污水處理用生物陶粒濾料的研究進展

劉冬學

污水處理用生物陶粒濾料的研究進展

劉冬學

近些年來，人們在污水處理方面的研究得到了長足的發展，生物陶粒濾料由于自身性能的原因被廣泛使用在污水處理上，但是由于生物陶粒濾料其性能的具體指標并沒有相應的國家標準。文章就生物陶粒的濾料進行研究，并且給出今后其發展的時候應該克服那些問題給予一定的意見。

污水處理；生物陶粒；研究

隨著時代的變遷以及社會的發展，環境污染問題日趨嚴重，而我們賴以生存的生活用水存在嚴重污染的問題。就目前而言，我們使用水質的水體正在發生變化，我們人類將會面臨水資源短缺以及嚴重的水污染問題。根據實際的資料表明，40%的人類都將面臨水資源短缺的現象；與此同時，地球50%的水質都遭受到了不同程度的污染，這就意味著將會有十億人喝不到干凈的水。現階段，幾乎所有的國家都在面臨著水污染治理的難題，而對于污水的回收利用以及處理與節約水資源是當今的重要問題。其中，陶粒是一種處理污水的填料，這種填料的物理與化學的穩定性能都特別適合我國的國情。下面筆者就其種類與特性和在污水中如何處理以及發展對其詳細的描述。

1　生物陶粒的性能和種類

1.1生物污泥的陶粒

生物污泥是污水處理廠處理完污水后才產生的，它具有能夠煉制成農業用肥，還可以用于綠化等優點。但是，若將其焚燒或放到海里對社會將造成再次生態污染。就目前而言，把生物污泥作為原材料可以通過磨碎、烘干、煉制等手段做成陶粒，將其代替一部分黏土用于燒成陶粒不但能保護環境還能節省黏土。

1.2頁巖類陶粒

頁巖的陶粒其經過篩選分離、破碎或者磨損成粉末，燒制而成。通過實驗，把天然的頁巖作為原料，采取了成球法和破碎法所制成的濾料，最終制成了陶粒濾料。用這些方法所制造出的陶粒濾料的孔徑以及酸堿的可溶性能等有效地為指標進行了較為細致的對比。結果顯示，這兩種方法均能夠治理出優秀的淘綠濾料。

1.3黏土的陶粒

用亞黏土、黏土等作為主要原料，經過加工的制造顆粒，燒制而成黏土陶粒。以貝巖為主要原料并且混入一定量的化工原料，采取含有紅黏土粉的煤灰，燒制多孔球形輕質的陶粒濾料。這類的陶粒強度好、化學穩定性能好，比表面積大，所有的孔隙率也大。與其他的規則濾料相比較，它具有水流的流態性能好，截留污垢的能力也很強等優點。

1.4煤矸石類的陶粒

煤矸石是我國固體廢棄物當中最大的，它所堆積和排放的面積不但給大氣與地表造成了破壞污染，還占用了很多可以耕種的土地。煤矸石所有的化學組分和黏土比較接近，它所含有碳和煤的比重偏高，在燒制過程中流失比較大。以煤矸石作為原料分別采取成球法以及破碎法進行燒制，經過慢速升溫或者快速升溫進行焙燒從而得到陶粒濾料。對其所制造出來的陶粒濾料的酸堿度、氣孔率、可溶解率等相關指標進行了比較分析。試驗結果顯示：其陶粒濾料的氣孔率隨著焙燒的溫度提升由小向大轉變，然后又慢慢下降，其中破碎法制品的氣孔率一般都要低于氣球法的氣孔率；慢速燒制氣孔的孔徑所分布的部位比快速燒制所形成的氣孔孔徑要寬很多。但是，這兩種焙燒的方式所得到的氣孔數都會隨著焙燒產生溫度的加強而加大；它們的酸堿性和可溶解率都會隨著焙燒的溫度提升而減小。在實際的生產過程中，會根據其特性、生產的成本以及產品性能的要求等確保其陶粒濾料的制造工藝。

1.5海底泥類生物陶粒

海底泥類的生物陶粒是由湖河江流沉積而形成的沙泥為原料，其中所具有的孔隙率大、材料的采購成本低和比表面積較大等特點。以湖泊底部的泥沙為原料進行試驗，得出的試驗結果表明，當東湖的淤泥和發泡組分的比值為4∶1，600 ℃預留燒制15 min，1 100 ℃左右進行焙燒12 min的時候，可以制造出性能較好的超輕生物的陶粒。

1.6粉煤灰類生物陶粒

粉煤灰類的生物陶粒是由固體的廢棄物為原料，具有化學穩定性較好、比表面積較大、其吸附性能較為良好等特點。我們以電廠粉煤灰為重要原料制造出表面較為粗糙、強度較高和比表的面積較大的生物陶粒。根據試驗結果顯示，在廢水的pH 5.5、含有鋇和鉻的粉煤灰陶粒的重量比重為1 000∶1，可以讓Cr6+的去除率達到了99%以上，并且出水符合國家所要求的排放標準。

1.7赤泥陶粒的濾料

氧化鋁生產出的廢渣是赤泥。這些赤泥堆積占用了大量的農田，還要消耗許多管理費用。對它進行水處理，進行過濾試驗。經過研究得出：只要填補一定量的硅石粉，制造出結構多孔的陶粒濾料，除去油污的效果能夠達到60%以上。

1.8硅藻土類的陶粒濾料

硅藻土是由硅藻殼與化學生物沉積所形成的沉積巖。其自身具有較強的吸附與吸水能力，具有多孔的結構，熔點較高。目前硅藻土陶粒具有兩種生產方法：免燒與焙燒法。免燒法就是把已經粉碎的硅藻土，配上氧化鈣含量多于80%的石灰以及模數是二點八的硅酸鈉中攪拌混合，經過一定的時間后成為硅藻土陶粒；如果硅藻土的成巖程度較高時就可以直接用焙燒法。以硅藻土作為原料，制造生物陶粒濾料，研究出了焙燒的溫度對于濾料的比表面積、孔隙的分布以及氣孔率等特性的影響。經過試驗結果得出，溫度在1 000 ℃左右時，可以制造出化學、物理性更為穩定的表面粗糙的陶粒濾料。

2　污水處理中生物陶粒的應用

2.1深度污水的處理

對于飲用水的深度處理大多數采用了生物活性炭的處理技術，這種活性炭有較好的吸附性，但是使用的壽命比較短，價格較為昂貴。然而，以頁巖礦石作為原料的陶粒其孔隙率較高、價格比較低廉等特征得到了廣大用戶的青睞。用生物陶粒處理自來水的濾后試驗結果顯示，這種陶粒對鋅、鎳、磷等有害物質具有較大的去除能力，并且具有良好的穩定性能，并且可以替換活性炭作為一種吸附劑。

2.2污水的預處理

現在生物的預處理是原有水處理工藝的一種創新，主要包含了生物的濾池、流化床、接觸的氧化等。在填料的表面附著生長的生物膜所吸收的有機物等物質經新陳代謝，從而讓水質得到應有的凈化。通過試驗得出，運用生物陶粒的預處理污水可以有效地除去細菌、渾濁度等大量的污染物質，并且也改進了處理后續的工藝技術。

3　對生物陶粒在污水處理當中的展望

盡管生物陶粒的濾料得到發展較快，但是為了更好地挖掘出其自身優勢，還要面臨著以下的幾個問題：①使生物陶粒的每一項性能都具有科學的依據，定制生物陶粒的濾料國家標準；②降低天然黏土以及礦物質的采集，主要以固體的廢棄物作為生物陶粒濾料的原料；③完善生物陶粒濾料的制造工藝，并且改進其各項性能數據；④對生物陶粒濾料進行較為系統的研究。

4　結語

由以上描述可知，生物陶粒的表面非常粗糙，孔隙的間隔率比較高，比表面積很大，并且自身具有的強度能夠經得起水的切剪盈利以及水流的沖洗。由于內部與表面的中孔與微孔較多，大的孔隙較少，可以讓微生物輕易地依附，同時還具有穩定的化學性等特點，使它在污水處理當中有了較為廣泛的應用。所以，要盡快對其進行更為深入的研究，改進其缺點，盡早地擺脫缺水現象，能夠盡早地使用干凈的水資源來改變現有的生活。

［1］ 馮敏，劉永德，趙繼紅. 污水處理用生物陶粒濾料的研究進展［J］. 河北化工，2009（1）：64-66.

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遼寧建筑職業學院 遼寧遼陽 111000

Research progress of bio- ceramic filter for sewage treatment

Liu Dongxue

In recent years，research on sewage treatment has been carried out，and bio-ceramic filter has been widely used in wastewater treatment. However，as there are few specific indicators in national standard of biological ceramic filter material，this paper studies the biological ceramic filter material，and gives some suggestions on the problems which may occur in the future.

sewage treatment；bio-ceramic；research

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