爐渣的吸附性能及在廢水處理中的應(yīng)用

爐渣的吸附性能及在廢水處理中的應(yīng)用

摘要：通過分析爐渣的主要化學(xué)成分及處理工業(yè)廢水的機(jī)理，在總結(jié)爐渣處理工業(yè)廢水實(shí)踐的基礎(chǔ)上，認(rèn)為爐渣對工業(yè)廢水中的有機(jī)物、重金屬等污染物有良好的吸附作用，可在一定程度上取代活性炭，降低廢水處理的費(fèi)用。關(guān)鍵詞：爐渣廢水處理吸附

爐渣是電廠鍋爐、各種工業(yè)及民用鍋爐，爐窯燃燒煤炭后排出的固體廢棄物。由于煤炭在燃燒過程中進(jìn)入大量空氣，冷卻后又逃逸，導(dǎo)致生成的爐渣形成多孔結(jié)構(gòu)。爐渣中含有的多種堿性氧化物（CaO、Al2O3等）在與工業(yè)廢水接觸后能溶出部分堿性物，因而對工業(yè)廢水中的有機(jī)物、重金屬、懸浮物具有一定的吸附、過濾、中和及絮凝作用。近年來國內(nèi)利用爐渣對工業(yè)廢水進(jìn)行處理的報(bào)道越來越多，一些技術(shù)已用于工業(yè)實(shí)踐，本文即對爐渣在處理工業(yè)廢水的機(jī)理和應(yīng)用實(shí)踐作一綜述。1爐渣的化學(xué)組成和理化特性1.1爐渣的化學(xué)組成

爐渣是煤炭燃燒后的融熔產(chǎn)物，含有大量硅、鎂、鈣、鋁、鐵的氧化物，化學(xué)組成見表1[1]。表１燃煤爐渣化學(xué)成分煤種w(SiO2)w(Fe2O3)w(Al2O3)w(CaO)w(MgO)w(k2O)w(殘?zhí)?煙煤37.8-60.94.3-24.916.8-35.20.9-9.60.4-3.90.3-3.410-30無煙煤49.3-62.55.1-16.115.1-25.20.7-4.90.5-1.81.3-2.810-30褐煤21.0-59.14.5-12.212.2-23.11.7-41.31.1-2.40.9-2.810-301.2爐渣的物理特性

爐渣的物理特性見表2[2]。表2

爐渣的物理特性有效粒徑d10/m不均勻系數(shù)k80當(dāng)量粒徑dp/m床層孔隙率ε密度ρs/（kg.m-3)吸水率H2O0.315×10-31.990.45×10-30.5552.30×1030.413注：經(jīng)人工破硫篩分，粒徑在0.2-0.9mm范圍tr>表3爐渣被水浸泡后水的pH值水浸泡時(shí)間/h12345pH值7.838.649.129.549.76注：浸泡水的pH=7.0表4爐渣被水淋洗后水的pH值水淋溶時(shí)間/h24487296120pH值9.059.559.679.809.94注：淋溶水的pH=6.86表5爐渣被水浸泡后鋁的溶出量爐渣被水浸泡時(shí)間/min35455565溶出鋁ρ（Al)/(mg.L-1)22.4844.646.7553.041.3爐渣被水浸泡、淋洗后的部分化學(xué)特性

爐渣在被水（pH=7.0）浸泡、淋洗后，水中pH值變化和鋁的溶出量見表3、表4[4]和表5[5]。2爐渣處理廢水機(jī)理爐渣去除工業(yè)廢水中污染物的過程較復(fù)雜，與其物理結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分，廢水性質(zhì)(pH值、有機(jī)物組成等）等因素有關(guān)。根據(jù)目前的有關(guān)資料，爐渣處理廢水的主要機(jī)理為吸附、中和及絮凝沉降作用。

2.1吸附過濾作用

爐渣具有多孔結(jié)構(gòu)，孔隙率達(dá)50％－60％，比表面積較大，表面能高，爐渣中含有的殘?zhí)窟_(dá)10％－30％，這些殘?zhí)烤哂谢钚蕴康男再|(zhì)，因此爐渣對工業(yè)廢水中的有機(jī)物、重金屬、懸浮物具有較強(qiáng)的物理和化學(xué)吸附作用。表6為爐渣對某些廢水中污染物的吸附情況[5-7]。表6爐渣對工業(yè)廢水中污染物的吸附情況廢水種類爐渣吸附情況中藥廢水有機(jī)物（COD）吸附量達(dá)1.71g/kg[爐渣]化工硝基廢水硝基廢水中有機(jī)物吸附為23.7-37.7g/kg[爐渣]對硝基物（NB）吸附為1.5-27.3g/kg[爐渣]植物油脂廢水油脂吸附率為5-8kg/m3[爐渣]，廢水中懸浮物吸附為25-30kg/m3[爐渣]2.2中和作用

爐渣中含有的CaO，MgO，F(xiàn)e2O3，Al2O3，K2O，Na2O等堿性氧化物被水浸泡后進(jìn)入廢水中，能提高廢水的堿度，可用來中和酸性廢水的酸度，這在處理酸性除塵廢水，酸性礦井廢水以及某些酸性重金屬廢水方面有較好的效果。

2.3絮凝沉降作用

爐渣在被中性水浸泡35－65min后，被溶出的鋁達(dá)到22.5－53mg／L。鋁在水中形成的氫氧化物是良好的絮凝劑，能對廢水中有機(jī)物、重金屬、懸浮物起絮凝作用，加強(qiáng)其澄清沉降效果，此外爐渣中的部分無機(jī)粉塵對廢水也有混凝作用。3爐渣在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用3.1對印染廢水的處理

印染廢水的特點(diǎn)是水質(zhì)復(fù)雜，含各種有機(jī)物濃度高，堿度大、色度大。近年來紡織行業(yè)不斷改變產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高紡織物印染性能，帶來印染廢水中難生物降解物質(zhì)日益增多。爐渣所具有的對廢水吸附和中和性能特別適宜對印染廢水中染料、漿料。

助劑、色度、堿度等進(jìn)行吸附處理。表7[8-11]為國內(nèi)部分印染廠采用爐渣吸附處理印染廢水實(shí)例。表7

爐渣吸附處理印染廢水處理工藝進(jìn)水水質(zhì)爐渣過濾后水質(zhì)ρ（COD）/(mg.L-1)色度pH值ρ（COD）/(mg.L-1)色度pH值廢水→絮凝爐→渣過濾946.51.03×30（吸光度）10.8293.30.021(吸光度）10廢水→除塵→爐渣過濾729.5885.1（倍）10.8594.50.33（倍）6.98廢水→煙氣中和→爐渣過濾400-1200＞250(倍）＜10＜10無色7-7.8廢水→SBR→爐渣過濾COD去除率30.7%-35.7%色度脫色率60%-80%3.2對染料廢水的處理

染料廢水是較難處理的難生物降解廢水，與印染廢水相比，染料生產(chǎn)廢水不僅成分復(fù)雜，而且各種污染物濃度更高。國內(nèi)一些研究者研究了利用爐渣來處理染料廢水。例如：張建志研究了用爐渣直接過濾染料廢水，廢水中色度，COD，SS，S，胺基物和硝基物去除率分別達(dá)94％，73.7％，78.5％，25％，9.4％和25.5％。如在爐渣中摻人少量粉煤灰和焦渣，在過濾廢水大于爐渣體積16.7倍情況下，對廢水中硝基物和胺基物去除率在70％以上[12]；孫華研究了利用爐渣處理含偶氮、酞菁有機(jī)染料的廢水，在進(jìn)水ρ（COD）為251mg／L時(shí)，處理效率為44.3％，脫色率為50％[13]。

3.3對制藥廢水的處理

制藥廢水不論是中藥廢水還是化學(xué)制藥廢水都是含有機(jī)物和各種化學(xué)物質(zhì)較多的工業(yè)廢水，特別是抗菌素廢水，每升廢水中含COD高達(dá)數(shù)萬毫克，是當(dāng)前國內(nèi)外都較難處理的一類工業(yè)廢水。表8[14-16]為國內(nèi)部分制藥廠（含中藥廠和化學(xué)制藥廠）利用爐渣處理制藥廢水的情況。表8爐渣處理制藥廢水情況廢水類型處理工藝廢水處理前廢水處理后ρ（COD）/（mg.L-1)pH值ρ（SS）/（mg.L-1)ρ（COD）/（mg.L-1)pH值ρ（SS）/（mg.L-1)中藥廢水爐渣直接過濾17286.416568228.5106中成藥廢水爐渣吸附25000.5

10508

麻黃素、抗菌素廢水爐渣過濾4607.4

1207

化學(xué)制藥廠有機(jī)廢水爐渣過濾+生物處理11626.838235.87.122.43.4對造紙廢水的處理

同秀芝[17]等利用爐渣處理再生紙廢水，處理工藝為爐渣吸附-化學(xué)混凝沉淀，經(jīng)爐渣吸附過濾后的廢水，其水質(zhì)色度，SS，COD和BOD去除率分別達(dá)41.5％，29.6％，32.6％和30.3％。

3.5對鍋爐濕法除塵廢水的處理

鍋爐濕法除塵廢水的特征是pH值低（pH=2－4），含大量懸浮物，要達(dá)到除塵廢水回用目的，需除去廢水中過高的酸度和懸浮物。表9[18]為國內(nèi)廠家利用爐渣處理鍋爐除塵廢水情況。

3.6爐渣對其它工業(yè)廢水處理

爐渣直接過濾吸附二藝適用于許多工業(yè)廢水凈化處理，如對再生膠廢水，化工硝基廢水。制革廢水等。表9

爐渣處理鍋爐除塵廢水廢水類型處理工藝進(jìn)水出水ρ（COD）/（mg.L-1)pH值ρ（SS）/（mg.L-1)ρ（COD）/（mg.L-1)pH值ρ（SS）/（mg.L-1)鍋爐脫硫除塵廢水爐渣過濾8303.221712100-4007.94未測出鍋爐除塵廢水爐渣和微孔陶瓷過濾

2.4300-430

6.5100轉(zhuǎn)貼于4影響爐渣處理效果因素4.1爐渣的粒徑和比表面積

爐渣的粒徑越小，同樣體積的爐渣比表面積越大，與廢水接觸面積也越大，對廢水的吸附效果也越好。因此對于鏈條爐和一些老式鍋爐爐渣（多呈塊狀）在一定條件下可將其打碎篩選后使用，而對于沸騰爐的爐渣可不需篩選直接用于廢水處理。編輯。

4.2爐渣的化學(xué)成分

如果爐渣化學(xué)組分中，SiO2及Al2O3等活性物含量高，則有利于化學(xué)吸附。CaO的含量對爐渣處理效果有一定影響，當(dāng)爐渣中CaO含量較低時(shí)，應(yīng)投加一定量的石灰對爐渣進(jìn)行改性，提高爐渣處理廢水能力。

4.3廢水pH值

爐渣對于pH值較低的酸性工業(yè)廢水處理效果較好，這主要由于爐渣含堿性物質(zhì)，爐渣在處理這類廢水時(shí)既起到了吸附作用也起到了中和作用。例如爐渣處理硝基苯工業(yè)廢水，pH值是影響其吸附效果的主要因素，當(dāng)廢水pH值從1上升到3時(shí)，爐渣對硝基苯廢水中COD和NB吸附效果由42％－74％和9％－27％下降到10％－31％和1.5％－16％。

4.4溫度影響

一般來說，爐渣處理廢水，溫度越低處理效果越好。

4.5污染物濃度影響

爐渣處理合重金屬離子的工業(yè)廢水，對于低濃度的工業(yè)廢水，處理效果較好。如含Cr3+和Pb2+的廢水，在ρ（Cr3+）＜10mg／L，ρ（Pb2+）＜50mg/L時(shí)，經(jīng)爐渣吸附能使廢水很快達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，而對于較高濃度的Cr3+、Pb2+、廢水，需加大爐渣量或采用絮凝沉淀法后再用爐渣吸附工藝處理。5結(jié)語爐渣是一種良好的吸附介質(zhì)，對工業(yè)廢水中的有機(jī)物，重金屬離子、懸浮物（SS）、酸性物、色度有良好的吸附和中和能力，可用于工業(yè)廢水的前處理和深度處理，并可在一定程度上代替活性炭，因而可降低工業(yè)廢水處理費(fèi)用，吸附飽和后的爐渣可進(jìn)焚燒爐焚燒，以消除二次污染。參考文獻(xiàn)：[1]李彩亭，劉精今.爐渣處理煙氣脫硫除塵廢水[J].環(huán)境與開發(fā)，1996，11（4）：10—12.

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