水利工程论文-炉渣的吸附性能及在废水处理中的应用.doc

水利工程论文-炉渣的吸附性能及在废水处理中的应用摘要：通过分析炉渣的主要化学成分及处理工业废水的机理，在总结炉渣处理工业废水实践的基础上，认为炉渣对工业废水中的有机物、重金属等污染物有良好的吸附作用，可在一定程度上取代活性炭，降低废水处理的费用。关键词：炉渣废水处理吸附炉渣是电厂锅炉、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、Al2O3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11。表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22。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床层孔隙率密度s/（kg.m-3)吸水率H2O0.31510-31.990.4510-30.5552.301030.413注：经人工破硫筛分，粒径在0.2-0.9mm范围表3炉渣被水浸泡后水的pH值tr水浸泡时间/h12345pH值7.838.649.129.549.76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/h24487296120pH值9.059.559.679.809.94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/min35455565溶出铝（Al)/(mg.L-1)22.4844.646.7553.041.3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44和表55。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5060，比表面积较大，表面能高，炉渣中含有的残炭达1030，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炉渣化工硝基废水硝基废水中有机物吸附为23.7-37.7g/kg炉渣对硝基物（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，Fe2O3，Al2O3，K2O，Na2O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3565min后，被溶出的铝达到22.553mgL。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78-11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处理工艺进水水质炉渣过滤后水质（COD）/(mg.L-1)色度pH值（COD）/(mg.L-1)色度pH值废水絮凝炉渣过滤946.51.0330（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400-1200250(倍）1010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（COD）为251mgL时，处理效率为44.3，脱色率为5013。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814-16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类型处理工艺废水处理前废水处理后（COD）/（mg.L-1)pH值（SS）/（mg.L-1)（COD）/（mg.L-1)pH值（SS）/（mg.L-1)中药废水炉渣直接过滤17286.416568228.5106中成药废水炉渣吸附25000.510508麻黄素、抗菌素废水炉渣过滤4607.41207化学制药厂有机废水炉渣过滤+生物处理11626.838235.87.122.43.4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