用粉煤灰處理造紙廢水的試驗研究 于衍真
（濟南大學土木建筑學院 濟南 250022） 摘 要：用經處理后的粉煤灰對造紙廢水進行了試驗研究，探討了粉煤灰摻量、接觸時間等因素的影響。對粉煤灰細度與吸附性能的關系進行了試驗研究。并對粉煤灰與造紙廢水的作用機理進行了初步探討。
關鍵詞：粉煤灰，吸附性能，造紙廢水，接觸時間 1、前言 當前水污染問題在各地已成為普遍問題。特別是城鎮和工業區附近的水體污染最為嚴重,造成這種現象的原因除城市人口密度大、生活廢水多以外，主要是來自工業廢水的污染。其中造紙廢水是重要的污染源之一，造紙廢水不僅酸堿度高而且氣味大，是水污染治理的重點。
粉煤灰是火力發電廠燃煤粉鍋爐排出的廢渣，我國電力以燃煤為主，每年約有近億噸粉煤灰排放，其中少部分（20%～30%）用于建筑、交通、土壤改良等方面，其余的大部分堆積廢棄，這不僅占用了大量土地，而且嚴重污染了環境。如何將粉煤灰綜合利用，是當今環境科學的重要研究課題。粉煤灰形貌是具有一定活性的球狀細小顆粒，此種材料經粉磨后表面具有較高的活性，隨粉磨細度的增加其活性增加，對于水中雜質具有較好的吸附性能與離子交換能力，利用粉煤灰對造紙廢水進行處理材料費用低、操作方法簡便、并且有利于固液分離，本實驗取得了較為滿意的效果。 2、實驗部分 2.1 實驗用材料
實驗用粉煤灰取自濟南電廠，其主要化學組成如表1。 表1. 粉煤灰化學組成 | 化學成分 | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | 燒失量 | | 含量（%） | 57.90 | 25.20 | 7.15 | 2.68 | 1.33 | 5.83 | 實驗用造紙廢水取自濟南造紙總廠，其水質狀況見表2 表2. 造紙廢水水質 | COD(mg/l) | SS(mg/l) | 透光率T400nm% | pH | | 1310.5 | 704.3 | 10.0 | 0.04 | 實驗用鹽酸、硫酸等材料均購自濟南化工商店。
2.2 實驗方法
將粉煤灰在烘箱內烘干，并加工成不同細度，然后用酸進行表面處理。用酸處理后的粉煤灰對造紙廢水進行吸附性能實驗。（1）測定不同細度的粉煤灰對廢水中雜質的吸附量。（2）測定不同接觸時間下、不同粉煤灰摻量下廢水的固體懸浮物除去率，COD除去率、色度除去率、上清液高度變化。 3. 實驗結果及分析 3.1 粉煤灰細度對吸附性能的影響
利用不同細度的粉煤灰對造紙廢水中雜質進行吸附試驗，單位重量粉煤灰對雜質的吸附值測試結果見表3。 表3. 粉煤灰細度對雜質吸附性能的影響 | 粉煤灰細度 | 過325目篩 | 過170目篩 | 過80目篩 | 原狀粉煤灰 | | 吸附量，mg/g | 29 | 21 | 16 | 22 | 由表3測試結果看出，顆粒較小的粉煤灰對工業廢水中雜質的吸附能力較強，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%，因此粉煤灰處理造紙廢水時應盡量選用粒度較小的細灰。
3.2粉煤灰用量的影響
在不同的粉煤灰用量下，分別測定其對造紙廢水處理的固體懸浮物去除率、COD去除率、色度去除率，測試結果見表4。 表4 粉煤灰用量對造紙廢水處理效果的影響 | 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結果可知，在粉煤灰用量較少時，隨粉煤灰用量的增加處理效果迅速提高，當粉煤灰用量達到一定值后，雜質去除率的提高速度變緩。為保證對造紙廢水的處理效果，又不致使沉淀物的量太大，選用20g/L比較合理。
3.3接觸時間的影響
利用粉煤灰對造紙廢水處理時，攪拌接觸時間不同其處理效果不同，在不同接觸時間下的處理效果見表5。在保證處理效果又提高處理效率的前提下，接觸時間為15min時比較適宜。 表5接觸時間對處理效果的影響 | 接觸時間 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上清液高度測定
粉煤灰與造紙廢水混合攪拌15min后，將混合液倒入量筒，觀察上清液高度的變化，試驗結果見表6。從實驗結果看，用粉煤灰處理廢水時沉淀物的沉淀速度非常快，這給工業化生產提供了良好的工藝條件。 表6上清液高度測量結果 | 靜置時間 min | 上清液高度 cm | | 1 | 3 | | 3 | 12 | | 5 | 17 | | 7 | 18 | | 30 | 18 | 3.5處理機理分析
用粉煤灰處理廢水的作用機理可從以下幾個方面來考慮。第一、經處理的粉煤灰可以釋放出大量的Al+3、Fe+3正離子，因此能有效降低或消除水中懸浮膠粒的z電位，使懸浮膠粒脫穩。同時，粉煤灰顆粒經酸處理后，表面形成了許多凹槽和孔洞，能吸附這些脫穩膠粒。第二、經處理后的粉煤灰混合物中含有Al2(SO4)3、FeCl3、AlCl3、Fe2(SO4)3、FeSO4、H2SiO3等多種成分。這些混凝物質中，特別是硅酸凝膠的存在，對懸浮顆粒能進行網捕，起到了有利于混凝的吸附架橋作用。另外，粉煤灰混合物中的水解物質水解可形成許多復雜的絡合物，這些絡合物不斷縮聚反應，逐漸形成了高分子聚合物，隨著縮聚反應的不斷進行，聚合物的電荷不斷升高，這更有利于吸附廢水中懸浮的膠體雜質。第三、在混凝攪拌的過程中，粉煤灰懸浮于不斷產生絡合物的廢水當中，由于粉煤灰的吸附性，使許多絡合物和高分子聚合物將粉煤灰顆粒包裹在中間，形成了一個較大的懸浮體。當停止攪拌時，這些包含有粉煤灰顆粒的懸浮體由于容重較大會迅速的沉降，因而提高了處理效率。 4. 結束語 粉煤灰對造紙廢水中雜質具有很好的吸附作用，粉煤灰的細度增加則吸附性能提高。粉煤灰經硫酸或鹽酸處理后再對造紙廢水處理可取得良好效果，處理效果與粉煤灰用量及接觸時間等因素有關。
酸處理的粉煤灰混合物中含有Al2(SO4)3、FeCl3、H2SiO3、 AlCl3、 Fe2(SO4)3、H2SiO3等多種成份, 比普通的混凝劑更容易形成絡合物及高分子聚合物。其混凝過程是電解質的脫穩凝聚作用，硅酸凝膠等高聚物的助凝作用，粉煤灰顆粒的吸附沉淀作用等綜合結果。
粉煤灰對造紙廢水的處理過程中，由于粉煤灰的容重較大，使得懸浮凝聚物沉淀速度很快，因此非常有利于廢水處理的工業化生產。 參考文獻 1、于衍真等.粉煤灰混凝劑的性能研究.環境科學學報 1998,18(4)
2、劉國光等.粉煤灰吸附性能的研究.環境科學研究 1994,7 (5)
3、馬艷然等.粉煤灰處理含氟廢水.水處理技術 1993,19 (6)
4、王寶貞等.水污染控制工程.高等教育出版社，1990 作者簡介： 于衍真，女，濟南大學土木建筑學院院長、教授。主要研究方向為利用工業廢渣處理工業廢水的試驗研究及固體廢棄物的綜合利用，近幾年來圍繞該課題主持與參加了十多項省級研究課題，獲省級科技進步二等獎、三等獎六項，取得專利多項，并獲發表學術論文近四十篇。
通訊地址：濟南市濟微路106號濟南大學土木建筑學院，郵編：250022,
聯系電話：0531—2765479（O），0531—5170219（手機）。 ? | 
