用粉煤灰处理造纸废水的试验研究 于衍真
（济南大学土木建筑学院 济南 250022） 摘 要：用经处理后的粉煤灰对造纸废水进行了试验研究，探讨了粉煤灰掺量、接触时间等因素的影响。对粉煤灰细度与吸附性能的关系进行了试验研究。并对粉煤灰与造纸废水的作用机理进行了初步探讨。
关键词：粉煤灰，吸附性能，造纸废水，接触时间 1、前言 当前水污染问题在各地已成为普遍问题。特别是城镇和工业区附近的水体污染最为严重,造成这种现象的原因除城市人口密度大、生活废水多以外，主要是来自工业废水的污染。其中造纸废水是重要的污染源之一，造纸废水不仅酸碱度高而且气味大，是水污染治理的重点。
粉煤灰是火力发电厂燃煤粉锅炉排出的废渣，我国电力以燃煤为主，每年约有近亿吨粉煤灰排放，其中少部分（20%～30%）用于建筑、交通、土壤改良等方面，其余的大部分堆积废弃，这不仅占用了大量土地，而且严重污染了环境。如何将粉煤灰综合利用，是当今环境科学的重要研究课题。粉煤灰形貌是具有一定活性的球状细小颗粒，此种材料经粉磨后表面具有较高的活性，随粉磨细度的增加其活性增加，对于水中杂质具有较好的吸附性能与离子交换能力，利用粉煤灰对造纸废水进行处理材料费用低、操作方法简便、并且有利于固液分离，本实验取得了较为满意的效果。 2、实验部分 2.1 实验用材料
实验用粉煤灰取自济南电厂，其主要化学组成如表1。 表1. 粉煤灰化学组成 | 化学成分 | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | 烧失量 | | 含量（%） | 57.90 | 25.20 | 7.15 | 2.68 | 1.33 | 5.83 | 实验用造纸废水取自济南造纸总厂，其水质状况见表2 表2. 造纸废水水质 | COD(mg/l) | SS(mg/l) | 透光率T400nm% | pH | | 1310.5 | 704.3 | 10.0 | 0.04 | 实验用盐酸、硫酸等材料均购自济南化工商店。
2.2 实验方法
将粉煤灰在烘箱内烘干，并加工成不同细度，然后用酸进行表面处理。用酸处理后的粉煤灰对造纸废水进行吸附性能实验。（1）测定不同细度的粉煤灰对废水中杂质的吸附量。（2）测定不同接触时间下、不同粉煤灰掺量下废水的固体悬浮物除去率，COD除去率、色度除去率、上清液高度变化。 3. 实验结果及分析 3.1 粉煤灰细度对吸附性能的影响
利用不同细度的粉煤灰对造纸废水中杂质进行吸附试验，单位重量粉煤灰对杂质的吸附值测试结果见表3。 表3. 粉煤灰细度对杂质吸附性能的影响 | 粉煤灰细度 | 过325目筛 | 过170目筛 | 过80目筛 | 原状粉煤灰 | | 吸附量，mg/g | 29 | 21 | 16 | 22 | 由表3测试结果看出，颗粒较小的粉煤灰对工业废水中杂质的吸附能力较强，325目粉煤灰的吸附能力比80目粉煤灰的吸附能力高出81.3%，因此粉煤灰处理造纸废水时应尽量选用粒度较小的细灰。
3.2粉煤灰用量的影响
在不同的粉煤灰用量下，分别测定其对造纸废水处理的固体悬浮物去除率、COD去除率、色度去除率，测试结果见表4。 表4 粉煤灰用量对造纸废水处理效果的影响 | 粉煤灰用量，g | SS去除率,% | COD去除率,% | 色度去除率,% | | 5 | 56.6 | 40.3 | 59.8 | | 10 | 79.8 | 57.8 | 83.3 | | 15 | 86.2 | 64.0 | 92.9 | | 20 | 90.2 | 69.9 | 98.5 | | 25 | 91.6 | 70.5 | 98.8 | 由表4结果可知，在粉煤灰用量较少时，随粉煤灰用量的增加处理效果迅速提高，当粉煤灰用量达到一定值后，杂质去除率的提高速度变缓。为保证对造纸废水的处理效果，又不致使沉淀物的量太大，选用20g/L比较合理。
3.3接触时间的影响
利用粉煤灰对造纸废水处理时，搅拌接触时间不同其处理效果不同，在不同接触时间下的处理效果见表5。在保证处理效果又提高处理效率的前提下，接触时间为15min时比较适宜。 表5接触时间对处理效果的影响 | 接触时间 min | SS去除率 % | COD去除率 % | 色度去除率 % | | 5 | 80.9 | 61.1 | 84.3 | | 9 | 86.4 | 64.0 | 91.9 | | 12 | 88.4 | 67.0 | 94.7 | | 15 | 90.2 | 69.9 | 98.5 | | 18 | 90.9 | 70.9 | 98.6 | 3.4上清液高度测定
粉煤灰与造纸废水混合搅拌15min后，将混合液倒入量筒，观察上清液高度的变化，试验结果见表6。从实验结果看，用粉煤灰处理废水时沉淀物的沉淀速度非常快，这给工业化生产提供了良好的工艺条件。 表6上清液高度测量结果 | 静置时间 min | 上清液高度 cm | | 1 | 3 | | 3 | 12 | | 5 | 17 | | 7 | 18 | | 30 | 18 | 3.5处理机理分析
用粉煤灰处理废水的作用机理可从以下几个方面来考虑。第一、经处理的粉煤灰可以释放出大量的Al+3、Fe+3正离子，因此能有效降低或消除水中悬浮胶粒的z电位，使悬浮胶粒脱稳。同时，粉煤灰颗粒经酸处理后，表面形成了许多凹槽和孔洞，能吸附这些脱稳胶粒。第二、经处理后的粉煤灰混合物中含有Al2(SO4)3、FeCl3、AlCl3、Fe2(SO4)3、FeSO4、H2SiO3等多种成分。这些混凝物质中，特别是硅酸凝胶的存在，对悬浮颗粒能进行网捕，起到了有利于混凝的吸附架桥作用。另外，粉煤灰混合物中的水解物质水解可形成许多复杂的络合物，这些络合物不断缩聚反应，逐渐形成了高分子聚合物，随着缩聚反应的不断进行，聚合物的电荷不断升高，这更有利于吸附废水中悬浮的胶体杂质。第三、在混凝搅拌的过程中，粉煤灰悬浮于不断产生络合物的废水当中，由于粉煤灰的吸附性，使许多络合物和高分子聚合物将粉煤灰颗粒包裹在中间，形成了一个较大的悬浮体。当停止搅拌时，这些包含有粉煤灰颗粒的悬浮体由于容重较大会迅速的沉降，因而提高了处理效率。 4. 结束语 粉煤灰对造纸废水中杂质具有很好的吸附作用，粉煤灰的细度增加则吸附性能提高。粉煤灰经硫酸或盐酸处理后再对造纸废水处理可取得良好效果，处理效果与粉煤灰用量及接触时间等因素有关。
酸处理的粉煤灰混合物中含有Al2(SO4)3、FeCl3、H2SiO3、 AlCl3、 Fe2(SO4)3、H2SiO3等多种成份, 比普通的混凝剂更容易形成络合物及高分子聚合物。其混凝过程是电解质的脱稳凝聚作用，硅酸凝胶等高聚物的助凝作用，粉煤灰颗粒的吸附沉淀作用等综合结果。
粉煤灰对造纸废水的处理过程中，由于粉煤灰的容重较大，使得悬浮凝聚物沉淀速度很快，因此非常有利于废水处理的工业化生产。 参考文献 1、于衍真等.粉煤灰混凝剂的性能研究.环境科学学报 1998,18(4)
2、刘国光等.粉煤灰吸附性能的研究.环境科学研究 1994,7 (5)
3、马艳然等.粉煤灰处理含氟废水.水处理技术 1993,19 (6)
4、王宝贞等.水污染控制工程.高等教育出版社，1990 作者简介： 于衍真，女，济南大学土木建筑学院院长、教授。主要研究方向为利用工业废渣处理工业废水的试验研究及固体废弃物的综合利用，近几年来围绕该课题主持与参加了十多项省级研究课题，获省级科技进步二等奖、三等奖六项，取得专利多项，并获发表学术论文近四十篇。
通讯地址：济南市济微路106号济南大学土木建筑学院，邮编：250022,
联系电话：0531—2765479（O），0531—5170219（手机）。 ? | 
