硅藻土在水處理中的應(yīng)用研究進(jìn)展

(重慶交通大學(xué)河海學(xué)院 重慶 400074)

城鎮(zhèn)污水處理中絮凝沉淀常使用的藥劑有鋁系和鐵系。但是鋁系絮凝劑礬花小，會(huì)使出水濁度高于原水；而鐵系絮凝劑在使用過程中會(huì)產(chǎn)生亞鐵鹽，使水體出現(xiàn)反黃和變黑現(xiàn)象。

硅藻土是一種由硅藻殼組成的白色礦物粉末，其主要化學(xué)成分為非晶質(zhì)二氧化硅。硅藻土比表面積較大、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定且表面有大量的自由羥基和締合羥基，是良好的天然吸附和催化劑載體材料[1]。硅藻土處理廢水具有低成本、簡易高效，無二次污染等特點(diǎn)，具備成為廢水處理的良好吸附劑的條件。

本文在閱讀國內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)近年來硅藻土在水處理的應(yīng)用進(jìn)行綜述，并對(duì)其應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

一、硅藻土去除水中污染物的研究進(jìn)展

(一)對(duì)磷去除效果的研究進(jìn)展。

去除水中的磷是削減水體富營養(yǎng)化，改善生態(tài)環(huán)境的一項(xiàng)重要任務(wù)。李瑞霞等采用堿改性硅藻土處理含氮磷的模擬廢水發(fā)現(xiàn)堿改性硅藻土體系對(duì)廢水中PO4 3-P的去除有沉淀作用和吸附作用，其中以沉淀作用為主。趙艷鋒等以硅藻土及硝酸鐵為原料制備了改性硅藻土，在吸附模擬含磷廢水的試驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)改性硅藻土對(duì)磷的吸附率遠(yuǎn)高于天然硅藻土。張思梅等采用改性硅藻土處理受污染開放性水體，結(jié)果表明選用改性硅藻土不僅除磷效率高，且絮體沉降性能較好，污泥產(chǎn)生量較少，出水更加清澈透明。

(二)對(duì)氨氮去除效果的研究進(jìn)展。

去除氨氮是削減水體富營養(yǎng)化，改善水質(zhì)的另一重要環(huán)節(jié)。黨康等采用硅藻土處理廢水中氨氮，發(fā)現(xiàn)硅藻土投加量、攪拌時(shí)間和廢水PH值對(duì)氨氮的去除效率的影響較大，且硅藻土適用于低濃度氨氮廢水的處理。焦玉榮等采用化學(xué)沉淀法制備了硅藻土負(fù)載型二氧化鈦納米材料，對(duì)廢水中氨氮進(jìn)行深度降解，發(fā)現(xiàn)氨氮的去除率可以高于70%。

二、硅藻土在水處理中的研究進(jìn)展

(一)對(duì)城鎮(zhèn)污水中污染物的去除效果研究

城鎮(zhèn)污水處理是我國污水處理系統(tǒng)中的重要組成部分，不同城鎮(zhèn)根據(jù)其污水特點(diǎn)選擇不同的污水處理工藝。王法理等針對(duì)城鎮(zhèn)污水的水質(zhì)、水量特性，設(shè)計(jì)了“復(fù)合A/O+硅藻精土”工藝的小型城鎮(zhèn)生活污水處理系統(tǒng)，考察其對(duì)城鎮(zhèn)生活污水的處理效果，發(fā)現(xiàn)使用該組合工藝后，污水出水水質(zhì)穩(wěn)定且達(dá)到我國《城鎮(zhèn)生活污水排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。Hua-qiang Chu[2]等研究了生物硅藻土動(dòng)態(tài)膜法處理城市污水的效果，發(fā)現(xiàn)BDDM反應(yīng)器對(duì)COD、NH4-N、TN的去除效果顯著，對(duì)懸浮物的截留能力好，且具有較好的去除效果，反應(yīng)器易反洗。

(二)對(duì)餐飲廢水中污染物的去除效果研究

餐飲廢水一般為膠體狀態(tài)，擁有吸附作用的硅藻土則可以成為處理餐飲廢水的一種比較好的混凝吸附劑[3]。陳旭等將天然硅藻土進(jìn)行改性，將制得的改性硅藻土輔以微波方法處理餐飲廢水。結(jié)果表明，在最適投加量和pH值且接受微波輔助之后，COD去除率為88.54%，總磷去除率為92.09%。

(三)對(duì)染料廢水中污染物的去除效果研究

在我國，染料和印染工廠每年約產(chǎn)生6～7億噸廢水[4]。染料廢水具有色度深、成分復(fù)雜、毒性大的特點(diǎn)，難于降解處理。喬楠等利用改性硅藻土負(fù)載混合微生物協(xié)同處理染料廢水，廢水的色度去除率達(dá)到70%，COD去除率達(dá)到63.82%，該方法克服白腐菌只對(duì)染料廢水色度降解率高和好氧反硝化菌只對(duì)染料廢COD降解率高的弊端，擴(kuò)大了硅藻土和生物水處理技術(shù)的應(yīng)用范圍。

(四)對(duì)造紙廢水中污染物的去除效果研究

根據(jù)中國造紙協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)，2018年全國紙漿生產(chǎn)總量7100萬噸，生產(chǎn)廢紙漿合計(jì)約5500萬噸[5]。造紙廢水的特征是CODcr和SS參數(shù)較高，可生化性差。丁紹峰等研究了不同非金屬礦物粉體對(duì)減少廢水污染負(fù)荷的作用，發(fā)現(xiàn)硅藻土對(duì)造紙廢水處理效果較好，色度去除75%，總氮去除69.9%，氨氮去除86.5%。

三、結(jié)論與展望

(一)結(jié)論

應(yīng)用改性硅藻土處理各類污水的研究中發(fā)現(xiàn)，通過在傳統(tǒng)污水處理工藝的基礎(chǔ)上投加水處理劑，污水中磷、氨氮可以得到有效去除。而且污水處理廠通過與不同二級(jí)生化處理工藝聯(lián)用，排放的污水水質(zhì)指標(biāo)能達(dá)到GB18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的要求，有效實(shí)現(xiàn)污水水質(zhì)提標(biāo)。其次投加成本便宜的硅藻土絮凝劑能處理在餐飲、染料、造紙等行業(yè)產(chǎn)生的工業(yè)廢水，在環(huán)境友好的同時(shí)可保證企業(yè)廢水排放達(dá)到國家生態(tài)環(huán)境部要求。

(二)展望

1.投加硅藻土在污水處理廠中的運(yùn)行效果較好，筆者認(rèn)為以硅藻土對(duì)水中氮、磷去除效果顯著，故能否將硅藻土運(yùn)用于由氮、磷超標(biāo)引起的黑臭水體治理中。可以對(duì)污水處理反應(yīng)器進(jìn)行深化研究，探討能使絮凝效果和吸附效果最佳的水力條件。

2.有必要對(duì)硅藻土的絮凝及吸附機(jī)理開展研究，明確其針對(duì)不同種類污染物的去除機(jī)制，對(duì)于開發(fā)新型、高效的硅藻土改性水處理劑意義重大。