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矿业快报SerialNo.449EXPRESSINFORMATION总第449期October.2006OFMININGINDUSTRY2006年10月第10期3废水处理中硅藻土的应用黄健盛谷晋川南艳丽王俊尉(西华大学能源与环境学院)摘要:硅藻土是一种用途广泛的非金属矿物,已被用于许多不同的领域,文中对硅藻土在废水处理方面的研究进行归纳总结,指出硅藻土处理废水的不足,提出硅藻土处理印染废水的设想。关键词:硅藻土;废水;废水处理中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:100925683(2006)1020037204ApplicationofDiatomaceousEarthinWastewaterTreatmentHuangJianshengGuJinchuanNanYanliWangJunwei(SchoolofEnergyandEnvironment,XihuaUniversity)Abstract:Diatomaceousearthisanon2metallicmineralwithmanyuses.Ithasbeenusedinvari2ousfields.Theresearchonthewastewatertreatmentbythediatomaceousearthissummarizedinthispaper.Theshortagesofthediatomaceousearthinthewastewatertreatmentarepointedoutandsomeassumptionsfortreatmentofdyeingwastewaterbythediatomaceousearthareputforward.Keywords:Diatomaceousearth;Wastewater;Wastewatertreatment硅藻土主要是由古代硅落及其他微生物的硅质土孔容大、孔径大、比面积大、吸附性强的性能,除去遗骸组成,其80%～90%,甚至90%以上的化学成废水中的离子、色度、COD、BOD5等。分是SiO2,还有少量的Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等。111处理含重金属离子废水硅藻土性能稳定,具有耐酸、孔容大、孔径大、比面积李贞等对硅藻土处理含镉废水进行了研[2,3]大、吸附性强,能吸附自身质量1.5～4倍的液体、吸究,发现采用原料来源广,价格低廉的硅藻土作[1]附自身质量11～15倍的油等性质。已在环境、化为吸附剂处理含镉废水,效率高,能使处理后水2+工、石油、建材等许多工业部门作为助滤剂、吸附剂、Cd的浓度低于国家排放标准。主要是吸附、混充填剂、催化剂载体、磨料增强剂和动物饲料补充剂凝、中和3个作用相互影响、协同作用的结果。硅藻2+等得到了广泛应用。目前污水处理主要采用两种方土对Cd的吸附符合Freundlich吸附等温式,采用法即物理化学法(混凝法)和生化法,由于硅藻土的硅藻土处理废水后产生的污泥,除沉降性能好之外,特殊性质,使得硅藻土在环境治理过程的水处理方还可再生利用,用5%的硫酸可将吸附在硅藻土上2+面得到广泛的应用。为此本文主要对硅藻土在废水的Cdl00%的脱附,脱附液体积小,浓度高,有利处理过程中的研究应用现状进行总结、分析、研究,于镉资源的回收。杜玉成等对硅藻土吸附重金属2+[4]指出硅藻土在废水处理方面存在的一些问题和发展Cd离子进行了动力学研究,表明特定条件下,趋势,为以后的研究工作提供指导和参考。提高吸附温度、增加溶液的pH值、增大溶液中2+1硅藻土处理废水研究应用现状Cd初始浓度、延长吸附时间、提高搅拌速度等,均2+硅藻土在废水中的应用研究,主要是利用硅藻能不同程度地提高硅藻土对Cd离子的吸附量及相应的吸附率。袁笛等利用吉林长白硅藻土对工业[5]3本研究得到四川省教育厅自然重点项目05204097、省重点学废水中汞离子的吸附作了研究,结果表明硅藻土科建设项目SZD20412及教育部科技项目和西华大学人才引进项目对汞离子的适宜吸附条件为:t=10min,m=100(0424138)资助。g/L,pH=6～7,Co=180mg/L;硅藻土的微孔和表黄健盛(1980-),男,在读研究生,610039四川省成都市西郊金面积是吸附的重要部位,其吸附汞离子的作用机理牛区西华大学能源与环境学院环境工程系。主要有微孔吸附、表面配位吸附、离子交换吸附等。37n总第449期矿业快报2006年10月第10期YAIDegs等研究了天然硅藻土和MnO2改性硅藻邵红等以硅藻土为原料制成的复合絮凝剂XG22+[6]1处理造纸、焦化工业废水[12],工艺简单,最佳投入土对Pb的吸附,吸附容量分别为24mg/g和99[7]量为0.32g/L,COD去除率为70%～80%,脱色率mg/g。TNDe等用微乳液浸渍天然硅藻土,显著提高了对铬的吸附,一定条件下,铬的吸附容量达达90%以上,絮凝效果优于聚合氯化铝。28.44mg/g。日本的新堀圭介等采用活性氧化镁(镁化合物112处理印染废水吸附有机物后经煅烧活化制得的)和硅藻土的混合[13]邵振华等采用硅藻土预涂膜过滤和有机膨润土物(硅藻土占l0%～40%),处理牛皮纸浆和半化吸附相结合的吸附分离一体化技术处理酸性橙Ⅱ染学纸浆废液。用量为1.5%～3%,脱色率大于[8]95%。采用硅藻土的优点是,滤饼含水率可减少料废水,研究结果表明,对于染料浓度为100mg/L,COD为128mg/L的酸性橙Ⅱ染料废水,当50%以上。因此,在活化再生使用时,可节能50%CTMAB2有机膨润土投加量为2.0g/L、滤速为2.4以上。[14]m/h时,经过一个处理周期65min的循环处理,出水内川芳男发明的一种废水净化剂的制法是,的悬浮物浓度小于1.8mg/L,COD降至25mg/L,脱在硅藻土或含大量硅藻土的粘土中加入氧氧化铝粉色率达90.5%,且易实现固液分离。与单独的有机(最好是利用废弃的铝屑),然后再加入H2SO4或膨润土吸附、硅藻土过滤相比,一体化技术其废水脱HCl或它们的混合酸,进行热处理,活化后的硅藻土色效果要明显优于前两者单独处理的效果。经吸附具有很高的吸附能力,再加上铝离子和铁离子的辅分离一体化技术处理后,不仅成功地解决了有机膨助絮凝作用,能极为有效地使絮凝粒子保持在多孔润土固液分离困难的问题,同时也提高了染料的脱的硅藻壳中,絮凝体大,因而沉降或上浮速度也快,色率。采用过滤方法也能使淤泥有良好的脱水性。这种净[9]化剂兼具絮凝、沉降、吸附、过滤等综合功能。刘伟明等采用硅藻土作助滤剂,通过预涂和主体吸附、过滤的方法回收萘酚类染料工业废水中吉林大学的王泽民等利用硅藻土复合净水剂对溶解的亚硫酸钠。研究结果表明:采用此法获得的以枝丫材、稻草、麦秆、芦苇为原料的造纸废水进行[15]晶体亚硫酸钠,其回收率和相对含量都优于筛网过处理。结果表明,利用提纯硅藻土下脚料制成的滤法;应用Carman方程计算出过滤定量液体所使复合净水剂处理造纸废水,效果优于硫酸铝絮凝法-2和酸析法,特别是絮凝物脱水快、处理周期短。处理用的最佳助凝剂用量为0.50×10kg/L,最佳过滤压力为(4.90～9.80)×104Pa。后的水清亮透明,略带微黄色,可部分循环利用。由杨宇翔等采用染料吸附法研究了次甲基兰在浙于复合净水剂是利用提纯硅藻土下脚料制成、不仅[10]提高原材料利用率,降低生产成本,而且避免废弃物江和吉林硅藻土表面的吸附等温线。硅藻土吸附性质与其结构、孔分布、表面ζ电位、IEP值及(尤其是废酸液)的排放,减轻环境污染。用该净水pH值,当pH=13时,其吸附量均最大,吸附等温方剂处理废水,工艺简便,处理费用亦低。程式均符合Freundlich方程:F=KC1/n。并研究王泽民等还用硅藻土尾矿生产的硅藻土水净化3了浙江土对常州印染厂废水的处理及硅藻土的投加剂对靖字县年排放废水约120万m的小型造纸厂[16]量和pH对其影响。当投加量为3g时,COD的去除生产废水进行处理。废水BOD5:75l～977率为85%,浊度为50度;当投加量为3.5g时,CODmg/L,CODcr:1162～2773mg/L,悬浮物247～766的去除率为85%,浊度为40度,COD的浓度为52mg/L,pH值6.8～11.3,色度900～1500。硅藻土mg/L。pH值对印染废水处理有很大影响,当pH=水净化剂Al2(SO4)3·18H2O约30%,Fe2(SO4)3·8.5时,处理效果最佳,COD浓度降至48.4mg/L,达9H2O约l0%,游离酸5%～7%,硅藻土50%～到排放标准。55%。试验结果表明,利用酸法提纯低品位硅藻土彭书传用活化硅藻土配制成的复合净水剂处理废料生产的水净化剂处理BOD5<1000mg/L,[11]印染废水,在pH=6～10,复合净水剂投加量为CODCr<3000mg/L的箱板纸厂造纸废水,各项污1.0～1.3g/L,沉降时间t=10min时,CODCr去除染物浓度均可达到排放标准,其中悬浮物和色度去率为74.24%,色度去除率为93.75%,达到较好的处除率在95%以上,水呈微黄或淡黄色,清亮透明,可理效果。部分循环使用。利用工业三废为原料生产的水净化3113处理造纸废水剂成本低,处理1m废水费用为0.25元。处理废水38n3黄健盛谷晋川等:废水处理中硅藻土的应用2006年10月第10期产生的废渣可以进行资源化利用。该项废水处理工后水可循环利用。水处理技术工艺简单,设备投资艺简便,设备投资少。少,易于操作,无二次污染物排放,固体渣可回收利王泽民等利用含有效絮凝成分硫酸铝盐等适量用。的硅藻土或硅藻土2膨润土水净化剂对吉林省某市114处理其他废水3年排放废水约300万m的中型造纸厂废水进行处邵振华等用旋流澄清/涂膜硅藻土过滤处理电[17][18]理。废水CODCr1200～1500mg/L,固体悬浮物镀废水。结果表明,电镀废水总铬、总铜、总氰化800～1650mg/L,pH7.8～8.5,色度300左右。试物浓度分别为6.72、18.40、22.10mg/L,COD为2403验结果表明,用此种水净化剂处理CODCr≤1500mg/L,在处理水量为100m/d、阳离子聚丙烯酰胺mg/L以稻草为原料的造纸废水均可达排放标准,其(PAM)投量为3mg/L、硅藻土预涂膜过滤强度为32中悬浮物和色度去除效果显著。处理后的水为淡黄12.5m/(m·h)的工艺条件下,对总铬、总铜、总氰色,清亮透明,可以循环利用。膨润土虽有阳离子交化物去除率分别达到93.3%、97.4%、99.9%。和换作用和脱色、吸附性能好等优点,但由于颗粒细传统沉淀砂滤相比,在取得较高的重金属离子去除小,悬浮性、分散性强,所以脱水性差,单独使用不如率的同时,出水COD为60mg/L,达到《污水综合排与硅藻土配合使用效果好。硅藻土有明显的助凝作放标准》(GB897821996)的一级标准。用,脱水性好,两者配合使用可以提高处理效果,缩卢琼芳对驰宏公司处理冶炼废水技术进行创[19]短处理周期。用工业废酸液(含硫酸铝盐等)和硅藻新,用硅藻土处理冶炼混和水,由表1可见,处理土尾矿生产的水净化剂成本低,水处理费用低,处理后水检测的各项指标比国家标准还低,处理效果好。表1用硅藻土处理冶炼混合水指标比较SSPbZnCuCdAsF6+Cr项目pH/(mg/L)/(mg/L)/(mg/L)/(mg/L)/(mg/L)/(mg/L)/(mg/L)/(mg/L)冶炼混合水7415～7206.58～29.70300～50551.95～5.611.24～2.981.66～47.60.004～13.90.33～1.13废水处理后36～90～1260.10～0.670.04～0.430.02～0.080.02～0.100.00～0.120.53～2.810.001～0.09国家标准6～92001.05.01.00.10.5200.53将硅藻土微量均匀加入废水中,高速搅拌。李立雄采用厌氧2耗氧2硅藻土处理云南穆盛达率较高。[20](3)硅藻土在废水处理中应用的面还不是很广,商贸有限公司屠宰厂屠宰废水,经过实际工程运行得知,处理效果良好、稳定,进水CODCr11000对硅藻土处理废水的机理、规律和影响因素等的研mg/L左右,出水在120mg/L以下,去除率高达究不足。99%。经处理的污水达到肉类加工行业排放Ⅱ级标(4)国内对硅藻土在环保方面的研究主要集中准,较适合小型屠宰厂推广运用。在满足助凝剂产品的需求上,导致硅藻土在助凝剂王泽民对硅藻土助凝剂在水过滤中的应用作了高纯制品的研究不足。同时受自身矿物特性的影[21]研究。硅藻土过滤技术可用于饮用水、工业用响,矿物吸附剂的吸附性能较低,须进一步提高。水、游泳池水过滤以及工业废水、生活污水处理后的(5)硅藻土以及硅藻土吸附剂制品的性质、性能过滤净化。过滤设备简单、占地少、易操作、费用低、及性状的揭示,已跟不上要求,成为制约硅藻土吸附效果好、主要可滤除细微悬浮物、胶体物质、细菌病剂产品质量提升的关键。毒等.滤后水清亮透明。(6)硅藻土吸附剂的使用大都是采用粉状形态,2硅藻土废水处理存在问题及发展趋势对于后期的处理不利,容易造成二次污染。[1、22][1、23]211存在问题212发展趋势(1)目前在水处理中所使用的硅藻土助凝剂生(1)硅藻土助凝剂的研究方向。寻找一种既能产成本较高。这是因为生产硅藻土助凝剂的工艺复保证过滤精度,又能提高滤速和降低生产成本的新杂,所使用的生产原料为价格较高的优质硅藻土,相型硅藻土助凝剂。应增加水处理的成本。(2)原有的以酸处理为主的提纯技术越来越难(2)硅藻土的化学稳定性不是很理想,在处理废以满足环保的要求,应尽快研究新的提纯技术,减少水时会影响到处理的效果。硅藻土中铁、钙等有害或降低制备硅藻土助凝剂的成本。成分含量相对较高,并以分离状态存在,所以其溶出(3)应进一步探讨硅藻土在污水处理中的应用、39n总第449期矿业快报2006年10月第10期机理、规律及影响因素,增强其处理废水的能力及去[3]李贞,宋文彪.新型吸附剂2硅藻土处理含镉废水吸附性能的研究[J].昆明工学院学报,Vol.18,No.4,Aug.1993:71～74.除效果,满足不同类型污水处理的需要。2+[4]杜玉成,叶力佳,刘燕琴.硅藻土吸附重金属离子Cd的动力(4)应加强硅藻土回收利用的方法及对污水中学研究[J].中国非金属矿导报,No.1,2004:38～40.难降解物质处理新途径的研究,为进一步开发硅藻[5]袁笛,王莹,李国宏等.硅藻土吸附工业废水中汞离子的研土在污水处理中的应用提供理论基础。究[J].环境保护科学,No.21,Total.128,Apr.2005:27～29.(5)加强硅藻土的改性方法研究。从粘土的微[6]YA12Degs,MAM.KhraishehandM.F.Tutunji.Wat.Res,观结构出发,选择能增强其吸附性能的改性剂或添2001,35(15):3724～3728.[7]TNDeCastroDantas,AADantasNetoandMCPDeA加剂(可以是有机物或无机物),采用多种手段进行Moura.wat.Res.2001,35(9):2219～2224.多层次、多方位的改性,尤其是提高表面活性点的强[8]邵振华,周明华,雷乐成.有机膨润土吸附分离一体化技术处理度及数量,进一步发掘吸附潜力。酸性橙Ⅱ染料废水[J].环境科学学报,Vol.25,No.5,May.(6)硅藻土的再生方法及条件研究。如经过焙2005:655～660.烧,既使吸附的有机物烧失,又不失去表面活性,或[9]刘伟明,冷红霞,董顺福等.用硅藻土回收染料废水中的亚硫酸钠[J].中国给水排水,Vol.17,No.8,2001:69～70.者进行酸活化处理,以达到高效再利用的目的。[10]杨宇翔,张亚匡,吴介达等.硅藻土脱色机理及在印染废水中(7)硅藻土与其他具有特殊吸附性能的矿物进应用的研究[J].工业水处理,Vol.19,No.1,1999(1):15～行有机配合,利用其他矿物的特殊性能和协同作用17.原理,研制新的硅藻土吸附剂。[11]彭书传.硅藻土复合净水剂处理印染废水[J].环境科学术,3硅藻土废水处理研究设想No.1,Total.80,1998(2):24～25.[12]邵红,王恩德,范文玉等.复合絮凝剂XG21用于工业废水(1)硅藻土与其他非金属矿相互组合(如与沸的处理[J].化工环保,Vol.22,No.1,2002(2):35～38.石、膨润土等组合)处理废水研究,选出最佳组合,并[13]新堀圭升等.JP昭54240291.1979.对最佳组合在不同条件下处理废水的效果进行研[14]内川芳男.JP昭48260452.1973.究,确定最佳组合处理废水的最佳工艺条件。[15]王泽民,董德明,马小凡等.利用硅藻土复合净水剂处理造纸(2)通过硅藻土改性研究(如采用微波处理、焙废水的研究[J].非金属矿,No.3,Total.117,1997:33～35.[16]王泽民,王孝霞,马小凡等.造纸废水处理的研究[J].工业水烧处理、酸处理等),提高硅藻土处理废水的效果,同处理,Vol.14,No.2,1994:16～19.时降低处理废水的成本。[17]王泽民,董德明,李文艳等.造纸废水处理的研究(II)[J].工(3)硅藻土与絮凝剂结合处理废水的研究。业水处理,Vol.15,No.1,1995:10～12.(4)进行硅藻土的显微测试、比表面积测定,深[18]邵振华,周明华,雷乐成.旋流澄清/涂膜硅藻土过滤处理电镀入探讨硅藻土处理废水的微观机理。废水[J].中国给水排水,Vol.21,No.5,May,2005:14～17.(5)深入开展硅藻土处理剂的动力学等机理研[19]卢琼芳.试述硅藻士在冶炼废水中的应用[J].云南科技管理,No.3,2005:65.究、硅藻土处理废水的规律及影响因素研究,增强硅[20]李立雄.厌氧2耗氧2硅藻土处理屠宰废水工程实例[J].云南藻土处理废水的能力及去除效果,满足不同类型污环境科学,Vol.19,No.2,2000(6):56～57.水处理的需要。[21]王泽民.硅藻土助凝剂在水过滤中的应用[J].工业水处理,Vol.20,No.8,Aug.2000:4～8.参考文献:[22]谷晋川,敖宁,刘亚川,张允湘.矿物吸附剂研究[J].矿冶,[1]张凤君.硅藻土加工与应用[M].化学工业出版社,2006.1(第Vol.11,Supplement,July,2002:231～233.一版).[23]尹奋平,何玉凤,王荣民,王云普.粘土矿物在废水处理中的应[2]李贞,何少先.利用硅藻土处理含镉废水机理的初步研究用[J].水处理技术,V0l.31,No.5,May,2005:1～6.[J].环境科学进展,Vol.1,No.6,December1993:64～67.(收稿日期2006207218)(上接第16页)2000,3:61～65.[4]王凤江.OA系统开发分析[J].计算机应用,2004,24.[8]赵岩,吴颐轩,曹广华.生产实时数据采集系统在石化企业的[5]曹代勇,余志伟,赵扬,魏迎春.数字矿山及其关键技术探讨建立及应用[J].工业控制计算机,2005,6:13～14.[J].铜业工程,2005,1:10～12.[9]樊建.ASP.NET+ADO.NET项目开发实例[M].北京:清[6]微软公司.MicrosoftSQLServer2000.数据库编程[M].北京:华大学出版社,2004.清华大学出版社,2000.[10]杨天军1生产地质管理信息系统设计研究[J]1矿业快报,[7]武轶,耿涤.生产数据信息管理系统的开发[J].冶金动力,2004131(收稿日期2006205208)40