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摘要：加强污水处理中硅藻土的应用的研究是十分必要的。本文作者结合多年来的工作经验，对污水处理中硅藻土的应用进行了研究，具有重要的参考意义。
关键词:硅藻土 污水处理剂
中图分类号：U664.9+2 文献标识码：A 文章编号：
对硅藻土的认识和利用始于1863年德国的汉诺威，最初用于吸收硝化甘油，经过十九世纪后30年的努力，硅藻土在工业上用于过滤的技术才基本成熟，进入20世纪，西方的主要硅藻土生产国美国、德国、法国、丹麦等的硅藻土工业稳定而持续发展，到了50年代，产品品种己相当丰富，应用遍及经济和生活各领域，用于过滤，保温材料，填料和催化剂载体等领域的产品结构已基本定型，产品总量达100万吨，在随后的年代里，硅藻土工业随世界经济发展而继续发展。到1975年总产量达140万吨，1984年为152万吨，1988年达186万吨。进入90年代初中期，总产量有所回落，在145万吨到160万吨之间波动。近年来，硅藻土由于其特殊的结构特征和吸附性能在环境保护方面得到了开发和利用，尤其是应用于处理工业废水上。国内外专家学者就硅藻土在污水处理中的应用开展了广泛的研究，得出了很多重要数据和理论，并将这些理论应用于实践当中，取得了很多重要的实用价值。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SiO2,并含有少量的AL2O
3、Fe2O3、CaO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SiO2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SiO2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 硅藻土在水处理方面的应用
硅藻土用于污水处理的研究大致开始于 20 世纪初 .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 .利用硅藻土独特的理化性质处理生产废水和生活污水 ,具有很好的环境效益和经济效益 .
2 .1 硅藻土用作助滤剂
硅藻土用作助滤剂有其优越的性能 ,而且硅藻土本身较强的吸附能力也大大的提升了其过滤质量 .美国是硅藻土的最大生产国 ,年产量近 70万 t ,其产量的 64% 用于水处理中的过滤 ,硅藻土助滤剂比传统的助滤剂过滤速度快 ,滤后滤液纯度高 .目前 ,硅藻土助滤剂已被应用于污水处理中 ,如化工、造纸、制药等工业污水的过滤 .近年来波兰利用硅藻土清除水面和污水中的农药取得了良好的效果 ,如对三种有机氯农药和两种有机磷农药的清除率达到 95%～98% .近年来 ,我国硅藻土助滤剂工业发展也很快 ,由 70 年代末 2 条简易生产线发展到 70 多条 ,年生产能力 10 万 t 左右 .硅藻土助滤剂的生产成本、过滤效果和生产率均高于同类产品 ,因此 ,美国、日本等国的使用率均在 60% 以上 ,我国由于硅藻土助滤剂的生产能力、回收等方面的原因 ,使用率较低 .目前 ,存在的主要问题是硅藻土助滤剂的回收利用困难 ,造成二次污染。
2 .2 硅藻土处理印染废水
纺织印染、造纸、塑料、皮革及金属等工业每年都产生大量的有色污水 ,其中纺织企业印染废水的处理是环保行业的焦点 .有色废水中的染料毒性强、降解难 ,某些染料降解后也会产生致癌和有毒物质 ,因此 ,不能单纯依靠生化或物化等方法 ,吸附法作为一种有力的手段正渐渐受到重视 .采用染料吸附法研究了浙江和吉林产硅藻土对染料的吸附等温线 ,结果表明硅藻土吸附性质与其结构、孔分布、表面电位及 pH 有关 ,当 pH 为 13 时 ,吸附量最大 ,吸附等温方程式符合 Freundlich方程 .彭书传用活化后的硅藻土制成的复合净水剂对印染废水进行了处理 ,此法具有费用低廉、脱色效果好、COD 去除率高等特点 .
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機理还不清楚,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。
4 结语
(1)物化法处理城市污水是一项适合中国国情的技术,也是一项适合我国城市污水特征的技术。硅藻土污水处理技术是一项物化的污水处理方法,其技术的关键是高效硅藻土污水处理剂的生产。采用专用澄清池,可使该技术达到更好的污水处理效果。
(2)硅藻土具有比表面积大、表面电性、化学稳定性好等各项优异的理化性质。历时20年的研究表明:经过提纯、改性、活化、扩容的硅藻土,是一种优良的污水处理剂。
(3)用硅藻土污水处理剂处理废水 ,后续深度处理效果最佳。采用与聚合氯化铝以及其他方法合用效果更好。
参考文献
[1] 于澜 ,包亚芳 .硅藻土在污水处理中的应用[J].中国矿业,2003,11(2).
[2] 郑水林 ,王庆中 .改性硅藻精土在污水处 理 中 的 应 用 [J].非 金 属 矿 ,2003,23( 4 ) .
关键词:硅藻土 污水处理剂
中图分类号：U664.9+2 文献标识码：A 文章编号：
对硅藻土的认识和利用始于1863年德国的汉诺威，最初用于吸收硝化甘油，经过十九世纪后30年的努力，硅藻土在工业上用于过滤的技术才基本成熟，进入20世纪，西方的主要硅藻土生产国美国、德国、法国、丹麦等的硅藻土工业稳定而持续发展，到了50年代，产品品种己相当丰富，应用遍及经济和生活各领域，用于过滤，保温材料，填料和催化剂载体等领域的产品结构已基本定型，产品总量达100万吨，在随后的年代里，硅藻土工业随世界经济发展而继续发展。到1975年总产量达140万吨，1984年为152万吨，1988年达186万吨。进入90年代初中期，总产量有所回落，在145万吨到160万吨之间波动。近年来，硅藻土由于其特殊的结构特征和吸附性能在环境保护方面得到了开发和利用，尤其是应用于处理工业废水上。国内外专家学者就硅藻土在污水处理中的应用开展了广泛的研究，得出了很多重要数据和理论，并将这些理论应用于实践当中，取得了很多重要的实用价值。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SiO2,并含有少量的AL2O
3、Fe2O3、CaO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SiO2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SiO2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 硅藻土在水处理方面的应用
硅藻土用于污水处理的研究大致开始于 20 世纪初 .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 .利用硅藻土独特的理化性质处理生产废水和生活污水 ,具有很好的环境效益和经济效益 .
2 .1 硅藻土用作助滤剂
硅藻土用作助滤剂有其优越的性能 ,而且硅藻土本身较强的吸附能力也大大的提升了其过滤质量 .美国是硅藻土的最大生产国 ,年产量近 70万 t ,其产量的 64% 用于水处理中的过滤 ,硅藻土助滤剂比传统的助滤剂过滤速度快 ,滤后滤液纯度高 .目前 ,硅藻土助滤剂已被应用于污水处理中 ,如化工、造纸、制药等工业污水的过滤 .近年来波兰利用硅藻土清除水面和污水中的农药取得了良好的效果 ,如对三种有机氯农药和两种有机磷农药的清除率达到 95%～98% .近年来 ,我国硅藻土助滤剂工业发展也很快 ,由 70 年代末 2 条简易生产线发展到 70 多条 ,年生产能力 10 万 t 左右 .硅藻土助滤剂的生产成本、过滤效果和生产率均高于同类产品 ,因此 ,美国、日本等国的使用率均在 60% 以上 ,我国由于硅藻土助滤剂的生产能力、回收等方面的原因 ,使用率较低 .目前 ,存在的主要问题是硅藻土助滤剂的回收利用困难 ,造成二次污染。
2 .2 硅藻土处理印染废水
纺织印染、造纸、塑料、皮革及金属等工业每年都产生大量的有色污水 ,其中纺织企业印染废水的处理是环保行业的焦点 .有色废水中的染料毒性强、降解难 ,某些染料降解后也会产生致癌和有毒物质 ,因此 ,不能单纯依靠生化或物化等方法 ,吸附法作为一种有力的手段正渐渐受到重视 .采用染料吸附法研究了浙江和吉林产硅藻土对染料的吸附等温线 ,结果表明硅藻土吸附性质与其结构、孔分布、表面电位及 pH 有关 ,当 pH 为 13 时 ,吸附量最大 ,吸附等温方程式符合 Freundlich方程 .彭书传用活化后的硅藻土制成的复合净水剂对印染废水进行了处理 ,此法具有费用低廉、脱色效果好、COD 去除率高等特点 .
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機理还不清楚,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。
4 结语
(1)物化法处理城市污水是一项适合中国国情的技术,也是一项适合我国城市污水特征的技术。硅藻土污水处理技术是一项物化的污水处理方法,其技术的关键是高效硅藻土污水处理剂的生产。采用专用澄清池,可使该技术达到更好的污水处理效果。
(2)硅藻土具有比表面积大、表面电性、化学稳定性好等各项优异的理化性质。历时20年的研究表明:经过提纯、改性、活化、扩容的硅藻土,是一种优良的污水处理剂。
(3)用硅藻土污水处理剂处理废水 ,后续深度处理效果最佳。采用与聚合氯化铝以及其他方法合用效果更好。
参考文献
[1] 于澜 ,包亚芳 .硅藻土在污水处理中的应用[J].中国矿业,2003,11(2).
[2] 郑水林 ,王庆中 .改性硅藻精土在污水处 理 中 的 应 用 [J].非 金 属 矿 ,2003,23( 4 ) .