硅藻土在城市污水和工业废水处理中的应用 5页

第"&卷!第"期安全与环境工程2D.$"&!(D$"!!!!!!!!!!!!!"&!#年!!#月X3T0IU34/=4W?1D4>04I3.=4A?4001?4A,31$!"&!#硅藻土在城市污水和工业废水处理中的应用周海妙!!解庆林!!"!陈南春#!詹!峰#"!$桂林理工大学环境科学与工程学院#广西桂林:%!&&%$"$贺州学院#广西贺州:%"<&&$#$桂林理工大学材料科学与工程学院#有色金属及材料加工新技术教育部重点实验室#广西桂林:%!&&%%摘!要!硅藻土是由硅藻及其他微生物的硅质遗骸组成的生物硅质岩#具有巨大的比表面积和强大的表面吸附性能$硅藻土特殊的架构特征"分子筛功能使其在废水处理领域表现出越来越广泛的应用前景$本文介绍了硅藻土的物理化学性质#重点对硅藻土和改性硅藻土在城市污水"工业废水尤其是含重金属废水以及垃圾渗滤液中污染物的去除中的应用进行了研究#认为硅藻土作为一种新型的天然微孔材料#具有来源广泛"污水处理效果好等特点#并对硅藻土的改性方法和应用前景进行了展望$关键词!改性硅藻土%城市污水%重金属%工业废水%垃圾渗滤液%废水处理中图分类号!6'&#$:!!!文献标识码!+!!!文章编号!!8'!;!::8&"&!#'&";&&'';&:5"$"A+1;'-+4'+57857>#3("+1B+#3'-+3'(!#6K=j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成的沉积矿$硅藻土的物质组分主要是硅质和铝质#其化学成分主要是X?)&X?)通常占<&`以&!引!言""上#最高可达9%`'#并含有少量+."@0"")#")#硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩#是一种H3)",A)"^")"(3")"7"):和有机质$优质硅藻硅藻遗体沉积物#主要由硅藻类遗骸经硅化固结而土的氧化铁含量一般为!`"!$:`#氧化铝含量为收稿日期("&!";&:;!&!!修回日期!"&!";&';"'基金项目(国家自然科学基金项目&%&<8"&&#'%广西自然科学基金项目&&:%"&!"#&:!!"&&!;"+:'作者简介(周海妙&!9<8!'#女#硕士研究生#主要研究方向为水污染控制$=;>3?.(F3?>?3D$!9<8!!8#$CD>n!'A)S时#处细微的颗粒变大#再加上其自身的絮凝作用#迅速"理出水的E(为!#"!8>A)S"H)]为!""""H1高效地去除废水中的细微悬浮物#具有沉降速度快">A)S"(Q[为&$:""$8>A)S"E7为&$""&$9%;(污泥体积小"易分离"可降低废水处理的综合成本等>A)S$+",优点$另外#硅藻土通过适当改性#不仅能吸附废另外#也有研究者采用硅藻土[Y?DLIU1生物滤水中难降解有机物"降低废水中H)]"Y)]和氨H1池的工艺来处理城市污水#并取得了较好的效果$氮的浓度#而且还能吸附废水中的重金属离子#如+!:,如刘雯婷采用混凝反应器&加入硅藻土'[沉淀#["H-"["P4"["7J"[等+#"8,$可见#硅藻土和改@0池[Y?DLIU1生物滤池处理城市污水#在混凝反应器性硅藻土在废水处理领域具有广泛的应用前景$[中#污水的H)]去除率为#%$'`"(Q去除率H1%;(为"9$9`"XX去除率为:8$"`%在经过Y?DLIU1生!!硅藻土在城市污水处理中的应用物滤池后#出水H)]的去除率稳定在<&`左右#H1出水浓度在:&>A)S以下#(Q[的去除率为%;(硅藻土作为廉价过滤介质#在城市污水处理过9&`左右#出水浓度在:>A)S以下%试验结果表明程中#一方面作为絮凝剂#另一方面作为硝化细菌等采用该组合工艺处理城市污水是可行的#出水达到+'#<,生物膜的载体#发挥接触过滤的作用#进一步强了回用水质的要求$化了硅藻土的吸附功能$在城市污水处理系统中加+))工艺与硅藻土组合"硅藻土复合生物反应入硅藻土#不仅可以提高城市污水原有处理系统的器和硅藻土[Y?DLIU1生物滤池处理城市污水#都是处理效率和耐冲击能力#保证处理设施的稳定运行#在生化池中加入硅藻土#硅藻土在曝气和水流的提而且还具有不产生二次污染"投资少"运行费用低"升作用下与活性污泥处于流化状态#使得硅藻污泥+9,实用性较强等特点$均匀地分布在生化池中$但是在实际工程中#曝气采用+))工艺与硅藻土组合处理城市污水#就不均匀或曝气强度不够时#硅藻污泥会沉积#容易出是在原有厌氧)好氧&+))'生化系统中投加硅藻土#现大量积泥的现象#此外过滤层吸附有机物会产生利用硅藻土絮凝"吸附和过滤一体的物化作用和硅厌氧作用#导致聚磷菌在厌氧条件下释放磷#影响出藻土与生化的协同作用#提高生化池中的生物量和水水质$因此#在设计中要注意鼓风机的选型以及生物种类#提高生化系统的处理效率#满足出水达到在实际施工时曝气管路布设的合理性#以避免出现+!&,排放标准$如丁中海等采用+))[硅藻精土工上述问题#从而保证污水处理系统的正常运行和出艺处理河南省永城市的生活污水#当处理规模为!水水质达标排放$万>#)/时#出水各项指标均能够达到国家一级++!!,标准%郭敏晓等采用粉末化硅藻土生物载体强化"!硅藻土在工业废水处理中的应用+))法处理太湖流域某工业集镇的综合污水#在系统稳定运行期间#粉末化生物载体强化+))工艺对H)]H1的去除能力比普通+))工艺提高了!&`左E$D!含重金属废水右#同时增强了系统的耐冲击能力$随着工业生产的发展#特别是电镀"陶瓷"玻璃利用硅藻土复合生物反应器处理城市污水#就和采矿业等高污染工业的高速发展#大量有毒或有是在曝气池中投加硅藻土#利用复配硅藻土的物理害的含重金属废水被排放到水体中#使得许多地区化学吸附和絮凝特性#使曝气池中同时存在附着生的河流"地下水和土壤中都面临着不同程度的重金n第"期!!!!!!周海妙等&硅藻土在城市污水和工业废水处理中的应用!!!!'!9属污染$而硅藻土具有独特的硅藻壳体结构"强吸空隙#可提高硅藻土的吸附性能#并且能够应用于实附性"大比表面积"高孔隙度等特性#对铅"铜"铁等际工业废水处理系统中#提高其可操作性$如朱健+#,重金属有很好的吸附效果#使得硅藻土在工业废水等采用硅藻土原土与碳粉按照一定配比混合#加处理中得到了广泛的应用$入凝结剂硅酸钠溶液#制备改性硅藻土对@0#[进行在硅藻土基体上引入对污染物也具有吸附作用吸附试验研究#结果表明改性硅藻土对@0#[的去除+"&,的氧化锰进行改性#制备锰基改性硅藻土#硅藻土基率为9'$:!`%曹亚锋用<&`的硅藻原土和"&`体负载氧化锰之后#增大了其比表面积#同时氧化锰的碳粉#制备改性硅藻土颗粒#对含铁工业废水进行与硅藻土的复合也发挥了两者的协同效应#对吸附了组合工艺处理试验#在沉砂池中加入改性硅藻土#+!8,#重金属具有很好的效果$如郭晓芳等采用锰基处理规模为'">)/#处理系统"%F运行#水力停留改性硅藻土吸附7J"[和P4"[#当7J"[和P4"[的浓时间为!$:F#经过调试最终改性硅藻土对进入主度为:&>A)S",4;硅藻土土样用量为:A)S时#锰反应装置废水中@0#[离子的去除率达99`以上#且基改性硅藻土对7J"[和P4"[的吸附率分别达到出水清澈透明#可满足工业废水回用的标准$+"!,9%$%"`和<8$#`$但用氧化锰改性硅藻土吸附重d$@$734等用涂铁硅藻土进行+L&2'的平金属时#温度过高或酸的浓度过大都会使硅藻土溶衡吸附试验和动力吸附试验#结果表明(在溶液为酸解#锰离子溶解在溶液中#不仅达不到吸附的目的#性的条件下#涂铁硅藻土的吸附能力有所增强%当溶还会造成更严重的污染#因此要注意反应的温度和液的MQ值从9$:降至#$:时#吸附率由#"`增加溶液中的MQ值$到8:`$涂铁硅藻土对+L&2'的吸附量的增加主采用(3)Q溶液或Q溶液对硅藻土原料要是增加了涂铁硅藻土的表面亲和力和表面积#增"X)%进行处理#利用酸碱可以使硅藻原土中的黏土矿物加了带负电的+L&2'离子和铁氧化物部分表面正杂质生成可溶性盐"硅藻土表面的藻质氧化硅被溶电荷的关联%相反地#因为+L&2'和涂铁硅藻土部蚀#使硅藻土表面的空隙率和比表面积增加#有利于分电荷相互作用#当溶液的MQ值从#$:增至9$:+%,带正电荷的金属离子的吸附作用$如杨丹等用经时#涂铁硅藻土对+L&2'的吸附量减少$"[吸附性能进行研究#+"",采用标准的研磨频率即研磨(3)Q改性后的硅藻土对H-X$(043/DW?C等结果表明硅藻土改性后对H-"[的吸附性能明显提粉末比例&Y7'为%时研磨处理硅藻土#用于吸附高#对H-"[的去除率可达<&`%7$,?10IV_U等+!',7J&('的试验研究#结果表明(硅藻土吸附重金属用强碱对天然硅藻土进行改性试验#去除水中的7J&('的能力经过机械改性有很大的改进#其去除"[#结果表明经过强碱改性后的硅藻土的最大吸率由未研磨处理的""`增加到经Y7处理样品:H/附容量从&$&:<>>D.)A增加到&$!9:>>D.)A#F后的A)S的废水加入聚合氯化铝进行混土!+))!接触氧化池!二级硅藻土!电解工艺处凝沉降处理#处理后废水的H)]H1为!::$&<>A)S%理老龄垃圾渗滤液#结果表明(经过一级硅藻土反应之后再加入"$&A硅藻土#处理后废水的H)]H1为器和二级硅藻土反应器处理后#H)]H1和Y)]:的8&>A)S#色度为!&$混凝沉降硅藻土吸附印染废去除率分别为:'`和::$!`%色度由9&&倍降至水#具有工艺简单"沉降速度快"吸附效果好"节约处<&倍#XX由:&&>A)S降至!&&>A)S$理费用等优点$另外#也有研究者采用硅藻土对垃圾渗滤液进E$F!造纸废水行吸附预处理#去除垃圾渗滤液中的悬浮物质和部造纸废水水量大#废水中H)]H1"Y)]:"XX含分有机物#从而提高垃圾渗滤液的可生化性#减小后+#&,量高#且可生化性较差#因此可在二沉池后加入硅藻续处理工艺的负荷$如石超采用硅藻土对垃圾土#利用硅藻土的结构特点对造纸废水进行吸附#从渗滤液进行吸附试验#结果表明浊度的去除率为而达到降低出水中污染物浓度的目的$如刘建9<`#H)]H1的去除率为%9$""`#氨氮的去除率为+"8,+#!,伟在二沉池后增设投加改性硅藻土的曝气澄清"8$!:`%冯向明等用天然硅藻土对经过预处理池#对制浆废水和造纸废水做进一步的处理#结果表的垃圾渗滤液进行静态吸附试验#结果表明天然硅明(采用新工艺后#能够使制浆废水和造纸废水的出藻土对氨氮的去除率为!%$!`#H)]H1的浓度从原水H)]H1分别达到"&&>A)S和!"&>A)S的排放始溶液的!:&&&>A)S降至%%:%>A)S#H)]H1的标准#Y)]"XX和色度等指标也达到了排放标准#去除率可达'&$#!`$:且再生纸废水的H)]在!&&>A)S以下$H1E$G!橡胶促进剂生产废水%!结论与展望橡胶促进剂生产废水属于高浓度难降解有机废水#盐分和H)]浓度较高#同时含有含氮或硫的&!'硅藻土具有较强的吸附性能和化学稳定H1苯"萘"杂环化合物#且生化处理难度大$张秋花性#它与水处理工艺结合使用可处理城市污水"工业+"',废水和垃圾渗滤液等#并具有很好的处理效果$因等通过制备硅藻土复配混凝剂#对橡胶促进剂生产废水进行了处理试验#结果表明(硅藻土复配混凝此#今后可以进一步对硅藻土进行造粒研究#然后用剂在投加量为!$#A)S"MQ值范围为:"'"沉降时于城市污水"工业废水和垃圾渗滤液的处理中#因为间为%:>?4的最佳处理条件下#H)]和盐度的去造粒的硅藻土易于沉降#对于泥水分离效果较好$H1除率分别达到':$"`和:#$<`#大大减少了后续反&"'含有重金属的废水中通常含有多种重金应污染负荷#为后续生化处理创造了有利条件$属#有些重金属的存在影响着废水的重复利用#因此研究不同的改性方法对硅藻土进行改性#并用于吸#!硅藻土在垃圾渗滤液处理中的应用附不同重金属离子具有重要的意义$改性硅藻土吸附重金属后通过解吸可以对重金属进行回收#这样垃圾渗滤液有机物浓度和氨氮含量高#并含有不仅可以达到去除废水中重金属的目的#还可以对多种重金属离子#且毒性大#同时垃圾渗滤液水质水回收的重金属进行重复利用#而且脱附后的改性硅量具有复杂"多变的特点#对处理系统易造成较大的藻土也可以重复使用#可达到资源的有效利用#符合冲击#影响处理效果#而且处理工艺运行成本偏高$我国可持续发展战略的要求$而硅藻土由于具有较强的吸附性能和化学稳定性在&#'硅藻土在废水治理中的应用越来越引起人垃圾渗滤液处理中也得到了广泛的应用$们的关注#它的优越性也逐步得到开发利用$天然n第"期!!!!!!周海妙等&硅藻土在城市污水和工业废水处理中的应用!!!!3C0D-L031IF(=N-?.?J1?->34/IF01>D;的废水处理试剂#硅藻土将有着不可估量的发展前/U43>?CLI-/?0L+O,$()*+,%)!4$.-!:.//!#"&!!#9(::*8#$景$+!<,王绍军$应用硅藻土处理含铁工业废水的初步研究+],$长沙(中南林业科技大学#硕士学位论文#"&&9(!8*#&$参考文献!+!9,翁焕新#沈忠悦#袁明永#等$硅藻质氧化硅的稳定性及其地球化+!,张凤君$硅藻土加工与应用+,,$北京(化学工业出版社#"&&:(学意义+O,$科学通报#!998#%%&!"'(!#!&*!#!:$!*!:$+"&,曹亚锋$硅藻土的改性及其在含铁废水处理中的应用+],$中南+",杨艳琼#廉文君#袁莹$硅藻土处理废水的应用研究+O,$云南化林业科技大学#硕士学位论文#"&!&("!*%&$工#"&&'##%&"'(%'*%9$+"!,734#d$@$#H$E$#HF?D-#E$@$S?4#0I3.$+/LD1MI?D4DT31L04?C+#,朱健#王平#罗文连$硅藻土深度物理改性及对@0#[吸附性能研&2'JU?1D4;DZ?/0;CD3I0//?3ID>?I0&K)H]'+O,$()*+,%)!"#+!究+O,$硅酸盐通报#"&!&#"9&8'(!"9&*!"9<$R%&&1/!N.3!#"&!&#!'(!%&!*!%!&$+%,杨丹#薛丽君$改性硅藻土对水体中H-"[的吸附实验研究+O,$+"",(043/DW?C#X$#,$(043/DW?C#$^DW3C0W?C#0I3.$K4T.-04C0DT广州化工#"&!&##<&!"'(!":*!"8$/?3ID>?I0>?C1DLI1-CI-10D4?IL3/LD1MI?D4C3M3C?IUTD17J&KK'+:,李门楼$改性硅藻土处理含锌电镀废水的研究+O,$湖南科技大+O,$"#+.)#.%'"+)/.,+)=#"&&9#%!(#&9*#!'$学学报#"&&%#!9&#'(;染料吸附性能+O,$稀有金属材料与工程#"&!&##9&"'(#9'*M013I-10D4CF.D1DMF04D.J?D/0A13/3I?D4_?40I?CL?4T.-?/?V0/J0/%&&$103CID1LG?IF/?TT0104IJ?D>3LLC311?01+O,$80/.,N.3.0,#$#+":,王代芝#陈灵#彭婷洁$混凝沉降硅藻土吸附处理印染废水的研!99<##"&!'(04IDT3MF04D./0A13/?4AT.-?/?V0/+"8,刘建伟$改性硅藻土新工艺使制浆造纸废水达到新排放标准的J0/J?D103CID1TD1CD4LI34IJ?D>3LLFD./-M+O,$4$.-+#0&()=+@应用研究+O,$化学工程与装备#"&&9#&''(!'#*!':$)..,+)=H%1,)0&0)2/$.<+%#$.-+#0&()=+)..,+)=H%1,)0&#+"',张秋花#黄进刚#徐晓军$硅藻土复配混凝剂预处理橡胶促进剂!99!#%:&#Y'(#:*%'$废水的研究+O,$西南给排水#"&&9##!&%'("9*#!$+9,张望军$硅藻土处理城市生活污水可行性探讨+O,$西南给排水#+"<,乌颖慧#卢嘉锡#孙友勋$R+XY;两级+))生化;硅藻土工艺处"&&##"%&"'(9*!!$理生活垃圾填埋场垃圾渗滤液+O,$曲阜师范大学学报#"&&9##:+!&,丁中海#顾文柳#龙桂林$硅藻精土在污水处理中的应用与分析&#'(3?.(Z?0N?4A.?4!A.?I0$0/-$C4理城市污水的影晌+O,$给水排水#"&&!#&##'(!<*!%!$