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          硅藻土在污水處理當中的應用

          2015-3-9 9:30:17點擊:
              硅藻土經過提純、改性、活化和擴容可以作污水處理劑。硅藻土作污水處理劑, 在技術上、經濟上都可行, 有良好的推廣應用前景。本文分析了目前城市污水的水質、水量等特點, 并以此提出適合中國國情的污水處理技術。硅藻土處理城市污水技術是一項物化法污水處理技術, 高效的改性硅藻土污水處理劑是該技術的關鍵, 在此基礎上配合合理的工藝流程和工藝設施, 該技術可實現高效、穩定而又廉價地處理城市污水的目的。但由于這是一項新技術, 在理論和實際工程應用上都還存在一些問題有待解決。
              工業廢水和城市生活污水的排放, 造成了嚴重的環境污染。 因此, 廢水和污水的處理一直都成為熱點問題。在綜合治理方面,利用硅藻土處理工業廢水或生產飲用水的技術已有將近20 年的研究歷史 , 且據查, 早在1915 年就有人把硅藻土用于小型水處理裝置, 生產飲用水。在國外, 把硅藻土污水處理劑作為助濾劑的一個品種來生產和應用, 包括飲用水、游泳池水、浴室用水、溫泉、工業用水、鍋爐循環水、工業廢水的過濾和處理等。但在國內,將硅藻土用于處理城市污水是近幾年才發展起來的。特別是對一些含有較高比例工業廢水的城市綜合廢水的處理, 硅藻土處理技術以其獨特的特征而受到業內人士的重視,有廣闊的發展前景。
             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, 需對硅藻原土進行提純、活化、擴容和改性等處理。對硅藻土進行一定的酸、熱等活化、擴容處理, 可改善硅藻土的一些表面性質, 從而提高污水處理的效果。彭書傳通過利用等量的酸活化、熱活化及未經活化的硅藻土制成的復合凈水劑處理印染廢水的對比實驗表明, 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, 可制成適合不同性質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, 又擴大了其應用范圍。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, 再根據不同的污水類型和水質特征, 向此精土中加入不同數量的絮凝劑(硫酸鋁、氯化鋁、聚丙烯酰胺或三氯化鐵等常見的無機或有機絮凝劑) , 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

              硅藻土表面帶有負電性, 所以對于帶正電荷的膠體態污染物來說, 它可實現電中和而使膠體脫穩。但城市生活污水或綜合廢水中的膠體顆粒大多是帶負電的, 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, 處理效果不佳。所以對硅藻土進行各種方式的改性,使其對帶負電的膠體顆粒也能脫穩。如采用鋁、鐵等帶正電荷的離子對其進行表面改性, 或加入其他的絮凝劑復合制成改性硅藻土污水處理劑。對于復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, 改善礬花的結構, 即有助凝的作用, 使形成的絮體密實而有較好的沉降性,從而改善了一般的化學絮凝劑產生的礬花松散、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, 脫穩膠體極易被吸附到硅藻土上, 且附著了污染物質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, 能快速形成粒度和密度較大的絮體, 且絮體的穩定性好, 甚至當絮體被打碎后, 還可發生再絮凝, —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, 不但能去除顆粒態和膠體態的污染物質,還能有效地去除色度和以溶解態存在的磷(導致富營養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來說, 由于其表面帶負電, 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的工藝設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物和微生物, 會在形成的污泥懸浮層發生厭氧反應而產生氣體, 從而會破壞懸浮層的穩定性。但最近的研究發現, 在澄清池中增設必要的設施或方法, 使懸浮污泥層保持缺氧狀態, 可有效抑制氣體的產生, 保證池內形成一個穩定的懸浮污泥層。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緩沖力。主要是因為污泥懸浮層有篩慮作用, 可截留絮體顆粒; 懸浮層中沒達到其飽和狀態的硅藻土, 還可進一步吸附絮凝未絮凝的膠體和水中的溶解態污染物, 使藥劑的潛能大到最大限度的發揮, 從而節省藥劑的用量。當投藥量不足或進水水質、水量有沖擊時, 反應器內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, 從而提高系統的穩定性。

              二、 硅藻土污水處理技術的典型工藝及其特點

              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。根據該工藝, 我們在上海市曲陽污水廠進行了中試, 系統的進水水質為: CODCr為200~ 450mg/L ,BOD5 為130~ 250mg/L,氨氮為25~ 40mg/L ,SS為150~300mg/L : 采用的停留時間為: 硅藻土處理單元為1.5h, 后續生物處理單元為2h;采用的污水處理劑為大理慶中環境工程有限公司生產提供的改性硅藻土。運行結果表明: 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。而經過后續的生物處理后出水的CODCr則都在45mg/L 以下, 氨氮的硝化率也達到60% 左右。
               硅藻土處理單元的出水中各項污染物的濃度已較低, 達到了國家二級排放標準, 所以對于出水要求不高的地區和采用深海排放系統的沿海城市, 該出水可直接排放。對于出水要求較高的地區, 增加一個二級的生物處理裝置即可, 考慮到一級出水中有機質濃度已較低, 二級生物處理系統可采用生物膜法或氧化塘法等, 以進一步降低水中的有機質濃度和去除氨氮。
              將改性硅藻土用于城市污水的處理是一項新技術, 其主要的特點是:

            (1) 硅藻土處理單元的耐沖擊負荷能力強, 處理效果十分穩定, 不易受到溫度、水質、水量變化等的影響, 適宜含有較多有毒物質或沖擊負荷較大的城市污水的處理。
            (2) 該工藝技術先進, 所需設備少, 占地面積小, 工藝流程簡單, 操作管理方便, 可實現自動化操作, 而且該工藝的建設工期短。
            (3) 硅藻土藥劑的用量少, 投加量為50ppm 左右時即可達到70%左右的COD去除率, 每t污水藥劑的費用不超過0.10元, 每t 污水的運行費在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污泥的要好, 可用離心法或板框壓慮機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,且穩定性好, 經適當的處理, 可回用到農業、污水處理或建材等領域, 所以是一項無二次污染的技術。

              三、硅藻土污水處理技術有待解決的問題
              就目前國際污水處理的形式來看, 污水處理除了去除有機物外, 還要求除磷脫氮。而就上述提出的工藝來說, 雖然能達到較好的除磷效果, 但脫氮的效果不佳。所以, 應開發出更好的組合工藝, 使系統兼具脫氮的功能。
              硅藻土是一種利用價值較高的礦物質, 其回收利用的可能性較大, 而目前在實際工程中, 往往都將脫水污泥填埋?紤]到硅藻土的各項理化性質, 及其在其它領域里的應用, 應對其回收利用的途徑作進一步的研究, 從而實現污水治理的可持續發展。


           


           
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