爐渣的吸附性能及在廢水處理應用

摘要：通過(guò)分析爐渣的主要化學(xué)成分及處理工業(yè)廢水的機理，在總結爐渣處理工業(yè)廢水實(shí)踐的基礎上，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(chǎng)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(guò)程中進(jìn)入大量空氣，冷卻后又逃逸，導致生成的爐渣形成多孔結構。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(guò)濾、中和及絮凝作用。近年來(lái)國內利用爐渣對工業(yè)廢水進(jìn)行處理的報道越來(lái)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)廢水的機理和應用實(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(jiàn)表1[1]。

1.2 爐渣的物理特性

爐渣的物理特性見(jiàn)表2[2]。

1.3 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(jiàn)表3、表4[4]和表5[5]。

2 爐渣處理廢水機理

爐渣去除工業(yè)廢水中污染物的過(guò)程較復雜，與其物理結構、化學(xué)成分，廢水性質(zhì)(pH值、有機物組成等）等因素有關(guān)。根據目前的有關(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(guò)濾作用
　　
爐渣具有多孔結構，孔隙率達50%－60%，比表面積較大，表面能高，爐渣中含有的殘炭達10%－30%，這些殘炭具有活性炭的性質(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(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]。

2.2 中和作用
　　
爐渣中含有的CaO，MgO，Fe2O3，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(lái)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(wú)機粉塵對廢水也有混凝作用。

3 爐渣在工業(yè)廢水處理中的應用

3.1 對印染廢水的處理
　　
印染廢水的特點(diǎn)是水質(zhì)復雜，含各種有機物濃度高，堿度大、色度大。近年來(lái)紡織行業(yè)不斷改變產(chǎn)品結構，提高紡織物印染性能，帶來(lái)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]為國內部分印染廠(chǎng)采用爐渣吸附處理印染廢水實(shí)例。

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)廢水不僅成分復雜，而且各種污染物濃度更高。國內一些研究者研究了利用爐渣來(lái)處理染料廢水。例如：張建志研究了用爐渣直接過(guò)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(guò)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(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高達數萬(wàn)毫克，是當前國內外都較難處理的一類(lèi)工業(yè)廢水。表8[14-16]為國內部分制藥廠(chǎng)（含中藥廠(chǎng)和化學(xué)制藥廠(chǎng)）利用爐渣處理制藥廢水的情況。

3.4 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(guò)濾后的廢水，其水質(zhì)色度，SS，COD和BOD去除率分別達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，要達到除塵廢水回用目的，需除去廢水中過(guò)高的酸度和懸浮物。表9[18]為國內廠(chǎng)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(guò)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。

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。

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，當爐渣中CaO含量較低時(shí)，應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(lèi)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(lái)說(shuō)，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到排放標準，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 結語(yǔ)

爐渣是一種良好的吸附介質(zhì)，對工業(yè)廢水中的有機物，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)廢水處理費用，吸附飽和后的爐渣可進(jìn)焚燒爐焚燒，以消除二次污染。

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