ，特別 是粉煤灰是造成地下水放射 l 生 污染的主要原因。由此看來在飲用水源保護區(qū)的補給區(qū) 、 灰?guī)r淺埋區(qū) 、 水

27、源開發(fā)核心 區(qū)， 不應設置粉煤灰 煤渣及 固體物質堆放場 ， 消除放射性污染源項。如興建貯灰場 ，一定要合理選址 ，防止地下遭受污染。對重要水源地附 近的舊粉煤灰場 、 煤渣場應加強監(jiān)測附近的地下水狀況 ，并積極開展對 粉煤灰和煤渣 的綜合利用。3 ． 2 沖灰水對地下水的污染 灰場對環(huán)境的影響主要表現(xiàn)在大量 沖灰水滲入地下或參與地下水的運移 ，致使灰場地帶初始水位和水質發(fā)生變化 ， 并 隨灰場的運行表現(xiàn)出一 個動態(tài)變化過程 ?；覉鰧ζ?/p>

28、環(huán)境水文地質的影 響方向及程度主要受兩 方面 因素控制 ， 一是 沖灰水 ，二是灰場地帶初始水文地質條件。沖灰水水質成分及含量與沖灰原水水質 、 燃煤煤質 、 灰水 比例 、 沖 灰過程中的混合程度 、 排入灰場后的靜置時間等 因素有關 。在灰場環(huán)境 水文地質評 價時 ，對于已建 電廠 ， 可直接采取沖灰水樣進行化學分析 確定其成分及含量。對新建 電廠可采用模擬法和 比擬法。在 沖灰水水質 成分及含量確定后 ，可進一步確定出有害元素及其

29、濃度 。在灰場運行過程 中，當沖灰水對灰場 附近地帶沒有造成水質 、 水位 影響 ，表明灰場的運行僅參與了該 區(qū)地下水 的補給 ，這對缺水 、 干旱地 區(qū)將產生良好效果。但是 ，當灰場 的運行造成灰場地帶地下水水質有害 成分超過允許容量或地下水位超過允許高程時 ，表明灰場的運行給灰場 地帶造成 了危害。此時可采取適 當?shù)拇胧?：在沖灰水 中加入有效化學成 分 ，減少有害元素的含量 ； 增加 沖灰水的地表回收設施 ；增設 沖灰水地 下 回

30、收 設 施 。3 ． 3 粉煤灰淋溶液對地下水的污染 灰場的上土層對淋溶液 中p H 、F 一 、 全鹽量和總堿度有很 強的吸附能 力 ，對c r ¨ 的吸附能力較低 。土壤對粉煤灰 的吸附可能是顆粒表面的吸附 ， 土壤膠體具有 巨大的表面能。所以，粉煤灰一般可在土壤的厚度 內大部分被吸附。因此可以預計 ，大量粉煤灰堆于灰場 ，土壤達到飽和吸附前 ，淋溶液不會構成對淺層地下水的污染。粉煤灰 中有害物質的含量一般在土壤正常豐度之

31、間 ， 粉煤灰浸m液 中有害元素含量很低 ，故一般情況下 ，少量粉煤灰的堆放不至于構成對 土壤環(huán)境的污染。盡管土壤對粉煤灰浸 出液中有害物質具有較強的吸附能力 ， 但隨著 吸附量的增加 ，其距飽和吸附的臨近值越來越 近，此時土壤的吸附能力 會越來越弱 ， 土壤中有害元素會有所富集 ，當達到飽和吸附時 ， 下滲液 可能會造成地下水的污染 。因此長期使用的濕灰場應做好相應的防滲處 理 ，減少下滲液對地下水和土壤污染的可能性 。4 結論及 展

32、望 根 據 《一 般 f業(yè) 同體 廢 物 貯 存 、處 置 場 污 染 控 制 標 準 》( G B 1 8 5 9 9 — 2 0 0 1 ) 規(guī)定 ，粉煤灰貯放場應屬 于第 Ⅱ 類一般T業(yè)同體廢 物。標準要求 ，如果 天然地層的滲透系數(shù)大于 1 ． 0 ×1 07 c m ／ s ，必須要設 置人工材料構筑防滲層 。針對貯灰場中灰水污染這個突出的環(huán)境問題 ，在認識 污染機理的基礎上 ，運用合適的理論和方法 ，尋求切實可行的

33、技 術措施 ， 加 以控制和治理 ，防止堆積的粉煤灰對大氣 和水源的污染 ，真 正發(fā)揮貯灰場作為環(huán)保工程的作用。參考文獻 [ 1 】 原 永 濤 粉 煤灰粒 度 、真 密度分 析方 法 的選用 l J J ． 水利 電力 勞動保 護， 1 9 9 5 ，6 ( 2 ) ： 4 6 - 4 8 ．f 2 1 劉培云 ． 粉煤 灰淋溶液 中的有害物質 對地下水 污染的實驗研 究【 J 1 ． 煤 礦環(huán)境保 護， 2 0 0 0 ， l 4