污水处理中硅藻土的应用

2022-09-11

工业废水和城市生活污水的排放, 造成了严重的环境污染。因此, 废水和污水的处理一直都成为热点问题。在综合治理方面, 利用硅藻土处理工业废水或生产饮用水的技术已有20多年的研究历史, 早在1915年就有人把硅藻土用于小型水处理装置生产饮用水。但在国内, 将硅藻土用于处理城市污水是近几年才发展起来的, 硅藻土处理技术以其独特的特征而受到业内人士的重视, 有广阔的发展前景。

1 硅藻土的特性及其污水处理的原理

1.1 硅藻土的特性及其改性

硅藻土是古代单细胞低等植物硅藻的遗体堆积后, 经过初步成岩作用而形成的一种具有多孔性的生物硅质岩。它的主要化学成分是无定性的Si O2, 并含有少量的AL2O3、Fe2O3、Ca O和有机质等, 其由硅藻的壁壳组成, 壁壳上有多级、大量、有序排列的微孔。这种独特的微孔结构, 赋于它许多优良的性能:空隙率高、耐酸、保温隔音等, 尤其是硅藻土吸附性强, 能吸附等于自身质量1.5~4倍的水和1.1~1.5倍的油分。它的电位为负, 绝对值大, 吸附正电荷能力强。因此对污水有极好的净化效果。在污水处理领域, 我们关心的也主要是硅藻土的表面性质、精度及孔系结构等。

从硅藻土的精度方面考虑, 虽然我国硅藻土总的含量位居世界第二, 但是其品味普遍较低, 大多数产品的Si O2的含量在50%左右, 利用时应先将硅藻原土进行提纯处理, 使其Si O2含量大于90%。提纯后的硅藻土具有整体一致均匀的微粒和比较干净的表面, 从而使得其比表面充分展露出来。常用的提纯方法有酸浸法、擦洗法、焙烧法、离旋—选择性絮凝法、干法重力层析分离法、热浮选矿法和综合提纯法等。

为了改善硅藻土污水处理的效果和范围, 需对硅藻原土进行提纯、活化、扩容和改性等处理。对硅藻土进行一定的酸、热等活化、扩容处理, 可改善硅藻土的一些表面性质, 从而提高污水处理的效果。

1.2 硅藻土污水处理的原理

硅藻土表面带有负电性, 所以对于带正电荷的胶体态污染物来说, 它可实现电中和而使胶体脱稳。但城市生活污水或综合废水中的胶体颗粒大多是带负电的, 所以如用普通的硅藻土作为污水处理剂, 只能起到压缩双电层的作用, 而无法使胶体颗粒脱稳, 处理效果不佳。所以对硅藻土进行各种方式的改性, 使其对带负电的胶体颗粒也能脱稳。对于复合其他絮凝剂制成的改性硅藻土处理剂而言, 硅藻土一方面可作为形成絮体的骨架, 改善矾花的结构即有助凝的作用, 使形成的絮体密实而有较好的沉降性, 从而改善了一般的化学絮凝剂产生的矾花松散、不易下沉的状况;另一方面, 由于其巨大的比表面积和表面吸附性等, 脱稳胶体极易被吸附到硅藻土上且附着了污染物质的硅藻土颗粒间的相互吸附的能力也大, 所以改性硅藻土用于污水处理时, 能快速形成粒度和密度较大的絮体, 且絮体的稳定性好, 甚至当絮体被打碎后, 还可发生再絮凝, 这是其他铝盐、铁盐等常用污水絮凝剂所无法比拟的。

2 硅藻土污水处理技术的典型特点

将改性硅藻土用于城市污水的处理是一项新技术, 其主要的特点如下。

硅藻土处理单元的耐冲击负荷能力强, 处理效果十分稳定, 不易受到温度、水质、水量变化等的影响, 适宜含有较多有毒物质或冲击负荷较大的城市污水的处理该工艺技术先进, 所需设备少, 占地面积小, 工艺流程简单, 操作管理方便, 可实现自动化操作, 而且该工艺的建设工期短;硅藻土药剂的用量少, 投加量为50ppm左右时即可达到70%左右的COD去除率, 每t污水药剂的费用不超过0.10元, 每t污水的运行费在0.30元/m3左右;硅藻土的脱水性能比一般的生物污泥和其它的化学污泥的要好, 可用离心法或带式压虑机将其脱水至含水率为70%~80%左右的泥饼;硅藻土污泥的回收利用空间大, 因其是一种天然矿物, 且稳定性好, 经适当的处理, 可回用到农业、污水处理或建材等领域, 所以是一项无二次污染的技术。

3 硅藻土污水处理技术有待解决的问题

硅藻土用于城市污水的处理还处于其初期阶段, 在工程实践上可以借鉴的工程实例还较少, 所积累的经验也不多, 从而使其在推广应用上受到一定的限制。在理论上, 硅藻土污水处理的完整的机理还不清楚, 目前的研究主要还是处于黑箱模式阶段, 从而影响了其处理效果和操作运行条件的进一步提高和改善。特别是在硅藻精土的改性上, 其研究的成果还远不能满足根据不同的污水水质特征采用不同的改性硅藻精土的要求。

硅藻土是一种利用价值较高的矿物质, 其回收利用的可能性较大, 而目前在实际工程中, 往往都将脱水污泥填埋。考虑到硅藻土的各项理化性质, 及其在其它领域里的应用, 应对其回收利用的途径作进一步的研究, 从而实现污水治理的可持续发展。