硅藻土在污水處理當(dāng)中的應(yīng)用
硅藻土經(jīng)過提純、改性、活化和擴(kuò)容可以作污水處理劑。硅藻土作污水處理劑, 在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上都可行, 有良好的推廣應(yīng)用前景。本文分析了目前城市污水的水質(zhì)、水量等特點(diǎn), 并以此提出適合中國國情的污水處理技術(shù)。硅藻土處理城市污水技術(shù)是一項(xiàng)物化法污水處理技術(shù), 高效的改性硅藻土污水處理劑是該技術(shù)的關(guān)鍵, 在此基礎(chǔ)上配合合理的工藝流程和工藝設(shè)施, 該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定而又廉價(jià)地處理城市污水的目的。但由于這是一項(xiàng)新技術(shù), 在理論和實(shí)際工程應(yīng)用上都還存在一些問題有待解決。
工業(yè)廢水和城市生活污水的排放, 造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。 因此, 廢水和污水的處理一直都成為熱點(diǎn)問題。在綜合治理方面，利用硅藻土處理工業(yè)廢水或生產(chǎn)飲用水的技術(shù)已有將近20 年的研究歷史 , 且據(jù)查, 早在1915 年就有人把硅藻土用于小型水處理裝置, 生產(chǎn)飲用水。在國外, 把硅藻土污水處理劑作為助濾劑的一個(gè)品種來生產(chǎn)和應(yīng)用, 包括飲用水、游泳池水、浴室用水、溫泉、工業(yè)用水、鍋爐循環(huán)水、工業(yè)廢水的過濾和處理等。但在國內(nèi)，將硅藻土用于處理城市污水是近幾年才發(fā)展起來的。特別是對一些含有較高比例工業(yè)廢水的城市綜合廢水的處理, 硅藻土處理技術(shù)以其獨(dú)特的特征而受到業(yè)內(nèi)人士的重視，有廣闊的發(fā)展前景。
一、硅藻土的特性及其污水處理的原理
為了改善
硅藻土污水處理的效果和范圍, 需對硅藻原土進(jìn)行提純、活化、擴(kuò)容和改性等處理。對硅藻土進(jìn)行一定的酸、熱等活化、擴(kuò)容處理, 可改善硅藻土的一些表面性質(zhì), 從而提高污水處理的效果。彭書傳通過利用等量的酸活化、熱活化及未經(jīng)活化的硅藻土制成的復(fù)合凈水劑處理印染廢水的對比實(shí)驗(yàn)表明, 酸活化和熱活化均可提高硅藻土的處理能力。向硅藻精土中加入一定比例的其他物質(zhì), 可制成適合不同性質(zhì)和種類污水的改性硅藻土, 既提高了硅藻土的污水處理效果, 又?jǐn)U大了其應(yīng)用范圍。云南王慶中先利用純物理濕法選礦工藝將低品味的硅藻原土提純得到硅藻含量為90%～ 98% 的硅藻精土, 再根據(jù)不同的污水類型和水質(zhì)特征, 向此精土中加入不同數(shù)量的絮凝劑(硫酸鋁、氯化鋁、聚丙烯酰胺或三氯化鐵等常見的無機(jī)或有機(jī)絮凝劑) , 得到具有很好吸附、混凝作用的改性硅藻土污水處理劑。
硅藻土污水處理的原理
硅藻土表面帶有負(fù)電性, 所以對于帶正電荷的膠體態(tài)污染物來說, 它可實(shí)現(xiàn)電中和而使膠體脫穩(wěn)。但城市生活污水或綜合廢水中的膠體顆粒大多是帶負(fù)電的, 所以如用普通的硅藻土作為污水處理劑, 只能起到壓縮雙電層的作用, 而無法使膠體顆粒脫穩(wěn), 處理效果不佳。所以對硅藻土進(jìn)行各種方式的改性,使其對帶負(fù)電的膠體顆粒也能脫穩(wěn)。如采用鋁、鐵等帶正電荷的離子對其進(jìn)行表面改性, 或加入其他的絮凝劑復(fù)合制成改性硅藻土污水處理劑。對于復(fù)合其他絮凝劑制成的改性硅藻土處理劑而言, 硅藻土一方面可作為形成絮體的骨架, 改善礬花的結(jié)構(gòu), 即有助凝的作用, 使形成的絮體密實(shí)而有較好的沉降性,從而改善了一般的化學(xué)絮凝劑產(chǎn)生的礬花松散、不易下沉的狀況; 另一方面, 由于其巨大的比表面積和表面吸附性等, 脫穩(wěn)膠體極易被吸附到硅藻土上, 且附著了污染物質(zhì)的硅藻土顆粒間的相互吸附的能力也大, 所以改性硅藻土用于污水處理時(shí), 能快速形成粒度和密度較大的絮體, 且絮體的穩(wěn)定性好, 甚至當(dāng)絮體被打碎后, 還可發(fā)生再絮凝, —這是其他鋁鹽、鐵鹽等常用污水絮凝劑所無法比擬的。
硅藻土的巨大比表面、強(qiáng)大吸附性以及表面電性, 使得其在污水處理過程中, 不但能去除顆粒態(tài)和膠體態(tài)的污染物質(zhì),還能有效地去除色度和以溶解態(tài)存在的磷(導(dǎo)致富營養(yǎng)化的主要污染物之一) 和金屬離子等。特別是對于含有較高工業(yè)廢水比例的城市污水, 其可能有較大的色度和較高濃度的金屬離子, 但對于改性硅藻土處理系統(tǒng)來說, 由于其表面帶負(fù)電, 能有效地吸附去除一部分帶正電荷的金屬離子。
硅藻土用于污水處理時(shí)的工藝設(shè)備對其處理效果也有很大的影響。通常水力澄清池只用于給水處理領(lǐng)域, 而對于一般城市污水的處理, 由于污水中含有大量的有機(jī)物和微生物, 會(huì)在形成的污泥懸浮層發(fā)生厭氧反應(yīng)而產(chǎn)生氣體, 從而會(huì)破壞懸浮層的穩(wěn)定性。但最近的研究發(fā)現(xiàn), 在澄清池中增設(shè)必要的設(shè)施或方法, 使懸浮污泥層保持缺氧狀態(tài), 可有效抑制氣體的產(chǎn)生, 保證池內(nèi)形成一個(gè)穩(wěn)定的懸浮污泥層。此工藝相對于豎流式、平流式或輻流式沉淀池而言, 可大大減少用藥量和提高系統(tǒng)緩沖力。主要是因?yàn)槲勰鄳腋佑泻Y慮作用, 可截留絮體顆粒; 懸浮層中沒達(dá)到其飽和狀態(tài)的硅藻土, 還可進(jìn)一步吸附絮凝未絮凝的膠體和水中的溶解態(tài)污染物, 使藥劑的潛能大到最大限度的發(fā)揮, 從而節(jié)省藥劑的用量。當(dāng)投藥量不足或進(jìn)水水質(zhì)、水量有沖擊時(shí), 反應(yīng)器內(nèi)的懸浮層可以幫助吸附、截留水中的污染物, 起到一定的緩沖作用, 從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
二、 硅藻土污水處理技術(shù)的典型工藝及其特點(diǎn)
硅藻土處理單元對污水中SS、COD、BOD、TP 和重金屬離子等有很好的去除效果。根據(jù)該工藝, 我們在上海市曲陽污水廠進(jìn)行了中試, 系統(tǒng)的進(jìn)水水質(zhì)為: CODCr為200～ 450mg/L ,BOD5 為130～ 250mg/L,氨氮為25～ 40mg/L ,SS為150～300mg/L : 采用的停留時(shí)間為: 硅藻土處理單元為1.5h, 后續(xù)生物處理單元為2h；采用的污水處理劑為大理慶中環(huán)境工程有限公司生產(chǎn)提供的改性硅藻土。運(yùn)行結(jié)果表明: 硅藻土處理單元對于污水中COD 的去除率在70% 左右, 對BOD 的去除率在70%左右, 對SS的去除率> 90% , 對總磷的去除率>92% , 氨氮的去除率為30% 左右。而經(jīng)過后續(xù)的生物處理后出水的CODCr則都在45mg/L 以下, 氨氮的硝化率也達(dá)到60% 左右。
硅藻土處理單元的出水中各項(xiàng)污染物的濃度已較低, 達(dá)到了國家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn), 所以對于出水要求不高的地區(qū)和采用深海排放系統(tǒng)的沿海城市, 該出水可直接排放。對于出水要求較高的地區(qū), 增加一個(gè)二級(jí)的生物處理裝置即可, 考慮到一級(jí)出水中有機(jī)質(zhì)濃度已較低, 二級(jí)生物處理系統(tǒng)可采用生物膜法或氧化塘法等, 以進(jìn)一步降低水中的有機(jī)質(zhì)濃度和去除氨氮。
將改性硅藻土用于城市污水的處理是一項(xiàng)新技術(shù), 其主要的特點(diǎn)是:
(1) 硅藻土處理單元的耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng), 處理效果十分穩(wěn)定, 不易受到溫度、水質(zhì)、水量變化等的影響, 適宜含有較多有毒物質(zhì)或沖擊負(fù)荷較大的城市污水的處理。
(2) 該工藝技術(shù)先進(jìn), 所需設(shè)備少, 占地面積小, 工藝流程簡單, 操作管理方便, 可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作, 而且該工藝的建設(shè)工期短。
(3) 硅藻土藥劑的用量少, 投加量為50ppm 左右時(shí)即可達(dá)到70%左右的COD去除率, 每t污水藥劑的費(fèi)用不超過0.10元, 每t 污水的運(yùn)行費(fèi)在0.30元/m3左右。
(4) 硅藻土的脫水性能比一般的生物污泥和其它的化學(xué)污泥的要好, 可用離心法或板框壓慮機(jī)將其脫水至含水率為58%～ 60% 左右的泥餅。
(5) 硅藻土污泥的回收利用空間大, 因其是一種天然礦物,且穩(wěn)定性好, 經(jīng)適當(dāng)?shù)奶幚? 可回用到農(nóng)業(yè)、污水處理或建材等領(lǐng)域, 所以是一項(xiàng)無二次污染的技術(shù)。
三、硅藻土污水處理技術(shù)有待解決的問題
就目前國際污水處理的形式來看, 污水處理除了去除有機(jī)物外, 還要求除磷脫氮。而就上述提出的工藝來說, 雖然能達(dá)到較好的除磷效果, 但脫氮的效果不佳。所以, 應(yīng)開發(fā)出更好的組合工藝, 使系統(tǒng)兼具脫氮的功能。
硅藻土是一種利用價(jià)值較高的礦物質(zhì), 其回收利用的可能性較大, 而目前在實(shí)際工程中, 往往都將脫水污泥填埋?？紤]到硅藻土的各項(xiàng)理化性質(zhì), 及其在其它領(lǐng)域里的應(yīng)用, 應(yīng)對其回收利用的途徑作進(jìn)一步的研究, 從而實(shí)現(xiàn)污水治理的可持續(xù)發(fā)展。
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