刘精今，张惠英
（湖南大学环境科学与工程系，湖南 长沙 410082） 摘 要：介绍了采用稀土瓷砂和炉渣直接过滤处理锅炉温式除尘废水可减小沉淀池容积，降低废水处理设施运行管理费，出水可回用于锅炉除尘系统。
关键词：废水处理；锅炉；除尘；过滤；稀土瓷砂
中图分类号：TU991.24.X798
文献标识码：A
文章编号：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 中小型锅炉湿法除尘所用自来水在除尘过程中吸收了锅炉烟气中大量粉尘和SO2、CO2、NOx等酸性气体，导致所排放除尘废水含有大量悬浮物、HSO4-、F-、CN-、S2-等离子，pH值为2～4。为了达到节约用水、实现除尘废水循环利用目的，必须对废水进行净化处理。目前对中小型锅炉湿法除尘废水处理一般采用中和加自然沉降处理工艺，但该工艺过程复杂，构筑物（沉淀池等）占地面积大，基建投资大，运行费用高（需用石英或工业碱中和，混凝剂絮凝去除悬浮物）。因而大量采用湿式除尘装置的中小型锅炉（1～20t/h）的除尘废水由于缺少资金、技术和场地而得不到合理治理。
采用直接过滤工艺（利用稀土瓷砂、炉渣作过滤介质）可以快速有效地对锅炉除尘废水进行固液分离，滤速快，水质好，有效减少除尘废水处理停留时间，减少沉淀池容积或不需沉淀池，降低废水处理基建投资和处理运行费用，为中小型锅炉除尘废水循环回用治理打下基础。 1 锅炉湿式除尘废水水质特征和沉降性能 新鲜自来水在进入锅炉湿式除尘系统进行烟气除尘过程中，洗涤大量飞灰和未燃尽的微小碳粒并吸收SO2、CO2、NOx气体等，致废水呈酸性。如果除尘废水经多次循环回用，由于酸性离子（SO42-）累积，其pH值仅为2～3。除尘废水CODcr一般为50～150mg/L。锅炉除尘废水中含有大量5～140μm粉煤灰，为一种无机多孔材料，其比表面积较大，在除尘废水中呈悬浮状态，在静止情况下，沉降速度较慢。 2 直接过滤工艺 直接过滤工艺是指滤前没有沉淀装置的一种水处理工艺，根据滤池进水的不同特点，直接过滤工艺又分为微絮凝过滤和接触过滤。微絮凝过滤需投加一定絮凝剂。接触过滤工艺不投加絮凝剂，废水直接经滤料过滤后回用。
2.1 过滤介质技术性能
2.1.1 稀土瓷砂
稀土瓷砂是一种新型过滤材料，由稀土矿、石英砂掺加一定粘结剂、成孔剂、抗饰剂经高温烧结而成，具有耐高温（1360℃）、抗腐蚀（耐酸度90％、耐碱度90％）、气孔率高（＞42％）等特点。并易于加工成不同形状（园棒、方砖）。由稀土瓷砂制成的滤砖、滤棒（中空）的微孔率＞42％，微孔半径15～51μm，对于粒径为10～150μm的悬浮物（粉煤灰），粒径＞150μm的微小碳粒有较好的过滤性能。
2.1.2 炉渣
炉渣是块煤经锅炉燃烧后的剩余产物，含有部分钙、硅、铁、铝等可溶性碱性氧化物。炉渣密度为2.30×103kg/m3，有效粒径0.315×10-3m，床层孔隙率为50％～60％，吸水率为40％～50％。由于燃烧不完全，炉渣还含有部分未燃尽的微小碳粒，能有效吸附废水中硫、氰、氟等有害元素和SO42-离子。
2.2 过滤水质水量
2.2.1 对悬浮物去除
稀土瓷砂的微孔半径仅为15～51μm，而湿式除尘废水中悬浮物（粉煤灰）粒径为1～150μm，仅有50％～70％大于稀土瓷砂的孔径。炉渣由于煤碳在燃烧过程中留存在炉渣中的空气气泡的不均匀性，炉渣中微孔的半径大小较稀土瓷砂半径为大。但稀土瓷砂和炉渣却能有效截留废水中90％～98％悬浮物。这是由于在过滤初期仅有稀土瓷砂和炉渣是主要过滤介质，但随过滤时间延长、堆积在稀土瓷砂滤料和炉渣上的粉煤灰层的增厚（粉煤灰本身就是一种无机多孔材料），稀土瓷砂和粉煤灰、炉渣和粉煤灰一起共同组成的过滤层能有效截留除尘废水中大部分粉煤灰。表1为稀土瓷砂和炉渣过滤除尘废水去除悬浮物（SS）情况。 表1 稀土瓷砂、炉渣过滤去除锅炉除尘废水悬浮物[1]| 稀土瓷砂（滤棒φ10cm） | 炉渣层厚50cm | | 进水SS/(mg·L-1) | 出水SS/(mg·L-1) | 去除率/% | 进水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 对CODcr去除率
根据有关资料[2]，燃煤锅炉湿式除尘废水的CODcr值主要是由除尘废水洗涤下来的未燃尽的微小碳粒产生的，采用稀土瓷砂、炉渣直接过滤处理除尘废水，由于滤除了废水中绝大部分未燃尽碳粒，不仅去除了废水中的悬浮物，也大大降低了废水的CODcr值。表2为采用稀土瓷砂和炉渣过滤去除除尘废水CODcr情况。 表2 稀土瓷砂、炉渣过滤去除锅炉除尘废水CODcr| 稀土瓷砂（滤棒φ10cm） | 炉渣层厚50cm | | 进水SS/(mg·L-1) | 出水SS/(mg·L-1) | 去除率/% | 进水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 炉渣对除尘废水pH的改变
炉渣含有钙、铝、铁、硅等可溶性碱性氧化物，在被水浸泡情况下可有部分碱性氧化物溶出。据有关资料介绍[3]，炉渣在被中性水浸泡1～8h内，水中pH值由7逐渐增加到9.54。因此经炉渣过滤后的湿式除尘废水，废水含有的SO42-大幅度下降，pH值由酸性转为微酸性至中性，表3为炉渣去除除尘废水SO42-，pH值改变情况。 表3 炉渣过滤废水pH值变化| SO42-去除率 | pH | | 进水SS/(mg·L-1) | 出水SS/(mg·L-1) | 去除率/% | 进水 | 出水 | | 315～837 | 107～270 | 64.0～77.7 | 2.4～3.1 | 6.1～6.9 | 3 过滤工艺参数 经过有关试验，采用稀土瓷砂和炉渣过滤锅炉湿式除尘废水速率如表4。 表4 稀土瓷砂和炉渣过滤除尘废水速率| 过滤介质 | 不同悬浮物（SS）浓度时的过滤速率/（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 | | 炉渣（厚50cm） | 4.2 | 0.7 | 7.2 | 12.5 | 16.4 | 21.5 | 4 应用实例 ①湖南某制革厂一台D2L4～13～AⅡ型锅炉采用炉渣过滤处理，将刚出炉炽热炉渣堆入过滤池，除尘废水经炉渣处理后全部回用，废水SS浓度从1700mg/L，下降到15～40mg/L，CODcr从400～900mg/L下降到100～400mg/L，硫化物从2.84mg/L，降到1.78mg/L，pH值从原来2.4～3.3上升到7.9～9.0而其使用沉淀池面积仅15m2[4]。
②长沙市某电子管厂锅炉房采用混凝沉淀—稀土瓷砂过滤处理除尘废水，应用于2台10t/h锅炉、水量为160～240t/d，水中SS为500～1400mg/L、pH值3～4，现建有2套3m×4m稀土瓷砂过滤池，交替使用（一套使用，一套清渣），经稀土瓷砂过滤后水中SS仅为13～40mg/L，pH值为6～7，废水全部回用，年节约自来水费数万元，并大大减少了采用自然沉降工艺所需设施占地面积。 5 运行注意事项 5.1 采用稀土瓷砂和炉渣直接过滤处理锅炉除尘废水，如投加絮凝剂（如聚铁）进行微絮凝过滤，可提高废水过滤速率和出水水质。即在单位时间内提高出水量10％～30％，降低废水浊度、SS、CODcr浓度5％～10％。 5.2 稀土瓷砂和炉渣直接过滤除尘废水一段时间后，其表面堆积大量粉煤灰，会降低废水过滤速率，因此需定期清除复盖在过滤介质上积累的粉煤灰，可采取下述措施：①设计2套过滤装置，交替使用，定期清除堆积粉煤灰。②直接进行再生处理（反冲洗），再生处理可使用自来水反冲洗，也可使用气～水联合反冲，对于稀土瓷砂反冲，采用压缩空气，空气压力应不低于19.6～29.5MPa。炉渣采用自来水反冲[5]在0.0137m/s速度下，反冲仅7min，床层截留的大部分SS被除去。 6 效益分析 6.1 减小循环水沉淀池容积
采用直接过滤工艺处理锅炉除尘废水废水通过过滤介质净化时间较经沉淀池自然沉降净化时间大为减少，因而在处理相同废水水量前提下可以减少沉淀池容积，即相应减少废水循环处理系统基建费用。如前面述及长沙某电子管厂锅炉除尘废水处理工程，采用稀土瓷砂过滤装置，年处理2台10t/h工业锅炉除尘废水4.8～7.2万t，原拟采用自然沉降分离工艺，地面构筑物约需5000m2，现仅需150m2。
6.2 降低废水处理设施运行费用
6.2.1 滤料价廉易得
稀土瓷砂过滤材料价格低，对酸性废水耐腐蚀能力强，过滤材料更新周期长。炉渣是工业废料，可以一次性使用。
6.2.2 不消耗工业用碱
炉渣含有可溶性碱性氧化物，使用其过滤除尘废水，可省去酸性除尘废水中和用工业碱。
6.2.3 不消耗絮凝剂
经试验，采用稀土瓷砂和炉渣过滤除尘废水，一般情况下可不必投加絮凝剂，其过滤水质可满足锅炉除尘用循环水质要求。
6.3 节水
国内有50余万台各种中小型锅炉，有相当一部分（特别是南方），采用湿法除尘工艺，每年需消耗大量工业用自来水，如采用包含直接过滤工艺的各种除尘废水处理循环回用工艺，可大大减少除尘用水，缓解国内工业用水危机。 参考文献：
[1]刘精今，等．中小型锅炉湿法除尘废水循环回用治理技术[J]．给水排水，1999，25（8）：46～47
[2]张育南，等．火电厂灰水中悬浮物对COD影响的研究[J]．湖南大学学报，1991，18（3）：27～28
[3]台明青，等．火电厂灰渣水溶性试验[J]．化工环保，1998，18（3）：181．
[4]李彩亭，等．炉渣处理烟气脱硫除尘废水[J]．环境与开发，1996，11（4）：10～12
[5]王学文，等．炉渣在深层过滤中的应用研究[J]．环境工程，1994．12（5）：44． 作者简介：
刘精今（1950—），男，高级工程师，从事工业废水治理工作 | 
