固废制备滤料处理焦化废水技术

　　提高冶金固废的综合利用率是冶金行业近年来的研究重点。我国冶金企业钢渣的主流应用方向是制造钢渣微粉作为水泥原料，高炉渣、粉煤灰主要用于建材、混凝土、路基、回填等，用途较为广泛，但是附加值较低，同时南北方、不同区域利用率差异较大，西北地区的利用率明显低于全国平均水平，主要与区域自然资源有关。

　　钢渣、高炉渣、粉煤灰都属于冶金企业常见的固废，其共性是表面疏松多孔，具有较大的比表面积，具有一定的吸附性能。根据相关文献报告，钢渣、高炉渣、粉煤灰对各类废水中的COD、色度、磷、重金属离子等均具有一定的去除效果。制约其工业应用的因素主要有两方面，一是上述材料对废水中污染物的去除效果普遍不高，二是投加量较大，大量的投加会产生大量沉淀污泥，增加污泥处理系统负荷。为此，本文以某钢铁厂钢渣、高炉渣、粉煤灰为原料制备钢渣―高炉渣―粉煤灰滤料，制备的滤料用于焦化废水的深度处理。

　　一、钢渣―高炉渣―粉煤灰滤料的制备

　　1.1原料钢渣微粉：将转炉钢渣经热焖、粉碎、分选、磁选、球磨后得到钢渣微粉。

　　高炉水渣：高炉矿渣在高温熔融状态下用水极速冷却形成的多孔颗粒，利用球磨机进一步破碎至粒径0.5mm左右。

　　粉煤灰：煤燃烧后从烟气中捕集下的细灰。

　　钢渣微粉、高炉水渣、粉煤灰主要成分见表1。

　　1.2滤料制备过程

　　(1)将钢渣微粉、粉煤灰、高炉水渣于105℃烘干备用。

　　(2)将钢渣微粉、粉煤灰、高炉水渣、成孔剂、801胶按技术要求的比例充分搅拌混合均匀，以雾状形式加入20%左右的水，经成球机制成粒径为3～6mm的球形颗粒

　　(3)将制取的球形颗粒每天撒水6～12次，养护3～6天，即得钢渣―高炉渣―粉煤灰滤料。

　　二、试验

　　2.1试验用水

　　焦化厂目前采用“隔油池+气浮+A2O+混凝沉淀+曝气活性炭滤池”的处理工艺。试验用水取自混凝沉淀池出水。

　　2.2试验方法

　　在高3m、直径0.3m的塑料筒体中分别装入2m高的钢渣颗粒、自制冶金固废滤料和活性炭制作成过滤器，利用多孔莲蓬头作为布水进水系统，底部用级配鹅卵石布置承托层，并布设气水反洗系统。利用阀门控制过滤器水流速度12～15m/h。

　　2.3测试方法

　　COD：重铬酸钾法。

　　色度：铂钴比色法。

　　三、试验结果与讨论

　　分别利用钢渣颗粒、自制冶金固废滤料与活性炭对焦化废水进行处理，每60min测定排水中的COD与色度。

　　3.1钢渣颗粒对COD、色度去除效果

　　普通钢渣颗粒对废水中COD、色度的去除效果见图1和图2。

　　从图1和图2可见，在常用的过滤器参数下，普通钢渣颗粒对焦化废水中COD去除率12.0%～19.4%，对色度去除率13.7%～20.2%。随着运行时间的增加，对COD、色度的去除率均有所降低，因为随着处理水量的增加，吸附逐渐饱和。可见使用自然状态下的钢渣颗粒作为吸附材料对COD、色度的去除效果有限。

　　3.2固废滤料对COD、色度去除效果

　　自制的冶金固废滤料对废水中COD、色度的去除效果见图3和图4。

　　由图3和图4可见，将钢渣微粉、高炉水渣和粉煤灰制备成冶金固废滤料后，在常用的过滤器参数下，对焦化废水中的COD去除率20.3%～30.7%，对色度的去除率26.8%～33.2%。自制滤料和普通钢渣颗粒相比，吸附能力有了明显提高，具备了工业化应用的基础条件。其原因可能有以下两点：一是原材料经过磨细处理、添加成孔剂后，制备的滤料和天然钢渣颗粒相比，比表面积显著增大；二是钢渣的吸附具有选择性，在添加粉煤灰和高炉水渣后，吸附范围和单独钢渣颗粒相比有所增加。

　　3.3活性炭颗粒对COD、色度去除效果

　　活性炭颗粒对废水中COD、色度的去除效果见图5和图6。

　　由图5和图6可见，活性炭滤料对焦化废水中的COD去除率29.8%～36.3%，对色度的去除率30.1%～41.6%。活性炭作为吸附领域里最常见的材料，吸附能力很强，也是研究各类吸附材料所比对的标准之一。

　　3.4三种滤料吸附效果比较

　　普通钢渣颗粒、自制冶金固废滤料、活性炭滤料对COD、色度的吸附效果比较见图7和图8。

　　由图7和图8可见，在COD、色度的吸附方面，活性炭>自制冶金固废滤料>普通钢渣颗粒。自制冶金固废滤料和普通钢渣颗粒相比，吸附能力提高50%～80%左右，尤其是在色度的去除方面，冶金固废滤料表现出优良的脱色能力，虽然吸附性能和活性炭相比还有差距，但是由于原料来源广泛，造价低廉，具有一定的成本优势。例如本文中的焦化废水处理工艺末端，采用的就是活性炭滤池工艺，但是由于活性炭较贵，长期运行未及时更换活性炭滤料，导致炭滤池处理效果达不到设计要求。事实上，未能及时更换吸附材料导致吸附设备“带病”运行，是工业生产上常见的问题。在此背景下，高效价廉的吸附材料具有很大的市场前景。

　　四、结论

　　(1)将钢渣微粉、高炉水渣和粉煤灰制备成冶金固废滤料后，在焦化废水中COD、色度去除方面，吸附能力活性炭>自制冶金固废滤料>普通钢渣颗粒。

　　(2)自制冶金固废滤料在过滤柱2m，过滤速度12～15m/h条件下，对焦化废水中的COD去除率20.3%～30.7%，对色度的去除率26.8%～33.2%。和普通钢渣颗粒相比，有了显著提高，由于原料来源广泛，造价低廉，和常用的活性炭材料相比，具有一定的成本优势。（来源：包头钢铁（集团）有限责任公司节能环保中心；内蒙古包钢钢联股份有限公司钢管公司）