水利工程論文-爐渣的吸附性能及在廢水處理中的應(yīng)用.doc

水利工程論文-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成分及處理工業(yè)廢水的機理，在總結(jié)爐渣處理工業(yè)廢水實踐的基礎(chǔ)上，認為爐渣對工業(yè)廢水中的有機物、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)廢水進行處理的報道越來越多，一些技術(shù)已用于工業(yè)實踐，本文即對爐渣在處理工業(yè)廢水的機理和應(yīng)用實踐作一綜述。1爐渣的化學組成和理化特性1.1爐渣的化學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，化學組成見表11。表燃煤爐渣化學成分煤種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22。表2爐渣的物理特性有效粒徑d10/m不均勻系數(shù)k80當量粒徑dp/m床層孔隙率密度s/（kg.m-3)吸水率H2O0.31510-31.990.4510-30.5552.301030.413注：經(jīng)人工破硫篩分，粒徑在0.2-0.9mm范圍表3爐渣被水浸泡后水的pH值tr水浸泡時間/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間/min35455565溶出鋁（Al)/(mg.L-1)22.4844.646.7553.041.3爐渣被水浸泡、淋洗后的部分化學特性爐渣在被水（pH=7.0）浸泡、淋洗后，水中pH值變化和鋁的溶出量見表3、表44和表55。2爐渣處理廢水機理爐渣去除工業(yè)廢水中污染物的過程較復(fù)雜，與其物理結(jié)構(gòu)、化學成分，廢水性質(zhì)(pH值、有機物組成等）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5060，比表面積較大，表面能高，爐渣中含有的殘?zhí)窟_1030，這些殘?zhí)烤哂谢钚蕴康男再|(zhì)，因此爐渣對工業(yè)廢水中的有機物、重金屬、懸浮物具有較強的物理和化學吸附作用。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物（COD）吸附量達1.71g/kg爐渣化工硝基廢水硝基廢水中有機物吸附為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3565min后，被溶出的鋁達到22.553mgL。鋁在水中形成的氫氧化物是良好的絮凝劑，能對廢水中有機物、重金屬、懸浮物起絮凝作用，加強其澄清沉降效果，此外爐渣中的部分無機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是水質(zhì)復(fù)雜，含各種有機物濃度高，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、堿度等進行吸附處理。表78-11為國內(nèi)部分印染廠采用爐渣吸附處理印染廢水實例。表7爐渣吸附處理印染廢水處理工藝進水水質(zhì)爐渣過濾后水質(zhì)（COD）/(mg.L-1)色度pH值（COD）/(mg.L-1)色度pH值廢水絮凝爐渣過濾946.51.0330（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400-1200250(倍）1010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、酞菁有機染料的廢水，在進水（COD）為251mgL時，處理效率為44.3，脫色率為5013。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制藥廢水都是含有機物和各種化學物質(zhì)較多的工業(yè)廢水，特別是抗菌素廢水，每升廢水中含COD高達數(shù)萬毫克，是當前國內(nèi)外都較難處理的一類工業(yè)廢水。表814-16為國內(nèi)部分制藥廠（含中藥廠和化學制藥廠）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（COD）/（mg.L-1)pH值（SS）/（mg.L-1)（COD）/（mg.L-1)pH值（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25000.510508麻黃素、抗菌素廢水爐渣過濾4607.41207化學制藥廠有機廢水爐渣過濾+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-化學混凝沉淀，經(jīng)爐渣吸附過濾后的