炉渣的吸附性能及在废水处理中的应用.doc

炉渣的吸附性能及在废水处理中的应用炉渣是电厂锅炉、各种工业及民用锅炉，炉窑燃烧煤炭后排出的固体废弃物由于煤炭在燃烧过程中进入大量空气，冷却后又逃逸，导致生成的炉渣形成多孔结构炉渣中含有的多种碱性氧化物（CaO、Al 2O3等）在与工业废水接触后能溶出部分碱性物，因而对工业废水中的有机物、重金属、悬浮物具有一定的吸附、过滤、中和及絮凝作用近年来国内利用炉渣对工业废水进行处理的报道越来越多，一些技术已用于工业实践，本文即对炉渣在处理工业废水的机理和应用实践作一综述 1 炉渣的化学组成和理化特性 1.1 炉渣的化学组成炉渣是煤炭燃烧后的融熔产物，含有大量硅、镁、钙、铝、铁的氧化物，化学组成见表 1[1] 表１　燃煤炉渣化学成分 煤种w(SiO2) w(Fe2O3)w(Al2O3) w(CaO) w(MgO) w(k2O)w(残炭)烟煤37.8-60.94.3-24.916.8-35.20.9-9.60.4-3.90.3-3.410-30无烟煤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 炉渣的物理特性炉渣的物理特性见表 2[2]。

表 2 炉渣的物理特性 有效粒径d10/m不均匀系数 k80当量粒径dp/m床层孔隙率 ε密度ρs/（kg.m-3)吸水率H2O0.315×10-31.990.45×10-30.555 2.30×103 0.413注：经人工破硫筛分，粒径在 0.2-0.9mm 范围 tr> 表 3 炉渣被水浸泡后水的pH 值 水浸泡时间/h1 2 3 4 5pH 值 7.83 8.64 9.12 9.54 9.76注：浸泡水的 pH=7.0表 4 炉渣被水淋洗后水的 pH 值 水淋溶时间/h24 48 72 96 120pH 值 9.05 9.55 9.67 9.80 9.94注：淋溶水的 pH=6.86 表 5 炉渣被水浸泡后铝的溶出量炉渣被水浸泡时间/min35 45 55 65溶出铝 22.48 44.6 46.75 53.04ρ（Al)/(mg.L-1)1.3 炉渣被水浸泡、淋洗后的部分化学特性炉渣在被水（pH=7.0）浸泡、淋洗后，水中 pH 值变化和铝的溶出量见表 3、表 4[4]和表 5[5] 2 炉渣处理废水机理 炉渣去除工业废水中污染物的过程较复杂，与其物理结构、化学成分，废水性质(pH 值、有机物组成等）等因素有关。

根据目前的有关资料，炉渣处理废水的主要机理为吸附、中和及絮凝沉降作用2.1 吸附过滤作用炉渣具有多孔结构，孔隙率达 50％－60％，比表面积较大，表面能高，炉渣中含有的残炭达 10％－30％，这些残炭具有活性炭的性质，因此炉渣对工业废水中的有机物、重金属、悬浮物具有较强的物理和化学吸附作用表 6 为炉渣对某些废水中污染物的吸附情况[5-7] 表 6 炉渣对工业废水中污染物的吸附情况 废水种类 炉渣吸附情况中药废水 有机物（COD）吸附量达 1.71g/kg[炉渣]硝基废水中有机物吸附为 23.7-37.7g/kg[炉渣]化工硝基废水　对硝基物（NB）吸附为 1.5-27.3g/kg[炉渣]植物油脂废水油脂吸附率为 5-8kg/m3[炉渣]，废水中悬浮物吸附为 25-30kg/m3[炉渣]2.2 中和作用炉渣中含有的 CaO，MgO，Fe 2O3，Al 2O3，K 2O，Na 2O 等碱性氧化物被水浸泡后进入废水中，能提高废水的碱度，可用来中和酸性废水的酸度，这在处理酸性除尘废水，酸性矿井废水以及某些酸性重金属废水方面有较好的效果2.3 絮凝沉降作用炉渣在被中性水浸泡 35－65min 后，被溶出的铝达到22.5－53mg／L。

铝在水中形成的氢氧化物是良好的絮凝剂，能对废水中有机物、重金属、悬浮物起絮凝作用，加强其澄清沉降效果，此外炉渣中的部分无机粉尘对废水也有混凝作用 3 炉渣在工业废水处理中的应用 3.1 对印染废水的处理印染废水的特点是水质复杂，含各种有机物浓度高，碱度大、色度大近年来纺织行业不断改变产品结构，提高纺织物印染性能，带来印染废水中难生物降解物质日益增多炉渣所具有的对废水吸附和中和性能特别适宜对印染废水中染料、浆料助剂、色度、碱度等进行吸附处理表 7[8-11]为国内部分印染厂采用炉渣吸附处理印染废水实例 表 7 炉渣吸附处理印染废水 进水水质 炉渣过滤后水质处理工艺ρ（COD）/(mg.L-1)色度 pH 值ρ（COD）/(mg.L-1)色度 pH 值废水→絮凝炉→渣过滤946.51.03×30（吸光度） 10.8293.30.021(吸光度）10废水→除尘→炉渣过滤729.5885.1（倍）10.8594.50.33（倍）6.98废水→烟气中和→炉渣过滤400-1200＞250(倍）＜10 ＜10 无色 7-7.8废水→SBR→炉渣过滤COD 去除率 30.7%-35.7% 色度脱色率 60%-80%3.2 对染料废水的处理染料废水是较难处理的难生物降解废水，与印染废水相比，染料生产废水不仅成分复杂，而且各种污染物浓度更高。

国内一些研究者研究了利用炉渣来处理染料废水例如：张建志研究了用炉渣直接过滤染料废水，废水中色度，COD，SS，S，胺基物和硝基物去除率分别达 94％，73.7％，78.5％，25％，9.4％和 25.5％如在炉渣中掺人少量粉煤灰和焦渣，在过滤废水大于炉渣体积 16.7 倍情况下，对废水中硝基物和胺基物去除率在 70％以上 [12]； 孙华研究了利用炉渣处理含偶氮、酞菁有机染料的废水，在进水 ρ（COD）为 251mg／L 时，处理效率为 44.3％，脱色率为 50％ [13]3.3 对制药废水的处理制药废水不论是中药废水还是化学制药废水都是含有机物和各种化学物质较多的工业废水，特别是抗菌素废水，每升废水中含COD 高达数万毫克，是当前国内外都较难处理的一类工业废水表8[14-16]为国内部分制药厂（含中药厂和化学制药厂）利用炉渣处理制药废水的情况 表 8 炉渣处理制药废水情况废水处理前 废水处理后废水类型处理工艺ρ（COD）/（mg.L -1)pH值ρ（SS）/（mg.L -1)ρ（COD）/（mg.L -1)pH值ρ（SS）/（mg.L -1)中药废水炉渣直接过滤1728 6.41656 822 8.5106中成药废水炉渣吸附2500 0.5　 1050 8 　麻黄素、抗菌素废水炉渣过滤460 7.4　 120 7 　化学制药厂有机废水 炉渣过滤+生物处理1162 6.8382 35.8 7.122.43.4 对造纸废水的处理同秀芝 [17]等利用炉渣处理再生纸废水，处理工艺为炉渣吸附-化学混凝沉淀，经炉渣吸附过滤后的废水，其水质色度，SS，COD和 BOD 去除率分别达 41.5％，29.6％，32.6％和 30.3％。

3.5 对锅炉湿法除尘废水的处理　　锅炉湿法除尘废水的特征是 pH 值低（pH=2－4），含大量悬浮物，要达到除尘废水回用目的，需除去废水中过高的酸度和悬浮物表 9[18]为国内厂家利用炉渣处理锅炉除尘废水情况3.6 炉渣对其它工业废水处理炉渣直接过滤吸附二艺适用于许多工业废水净化处理，如对再生胶废水，化工硝基废水制革废水等 表 9 炉渣处理锅炉除尘废水进水 出水废水类型处理工艺ρ（COD）/（mg.L -1)pH 值ρ（SS）/（mg.L -1)ρ（COD）/（mg.L -1)pH 值ρ（SS）/（mg.L -1)锅炉脱硫除尘废水炉渣过滤830 3.22 1712 100-400 7.94 未测出锅炉除尘废水炉渣和微孔陶瓷过2.4 300-430 　 6.5 100滤4 影响炉渣处理效果因素 4.1 炉渣的粒径和比表面积炉渣的粒径越小，同样体积的炉渣比表面积越大，与废水接触面积也越大，对废水的吸附效果也越好因此对于链条炉和一些老式锅炉炉渣（多呈块状）在一定条件下可将其打碎筛选后使用，而对于沸腾炉的炉渣可不需筛选直接用于废水处理4.2 炉渣的化学成分如果炉渣化学组分中，SiO 2及 Al2O3等活性物含量高，则有利于化学吸附。

CaO 的含量对炉渣处理效果有一定影响，当炉渣中 CaO含量较低时，应投加一定量的石灰对炉渣进行改性，提高炉渣处理废水能力4.3 废水 pH 值炉渣对于 pH 值较低的酸性工业废水处理效果较好，这主要由于炉渣含碱性物质，炉渣在处理这类废水时既起到了吸附作用也起到了中和作用例如炉渣处理硝基苯工业废水，pH 值是影响其吸附效果的主要因素，当废水 pH 值从 1 上升到 3 时，炉渣对硝基苯废水中COD 和 NB 吸附效果由 42％－74％和 9％－27％下降到 10％－31％和1.5％－16％4.4 温度影响一般来说，炉渣处理废水，温度越低处理效果越好4.5 污染物浓度影响炉渣处理合重金属离子的工业废水，对于低浓度的工业废水，处理效果较好如含 Cr3+和 Pb2+的废水，在 ρ（Cr 3+）＜10mg／L，ρ（Pb 2+）＜50mg/L 时，经炉渣吸附能使废水很快达到排放标准，而对于较高浓度的 Cr3+、Pb 2+、废水，需加大炉渣量或采用絮凝沉淀法后再用炉渣吸附工艺处理 5 结语 炉渣是一种良好的吸附介质，对工业废水中的有机物，重金属离子、悬浮物（SS）、酸性物、色度有良好的吸附和中和能力，可用于工业废水的前处理和深度处理，并可在一定程度上代替活性炭，因而可降低工业废水处理费用，吸附饱和后的炉渣可进焚烧炉焚烧，以消除二次污染。

论城市污水资源化的开发利用及其对策水是重要的自然资源之一北京地区水资源的特点是淡水资源不足北京地处华北平原的东北部，年降雨量不足六百毫米，但降雨不均匀，多集中在夏季，而年季的变化又相当大，据实际资料记载，最大年降水量是最小年降水量的四倍之多据有关部门估计，全市水资源人均占有量仅为全国人均占有量的六分之一，为世界人均占有量的二十五分之一，在世界一百二十个国家和地区的首都或主要城市中居百位之后北京市年需水总量约四十二亿立米，而可供开采的水量只有 32～35 亿立米，亏水达七～十亿立米，遇到枯水年份，水就更加紧张了其次是水资源分布不平衡北京地区地面径流分布的特点是东部地区水量较多，西部地区较少，而地下水分布的特点，亦是东部平原地区及近郊中心区为富水区，西南部地区为贫水区水资源在国民经济发展中起着举足轻重的作用，无论是工农业，还是人们的日常生活都离不开水，水是宝中之宝，常言道：人可以一天不吃饭，但不能一天不喝水！可见水之重要但是人们对取之则来，随手可得的所谓“自来水”，并不重视，总是错误地把水看成是“取之不尽，用之不竭”，便随意加以浪费随着人口的不断增长，人民生活水平的提高，城市建设和工农业生产的发展，今后北京地区的需水量将会成倍增加。

需水量增加与水源的不足将成为今后首都发展的主要矛盾，因此，水资源的开发和利用问题，如何开源节流，寻找水资源及合理利用，是北京的首要任务，应该引起有关部门和领导的重视，必须当作一件大事列入重要议事日程 1 城市污水资源化（污水回用）是解决北京水资源紧缺的有效途径 北京市领导为解决北京水资源紧缺的严重问题，曾多次召开会议听取有关专家、学者的意见，并且还有个说法；“如果北京缺水的问题解决不了，要考虑首都迁址的问题”，问题到了如此严重的地步解决水资源不足的途径不外乎开源（引新水源）与节流（使用与管理）在开源上人们往往只想到寻找新水源，从很远的地方去引水，如北京梦想了多年的“南水北调工程”，把长江之水调入北京，谈何容易！这要花费多么大的投资和人力物力呵！人们盼望等了多年，但实现还十分渺茫，真是“远水解不了近渴”而城市污水是一种水资源，往往被人们遗忘，和自来水量几乎相等的。