劉精今，張惠英
（湖南大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系，湖南 長(zhǎng)沙 410082） 摘 要：介紹了采用稀土瓷砂和爐渣直接過(guò)濾處理鍋爐溫式除塵廢水可減小沉淀池容積，降低廢水處理設(shè)施運(yùn)行管理費(fèi)，出水可回用于鍋爐除塵系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：廢水處理；鍋爐；除塵；過(guò)濾；稀土瓷砂
中圖分類號(hào)：TU991.24.X798
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
文章編號(hào)：1009～2455（2001）01～0034～03 Treatment of Wastewater from Wet-Method
Dedusting of Boiler by Direct Filtration Process
LIU Jing-jin，ZHANG Hui-yin
(Dept.of Environ.Sci.and Eng.,Hunan University,Changsha 410082,China) Abstract:The use of direct filtration of wastewater from wet-method dedusing of boiler with rare earth porcelain grit and coal cinder decreases tfe volume of sedimentation tank and reduces the cost of wastewater treatment facility while the outlet water may be recycled to the dedusting system of the boiler.
Key words:wastewater treatment；boiler；dedusting；filtration；rare earth porcelain grit 前言 中小型鍋爐濕法除塵所用自來(lái)水在除塵過(guò)程中吸收了鍋爐煙氣中大量粉塵和SO2、CO2、NOx等酸性氣體，導(dǎo)致所排放除塵廢水含有大量懸浮物、HSO4-、F-、CN-、S2-等離子，pH值為2～4。為了達(dá)到節(jié)約用水、實(shí)現(xiàn)除塵廢水循環(huán)利用目的，必須對(duì)廢水進(jìn)行凈化處理。目前對(duì)中小型鍋爐濕法除塵廢水處理一般采用中和加自然沉降處理工藝，但該工藝過(guò)程復(fù)雜，構(gòu)筑物（沉淀池等）占地面積大，基建投資大，運(yùn)行費(fèi)用高（需用石英或工業(yè)堿中和，混凝劑絮凝去除懸浮物）。因而大量采用濕式除塵裝置的中小型鍋爐（1～20t/h）的除塵廢水由于缺少資金、技術(shù)和場(chǎng)地而得不到合理治理。
采用直接過(guò)濾工藝（利用稀土瓷砂、爐渣作過(guò)濾介質(zhì)）可以快速有效地對(duì)鍋爐除塵廢水進(jìn)行固液分離，濾速快，水質(zhì)好，有效減少除塵廢水處理停留時(shí)間，減少沉淀池容積或不需沉淀池，降低廢水處理基建投資和處理運(yùn)行費(fèi)用，為中小型鍋爐除塵廢水循環(huán)回用治理打下基礎(chǔ)。 1 鍋爐濕式除塵廢水水質(zhì)特征和沉降性能 新鮮自來(lái)水在進(jìn)入鍋爐濕式除塵系統(tǒng)進(jìn)行煙氣除塵過(guò)程中，洗滌大量飛灰和未燃盡的微小碳粒并吸收SO2、CO2、NOx氣體等，致廢水呈酸性。如果除塵廢水經(jīng)多次循環(huán)回用，由于酸性離子（SO42-）累積，其pH值僅為2～3。除塵廢水CODcr一般為50～150mg/L。鍋爐除塵廢水中含有大量5～140μm粉煤灰，為一種無(wú)機(jī)多孔材料，其比表面積較大，在除塵廢水中呈懸浮狀態(tài)，在靜止情況下，沉降速度較慢。 2 直接過(guò)濾工藝 直接過(guò)濾工藝是指濾前沒(méi)有沉淀裝置的一種水處理工藝，根據(jù)濾池進(jìn)水的不同特點(diǎn)，直接過(guò)濾工藝又分為微絮凝過(guò)濾和接觸過(guò)濾。微絮凝過(guò)濾需投加一定絮凝劑。接觸過(guò)濾工藝不投加絮凝劑，廢水直接經(jīng)濾料過(guò)濾后回用。
2.1 過(guò)濾介質(zhì)技術(shù)性能
2.1.1 稀土瓷砂
稀土瓷砂是一種新型過(guò)濾材料，由稀土礦、石英砂摻加一定粘結(jié)劑、成孔劑、抗飾劑經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成，具有耐高溫（1360℃）、抗腐蝕（耐酸度90％、耐堿度90％）、氣孔率高（＞42％）等特點(diǎn)。并易于加工成不同形狀（園棒、方磚）。由稀土瓷砂制成的濾磚、濾棒（中空）的微孔率＞42％，微孔半徑15～51μm，對(duì)于粒徑為10～150μm的懸浮物（粉煤灰），粒徑＞150μm的微小碳粒有較好的過(guò)濾性能。
2.1.2 爐渣
爐渣是塊煤經(jīng)鍋爐燃燒后的剩余產(chǎn)物，含有部分鈣、硅、鐵、鋁等可溶性堿性氧化物。爐渣密度為2.30×103kg/m3，有效粒徑0.315×10-3m，床層孔隙率為50％～60％，吸水率為40％～50％。由于燃燒不完全，爐渣還含有部分未燃盡的微小碳粒，能有效吸附廢水中硫、氰、氟等有害元素和SO42-離子。
2.2 過(guò)濾水質(zhì)水量
2.2.1 對(duì)懸浮物去除
稀土瓷砂的微孔半徑僅為15～51μm，而濕式除塵廢水中懸浮物（粉煤灰）粒徑為1～150μm，僅有50％～70％大于稀土瓷砂的孔徑。爐渣由于煤碳在燃燒過(guò)程中留存在爐渣中的空氣氣泡的不均勻性，爐渣中微孔的半徑大小較稀土瓷砂半徑為大。但稀土瓷砂和爐渣卻能有效截留廢水中90％～98％懸浮物。這是由于在過(guò)濾初期僅有稀土瓷砂和爐渣是主要過(guò)濾介質(zhì)，但隨過(guò)濾時(shí)間延長(zhǎng)、堆積在稀土瓷砂濾料和爐渣上的粉煤灰層的增厚（粉煤灰本身就是一種無(wú)機(jī)多孔材料），稀土瓷砂和粉煤灰、爐渣和粉煤灰一起共同組成的過(guò)濾層能有效截留除塵廢水中大部分粉煤灰。表1為稀土瓷砂和爐渣過(guò)濾除塵廢水去除懸浮物（SS）情況。 表1 稀土瓷砂、爐渣過(guò)濾去除鍋爐除塵廢水懸浮物[1]| 稀土瓷砂（濾棒φ10cm） | 爐渣層厚50cm | | 進(jìn)水SS/(mg·L-1) | 出水SS/(mg·L-1) | 去除率/% | 進(jìn)水SS/(mg·L-1) | 出水SS/(mg·L-1) | 去除率/% | | 343～2231 | 1～51 | 91.4～97.6 | 384～1710 | 24～76 | 93.4～96.4 | 2.2.2 對(duì)CODcr去除率
根據(jù)有關(guān)資料[2]，燃煤鍋爐濕式除塵廢水的CODcr值主要是由除塵廢水洗滌下來(lái)的未燃盡的微小碳粒產(chǎn)生的，采用稀土瓷砂、爐渣直接過(guò)濾處理除塵廢水，由于濾除了廢水中絕大部分未燃盡碳粒，不僅去除了廢水中的懸浮物，也大大降低了廢水的CODcr值。表2為采用稀土瓷砂和爐渣過(guò)濾去除除塵廢水CODcr情況。 表2 稀土瓷砂、爐渣過(guò)濾去除鍋爐除塵廢水CODcr| 稀土瓷砂（濾棒φ10cm） | 爐渣層厚50cm | | 進(jìn)水SS/(mg·L-1) | 出水SS/(mg·L-1) | 去除率/% | 進(jìn)水SS/(mg·L-1) | 出水SS/(mg·L-1) | 去除率/% | | 46～115 | 7.2～13 | 84.3～98.7 | 68～127 | 14～55 | 56.7～79.4 | 2.2.3 爐渣對(duì)除塵廢水pH的改變
爐渣含有鈣、鋁、鐵、硅等可溶性堿性氧化物，在被水浸泡情況下可有部分堿性氧化物溶出。據(jù)有關(guān)資料介紹[3]，爐渣在被中性水浸泡1～8h內(nèi)，水中pH值由7逐漸增加到9.54。因此經(jīng)爐渣過(guò)濾后的濕式除塵廢水，廢水含有的SO42-大幅度下降，pH值由酸性轉(zhuǎn)為微酸性至中性，表3為爐渣去除除塵廢水SO42-，pH值改變情況。 表3 爐渣過(guò)濾廢水pH值變化| SO42-去除率 | pH | | 進(jìn)水SS/(mg·L-1) | 出水SS/(mg·L-1) | 去除率/% | 進(jìn)水 | 出水 | | 315～837 | 107～270 | 64.0～77.7 | 2.4～3.1 | 6.1～6.9 | 3 過(guò)濾工藝參數(shù) 經(jīng)過(guò)有關(guān)試驗(yàn)，采用稀土瓷砂和爐渣過(guò)濾鍋爐濕式除塵廢水速率如表4。 表4 稀土瓷砂和爐渣過(guò)濾除塵廢水速率| 過(guò)濾介質(zhì) | 不同懸浮物（SS）濃度時(shí)的過(guò)濾速率/（t·m-2·h-1） | | 1000 | 200 | 150 | 100 | 50 | 0 | | 稀土瓷砂 | 1.8 | 4.1 | 5.4 | 6.8 | 8.2 | 13 | | 爐渣（厚50cm） | 4.2 | 0.7 | 7.2 | 12.5 | 16.4 | 21.5 | 4 應(yīng)用實(shí)例 ①湖南某制革廠一臺(tái)D2L4～13～AⅡ型鍋爐采用爐渣過(guò)濾處理，將剛出爐熾熱爐渣堆入過(guò)濾池，除塵廢水經(jīng)爐渣處理后全部回用，廢水SS濃度從1700mg/L，下降到15～40mg/L，CODcr從400～900mg/L下降到100～400mg/L，硫化物從2.84mg/L，降到1.78mg/L，pH值從原來(lái)2.4～3.3上升到7.9～9.0而其使用沉淀池面積僅15m2[4]。
?、陂L(zhǎng)沙市某電子管廠鍋爐房采用混凝沉淀—稀土瓷砂過(guò)濾處理除塵廢水，應(yīng)用于2臺(tái)10t/h鍋爐、水量為160～240t/d，水中SS為500～1400mg/L、pH值3～4，現(xiàn)建有2套3m×4m稀土瓷砂過(guò)濾池，交替使用（一套使用，一套清渣），經(jīng)稀土瓷砂過(guò)濾后水中SS僅為13～40mg/L，pH值為6～7，廢水全部回用，年節(jié)約自來(lái)水費(fèi)數(shù)萬(wàn)元，并大大減少了采用自然沉降工藝所需設(shè)施占地面積。 5 運(yùn)行注意事項(xiàng) 5.1 采用稀土瓷砂和爐渣直接過(guò)濾處理鍋爐除塵廢水，如投加絮凝劑（如聚鐵）進(jìn)行微絮凝過(guò)濾，可提高廢水過(guò)濾速率和出水水質(zhì)。即在單位時(shí)間內(nèi)提高出水量10％～30％，降低廢水濁度、SS、CODcr濃度5％～10％。 5.2 稀土瓷砂和爐渣直接過(guò)濾除塵廢水一段時(shí)間后，其表面堆積大量粉煤灰，會(huì)降低廢水過(guò)濾速率，因此需定期清除復(fù)蓋在過(guò)濾介質(zhì)上積累的粉煤灰，可采取下述措施：①設(shè)計(jì)2套過(guò)濾裝置，交替使用，定期清除堆積粉煤灰。②直接進(jìn)行再生處理（反沖洗），再生處理可使用自來(lái)水反沖洗，也可使用氣～水聯(lián)合反沖，對(duì)于稀土瓷砂反沖，采用壓縮空氣，空氣壓力應(yīng)不低于19.6～29.5MPa。爐渣采用自來(lái)水反沖[5]在0.0137m/s速度下，反沖僅7min，床層截留的大部分SS被除去。 6 效益分析 6.1 減小循環(huán)水沉淀池容積
采用直接過(guò)濾工藝處理鍋爐除塵廢水廢水通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)凈化時(shí)間較經(jīng)沉淀池自然沉降凈化時(shí)間大為減少，因而在處理相同廢水水量前提下可以減少沉淀池容積，即相應(yīng)減少?gòu)U水循環(huán)處理系統(tǒng)基建費(fèi)用。如前面述及長(zhǎng)沙某電子管廠鍋爐除塵廢水處理工程，采用稀土瓷砂過(guò)濾裝置，年處理2臺(tái)10t/h工業(yè)鍋爐除塵廢水4.8～7.2萬(wàn)t，原擬采用自然沉降分離工藝，地面構(gòu)筑物約需5000m2，現(xiàn)僅需150m2。
6.2 降低廢水處理設(shè)施運(yùn)行費(fèi)用
6.2.1 濾料價(jià)廉易得
稀土瓷砂過(guò)濾材料價(jià)格低，對(duì)酸性廢水耐腐蝕能力強(qiáng)，過(guò)濾材料更新周期長(zhǎng)。爐渣是工業(yè)廢料，可以一次性使用。
6.2.2 不消耗工業(yè)用堿
爐渣含有可溶性堿性氧化物，使用其過(guò)濾除塵廢水，可省去酸性除塵廢水中和用工業(yè)堿。
6.2.3 不消耗絮凝劑
經(jīng)試驗(yàn)，采用稀土瓷砂和爐渣過(guò)濾除塵廢水，一般情況下可不必投加絮凝劑，其過(guò)濾水質(zhì)可滿足鍋爐除塵用循環(huán)水質(zhì)要求。
6.3 節(jié)水
國(guó)內(nèi)有50余萬(wàn)臺(tái)各種中小型鍋爐，有相當(dāng)一部分（特別是南方），采用濕法除塵工藝，每年需消耗大量工業(yè)用自來(lái)水，如采用包含直接過(guò)濾工藝的各種除塵廢水處理循環(huán)回用工藝，可大大減少除塵用水，緩解國(guó)內(nèi)工業(yè)用水危機(jī)。 參考文獻(xiàn)：
[1]劉精今，等．中小型鍋爐濕法除塵廢水循環(huán)回用治理技術(shù)[J]．給水排水，1999，25（8）：46～47
[2]張育南，等．火電廠灰水中懸浮物對(duì)COD影響的研究[J]．湖南大學(xué)學(xué)報(bào)，1991，18（3）：27～28
[3]臺(tái)明青，等．火電廠灰渣水溶性試驗(yàn)[J]．化工環(huán)保，1998，18（3）：181．
[4]李彩亭，等．爐渣處理煙氣脫硫除塵廢水[J]．環(huán)境與開(kāi)發(fā)，1996，11（4）：10～12
[5]王學(xué)文，等．爐渣在深層過(guò)濾中的應(yīng)用研究[J]．環(huán)境工程，1994．12（5）：44． 作者簡(jiǎn)介：
劉精今（1950—），男，高級(jí)工程師，從事工業(yè)廢水治理工作 | 
