劉精今，張惠英
（湖南大學環境科學與工程系，湖南 長沙 410082） 摘 要：介紹了采用稀土瓷砂和爐渣直接過濾處理鍋爐溫式除塵廢水可減小沉淀池容積，降低廢水處理設施運行管理費，出水可回用于鍋爐除塵系統。
關鍵詞：廢水處理；鍋爐；除塵；過濾；稀土瓷砂
中圖分類號：TU991.24.X798
文獻標識碼：A
文章編號：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水在除塵過程中吸收了鍋爐煙氣中大量粉塵和SO2、CO2、NOx等酸性氣體，導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。為了達到節約用水、實現除塵廢水循環利用目的，必須對廢水進行凈化處理。目前對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，但該工藝過程復雜，構筑物（沉淀池等）占地面積大，基建投資大，運行費用高（需用石英或工業堿中和，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、技術和場地而得不到合理治理。
采用直接過濾工藝（利用稀土瓷砂、爐渣作過濾介質）可以快速有效地對鍋爐除塵廢水進行固液分離，濾速快，水質好，有效減少除塵廢水處理停留時間，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行費用，為中小型鍋爐除塵廢水循環回用治理打下基礎。 1 鍋爐濕式除塵廢水水質特征和沉降性能 新鮮自來水在進入鍋爐濕式除塵系統進行煙氣除塵過程中，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。如果除塵廢水經多次循環回用，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，為一種無機多孔材料，其比表面積較大，在除塵廢水中呈懸浮狀態，在靜止情況下，沉降速度較慢。 2 直接過濾工藝 直接過濾工藝是指濾前沒有沉淀裝置的一種水處理工藝，根據濾池進水的不同特點，直接過濾工藝又分為微絮凝過濾和接觸過濾。微絮凝過濾需投加一定絮凝劑。接觸過濾工藝不投加絮凝劑，廢水直接經濾料過濾后回用。
2.1 過濾介質技術性能
2.1.1 稀土瓷砂
稀土瓷砂是一種新型過濾材料，由稀土礦、石英砂摻加一定粘結劑、成孔劑、抗飾劑經高溫燒結而成，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。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濾性能。
2.1.2 爐渣
爐渣是塊煤經鍋爐燃燒后的剩余產物，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 過濾水質水量
2.2.1 對懸浮物去除
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。這是由于在過濾初期僅有稀土瓷砂和爐渣是主要過濾介質，但隨過濾時間延長、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機多孔材料），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濾除塵廢水去除懸浮物（SS）情況。 表1 稀土瓷砂、爐渣過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 | | 進水SS/(mg·L-1) | 出水SS/(mg·L-1) | 去除率/% | 進水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CODcr去除率
根據有關資料[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的未燃盡的微小碳粒產生的，采用稀土瓷砂、爐渣直接過濾處理除塵廢水，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濾去除除塵廢水CODcr情況。 表2 稀土瓷砂、爐渣過濾去除鍋爐除塵廢水CODcr| 稀土瓷砂（濾棒φ10cm） | 爐渣層厚50cm | | 進水SS/(mg·L-1) | 出水SS/(mg·L-1) | 去除率/% | 進水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。據有關資料介紹[3]，爐渣在被中性水浸泡1～8h內，水中pH值由7逐漸增加到9.54。因此經爐渣過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 爐渣過濾廢水pH值變化| SO42-去除率 | pH | | 進水SS/(mg·L-1) | 出水SS/(mg·L-1) | 去除率/% | 進水 | 出水 | | 315～837 | 107～270 | 64.0～77.7 | 2.4～3.1 | 6.1～6.9 | 3 過濾工藝參數 經過有關試驗，采用稀土瓷砂和爐渣過濾鍋爐濕式除塵廢水速率如表4。 表4 稀土瓷砂和爐渣過濾除塵廢水速率| 過濾介質 | 不同懸浮物（SS）濃度時的過濾速率/（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 應用實例 ①湖南某制革廠一臺D2L4～13～AⅡ型鍋爐采用爐渣過濾處理，將剛出爐熾熱爐渣堆入過濾池，除塵廢水經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2.4～3.3上升到7.9～9.0而其使用沉淀池面積僅15m2[4]。
②長沙市某電子管廠鍋爐房采用混凝沉淀—稀土瓷砂過濾處理除塵廢水，應用于2臺10t/h鍋爐、水量為160～240t/d，水中SS為500～1400mg/L、pH值3～4，現建有2套3m×4m稀土瓷砂過濾池，交替使用（一套使用，一套清渣），經稀土瓷砂過濾后水中SS僅為13～40mg/L，pH值為6～7，廢水全部回用，年節約自來水費數萬元，并大大減少了采用自然沉降工藝所需設施占地面積。 5 運行注意事項 5.1 采用稀土瓷砂和爐渣直接過濾處理鍋爐除塵廢水，如投加絮凝劑（如聚鐵）進行微絮凝過濾，可提高廢水過濾速率和出水水質。即在單位時間內提高出水量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濾除塵廢水一段時間后，其表面堆積大量粉煤灰，會降低廢水過濾速率，因此需定期清除復蓋在過濾介質上積累的粉煤灰，可采取下述措施：①設計2套過濾裝置，交替使用，定期清除堆積粉煤灰。②直接進行再生處理（反沖洗），再生處理可使用自來水反沖洗，也可使用氣～水聯合反沖，對于稀土瓷砂反沖，采用壓縮空氣，空氣壓力應不低于19.6～29.5MPa。爐渣采用自來水反沖[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 減小循環水沉淀池容積
采用直接過濾工藝處理鍋爐除塵廢水廢水通過過濾介質凈化時間較經沉淀池自然沉降凈化時間大為減少，因而在處理相同廢水水量前提下可以減少沉淀池容積，即相應減少廢水循環處理系統基建費用。如前面述及長沙某電子管廠鍋爐除塵廢水處理工程，采用稀土瓷砂過濾裝置，年處理2臺10t/h工業鍋爐除塵廢水4.8～7.2萬t，原擬采用自然沉降分離工藝，地面構筑物約需5000m2，現僅需150m2。
6.2 降低廢水處理設施運行費用
6.2.1 濾料價廉易得
稀土瓷砂過濾材料價格低，對酸性廢水耐腐蝕能力強，過濾材料更新周期長。爐渣是工業廢料，可以一次性使用。
6.2.2 不消耗工業用堿
爐渣含有可溶性堿性氧化物，使用其過濾除塵廢水，可省去酸性除塵廢水中和用工業堿。
6.2.3 不消耗絮凝劑
經試驗，采用稀土瓷砂和爐渣過濾除塵廢水，一般情況下可不必投加絮凝劑，其過濾水質可滿足鍋爐除塵用循環水質要求。
6.3 節水
國內有50余萬臺各種中小型鍋爐，有相當一部分（特別是南方），采用濕法除塵工藝，每年需消耗大量工業用自來水，如采用包含直接過濾工藝的各種除塵廢水處理循環回用工藝，可大大減少除塵用水，緩解國內工業用水危機。 參考文獻：
[1]劉精今，等．中小型鍋爐濕法除塵廢水循環回用治理技術[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COD影響的研究[J]．湖南大學學報，1991，18（3）：27～28
[3]臺明青，等．火電廠灰渣水溶性試驗[J]．化工環保，1998，18（3）：181．
[4]李彩亭，等．爐渣處理煙氣脫硫除塵廢水[J]．環境與開發，1996，11（4）：10～12
[5]王學文，等．爐渣在深層過濾中的應用研究[J]．環境工程，1994．12（5）：44． 作者簡介：
劉精今（1950—），男，高級工程師，從事工業廢水治理工作 | 
