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摘要：石材加工过程中，石板锯解、冷却剂添加和固化剂残留等工艺会产生大量的石材污水。污水中含有大量石粉以及冷却剂和固化剂，直接排放对环境污染严重，需要根据国家排放标准进行处理，达标后排放。本文通过对国内外石材污水处理方法的研究出发，对我国的石材处理现状进行分析，阐述了常见石材絮凝剂的作用原理，希望对石材污水处理技术的发展具有促进作用。
关键词：石材污水;处理现状;絮凝机理
中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：（2020）-14-344
1国内外石材污水处理方法
污水处理工艺就是对城市生活污水和工业废水的各种经济、合理、科学、行之有效的工艺方法[1]。石材行业的污水处理主要是将水中的石粉、冷却剂和固化剂去除达到国家规定的排放标准。目前运用比较广泛的有物理处理法、化学处理法、物理化学处理法和生物处理法四种方法
1.1物理处理方法
物理法污水处理是指采用物理或机械分离对污水进行处理，常用的方法有：过滤、沉淀、离心分离、上浮、隔油和离心分离。常用处理设备有：离心机、污泥脱水机、曝气机、气浮机等[2]。该处理方法设施简易、费用较低，通常与其他处理方式结合使用[3]。
1.2化学处理方法
化学处理法是通过化学反应和传质作用来分离、去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物或将其转化为无害物质的废水处理法。以投加药剂产生化学反应为基础的处理单元有混凝、中和、氧化还原等;以传质作用为基础的处理单元有萃取、汽提、吹脱、吸附、离子交换以及电渗吸和反渗透等[4]。化学处理法有臭氧化处理法、电解处理法、化学沉淀处理法、混凝处理法、氧化处理法、中和处理法等。其水处理效果好，但是能耗大，成本高，不适合处理水量大和浓度相对低的化工废水[5]。
1.3物理化学处理方法
物理化学法是利用物理作用和化学反应综合过程处理污水的系统或指单项的物理操作和化学单元过程的污水处理方法。常用方法有离子交换、吸附电渗析等，该方法主要针对污水中的重金属和有毒物质[6]。
1.4生物处理方法
污水处理的生物法，就是利用微生物新陈代谢功能，使污水中呈溶解和胶体HYPERLINK"https：//baike.baidu.com/item/%E8%83%B6%E4%BD%93/440593"＼t"_blank"状态的有机污染物被降解并转化为无害的物质，使污水得以净化。主要有活性污泥法、生物膜法、自然生物处理法等[7]。生物处理法主要应用于处理有机物含量丰富的污水。
2 我国石材污水处理现状
2.1传统处理方法
中小型石材加工企业，在企业初期选择污水处理设备时，通常选择费用较低、处理较为简单的传统处理方式;为节省投资成本，采用高成本的综合污水处理系统的企业较少。传统处理方法只是通过几个沉淀池对污水进行简单的沉降，污水处理效果较差、且占地面积大，污水处理效率低，处理不完全等特点。
2.2综合处理方法
综合处理方法配备多种专业设备，采用相对复杂的处理工艺，对石材污水进行彻底有效的净化处理。将石材加工车间排放出来的污水经汇流至污水池，通过液压泵送到净化塔，同时，药液池装置把沉淀剂与自来水按比例配制好后也定量注入净化塔和清水塔。净化塔内的污水因药液的化学絮凝作用而发生聚合加速沉淀，悬浮液在净化塔内分成上下两层，注入污水的同时，迫使上层清水溢流到清水塔，而下层泥浆间歇排放到泥浆池。清水塔内的清水经二次沉淀后流回车间循环使用，而塔底沉淀的泥浆则排放到泥浆池[8]。
3 石材污水絮凝剂及作用原理
3.1絮凝作用
絮凝作用主要是在体系中加入高分子絮凝剂，高分子絮凝剂通过自身的极性基或离子基团与质点形成氢键或离子对，加之范德华力而吸附于质点表面，在质点间进行桥连形成体积庞大的絮状沉淀而与水溶液分离。絮凝作用的特点是絮凝剂用量少，体积增大的速度快，形成絮凝体的速度快，絮凝效率高。絮凝作用是溶胶粒子之间由于吸引势能超过排斥势能，分散胶粒群聚成絮凝物析出的过程[9]。絮凝作用的机理主要有压缩双电层、吸附电中和、吸附桥架和网捕卷扫四种。
3.2絮凝机理
当絮凝剂投量足够大，金属盐絮凝剂产生大量不定形的盐或铁盐氢氧化物沉淀将水中颗粒物包裹，此时网捕卷扫发挥主要作用。高分子聚合物在静电引力、范德华力和氢键力等作用下，通过活性部位与未达完全脱稳的胶粒和细微悬浮物等发生连接作用，从而发挥吸附架桥作用。在絮凝过程中，絮凝效果的产生并不是在单一絮凝机理条件下形成的，而是以某一种絮凝机理为主导，因而在不同絮凝机理条件下所形成的絮体物化特性，如二维或三维分形维数、比表面积和絮体成长过程等会存在较大差异性，电性中和机理为主导形成的絮体较网捕卷扫机理为主导形成的絮体更加密实、分形维数大且比表面积更高，随着絮凝剂投量的增加，絮凝条件从电性中和逐渐向网捕卷扫过渡，FI指数逐渐降低[10、11]。
3.3影响絮凝的因素
絮凝作用受溶胶浓度、温度、电解质性质（如交换性阳离子的价数、水化度和阴离子种类）等因素的影响。根据絮凝速度不同，可分为慢絮凝区和快絮凝区。根据絮凝速度与电解质性质的关系，可分为只受动电电位影响的非专性絮凝和与电解质性质有关的专性絮凝。带有相反电荷的胶体物质的相互作用也可引起絮凝作用，如高岭石在低pH值时，带正电荷的边面可与邻近的带负电荷的基面相吸引而发生絮凝[9]。
4 结语
随着石材行业的快速发展和对环境生态的重视，对石材污水的综合治理必将成为未来的发展趋势，对石材污水中石粉、冷却剂和固化剂的高效处理也是石材污水处理的关键所在，探索出絮凝的最优条件也是目前石材污水研究的重要方向。本文对国内外石材污水处理方法和石材絮凝作用阐释，希望对石材污水处理技术的改进提供参考和思路。
参考文献
[1]《環境科学大辞典》编委会. 环境科学大辞典（修订版）[M]. 中国环境科学出版社， 2008.
[2]曾科.《污水处理厂设计与运行》：化学工业出版社，2001
[3]高永岗. 中小型石材企业污水处理系统研究及其沉淀池设计[D].山东大学，2017.
[4]污水化学处理法.中国污水处理工程网
[5]化学方法处理化工废水 .中国污水处理工程网.2009
[6]环境工程名词术语（HJ2016-2012）
[7]吴俊奇，曹秀芹，冯萃敏.给水排水工程（第3版）：中国水利水电出版社，2015.05：433-437
[8]杨庆华. 石材加工污水塔式分离净化与循环利用系统的设计[D].山东大学，2011.
[9]农业大词典编辑委员会.农业大词典.北京：中国农业出版社，1998
[10]邬艳，杨艳玲，李星，周志伟，王伟强，苏兆阳. 三种常见混凝机理为主导条件下絮体特性研究[J]. 中国环境科学，2014，34（01）：150-155.
[11]王保栋. 河口细颗粒泥沙的絮凝作用[J]. 黄渤海海洋，1994，（01）：71-76.
关键词：石材污水;处理现状;絮凝机理
中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：（2020）-14-344
1国内外石材污水处理方法
污水处理工艺就是对城市生活污水和工业废水的各种经济、合理、科学、行之有效的工艺方法[1]。石材行业的污水处理主要是将水中的石粉、冷却剂和固化剂去除达到国家规定的排放标准。目前运用比较广泛的有物理处理法、化学处理法、物理化学处理法和生物处理法四种方法
1.1物理处理方法
物理法污水处理是指采用物理或机械分离对污水进行处理，常用的方法有：过滤、沉淀、离心分离、上浮、隔油和离心分离。常用处理设备有：离心机、污泥脱水机、曝气机、气浮机等[2]。该处理方法设施简易、费用较低，通常与其他处理方式结合使用[3]。
1.2化学处理方法
化学处理法是通过化学反应和传质作用来分离、去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物或将其转化为无害物质的废水处理法。以投加药剂产生化学反应为基础的处理单元有混凝、中和、氧化还原等;以传质作用为基础的处理单元有萃取、汽提、吹脱、吸附、离子交换以及电渗吸和反渗透等[4]。化学处理法有臭氧化处理法、电解处理法、化学沉淀处理法、混凝处理法、氧化处理法、中和处理法等。其水处理效果好，但是能耗大，成本高，不适合处理水量大和浓度相对低的化工废水[5]。
1.3物理化学处理方法
物理化学法是利用物理作用和化学反应综合过程处理污水的系统或指单项的物理操作和化学单元过程的污水处理方法。常用方法有离子交换、吸附电渗析等，该方法主要针对污水中的重金属和有毒物质[6]。
1.4生物处理方法
污水处理的生物法，就是利用微生物新陈代谢功能，使污水中呈溶解和胶体HYPERLINK"https：//baike.baidu.com/item/%E8%83%B6%E4%BD%93/440593"＼t"_blank"状态的有机污染物被降解并转化为无害的物质，使污水得以净化。主要有活性污泥法、生物膜法、自然生物处理法等[7]。生物处理法主要应用于处理有机物含量丰富的污水。
2 我国石材污水处理现状
2.1传统处理方法
中小型石材加工企业，在企业初期选择污水处理设备时，通常选择费用较低、处理较为简单的传统处理方式;为节省投资成本，采用高成本的综合污水处理系统的企业较少。传统处理方法只是通过几个沉淀池对污水进行简单的沉降，污水处理效果较差、且占地面积大，污水处理效率低，处理不完全等特点。
2.2综合处理方法
综合处理方法配备多种专业设备，采用相对复杂的处理工艺，对石材污水进行彻底有效的净化处理。将石材加工车间排放出来的污水经汇流至污水池，通过液压泵送到净化塔，同时，药液池装置把沉淀剂与自来水按比例配制好后也定量注入净化塔和清水塔。净化塔内的污水因药液的化学絮凝作用而发生聚合加速沉淀，悬浮液在净化塔内分成上下两层，注入污水的同时，迫使上层清水溢流到清水塔，而下层泥浆间歇排放到泥浆池。清水塔内的清水经二次沉淀后流回车间循环使用，而塔底沉淀的泥浆则排放到泥浆池[8]。
3 石材污水絮凝剂及作用原理
3.1絮凝作用
絮凝作用主要是在体系中加入高分子絮凝剂，高分子絮凝剂通过自身的极性基或离子基团与质点形成氢键或离子对，加之范德华力而吸附于质点表面，在质点间进行桥连形成体积庞大的絮状沉淀而与水溶液分离。絮凝作用的特点是絮凝剂用量少，体积增大的速度快，形成絮凝体的速度快，絮凝效率高。絮凝作用是溶胶粒子之间由于吸引势能超过排斥势能，分散胶粒群聚成絮凝物析出的过程[9]。絮凝作用的机理主要有压缩双电层、吸附电中和、吸附桥架和网捕卷扫四种。
3.2絮凝机理
当絮凝剂投量足够大，金属盐絮凝剂产生大量不定形的盐或铁盐氢氧化物沉淀将水中颗粒物包裹，此时网捕卷扫发挥主要作用。高分子聚合物在静电引力、范德华力和氢键力等作用下，通过活性部位与未达完全脱稳的胶粒和细微悬浮物等发生连接作用，从而发挥吸附架桥作用。在絮凝过程中，絮凝效果的产生并不是在单一絮凝机理条件下形成的，而是以某一种絮凝机理为主导，因而在不同絮凝机理条件下所形成的絮体物化特性，如二维或三维分形维数、比表面积和絮体成长过程等会存在较大差异性，电性中和机理为主导形成的絮体较网捕卷扫机理为主导形成的絮体更加密实、分形维数大且比表面积更高，随着絮凝剂投量的增加，絮凝条件从电性中和逐渐向网捕卷扫过渡，FI指数逐渐降低[10、11]。
3.3影响絮凝的因素
絮凝作用受溶胶浓度、温度、电解质性质（如交换性阳离子的价数、水化度和阴离子种类）等因素的影响。根据絮凝速度不同，可分为慢絮凝区和快絮凝区。根据絮凝速度与电解质性质的关系，可分为只受动电电位影响的非专性絮凝和与电解质性质有关的专性絮凝。带有相反电荷的胶体物质的相互作用也可引起絮凝作用，如高岭石在低pH值时，带正电荷的边面可与邻近的带负电荷的基面相吸引而发生絮凝[9]。
4 结语
随着石材行业的快速发展和对环境生态的重视，对石材污水的综合治理必将成为未来的发展趋势，对石材污水中石粉、冷却剂和固化剂的高效处理也是石材污水处理的关键所在，探索出絮凝的最优条件也是目前石材污水研究的重要方向。本文对国内外石材污水处理方法和石材絮凝作用阐释，希望对石材污水处理技术的改进提供参考和思路。
参考文献
[1]《環境科学大辞典》编委会. 环境科学大辞典（修订版）[M]. 中国环境科学出版社， 2008.
[2]曾科.《污水处理厂设计与运行》：化学工业出版社，2001
[3]高永岗. 中小型石材企业污水处理系统研究及其沉淀池设计[D].山东大学，2017.
[4]污水化学处理法.中国污水处理工程网
[5]化学方法处理化工废水 .中国污水处理工程网.2009
[6]环境工程名词术语（HJ2016-2012）
[7]吴俊奇，曹秀芹，冯萃敏.给水排水工程（第3版）：中国水利水电出版社，2015.05：433-437
[8]杨庆华. 石材加工污水塔式分离净化与循环利用系统的设计[D].山东大学，2011.
[9]农业大词典编辑委员会.农业大词典.北京：中国农业出版社，1998
[10]邬艳，杨艳玲，李星，周志伟，王伟强，苏兆阳. 三种常见混凝机理为主导条件下絮体特性研究[J]. 中国环境科学，2014，34（01）：150-155.
[11]王保栋. 河口细颗粒泥沙的絮凝作用[J]. 黄渤海海洋，1994，（01）：71-76.