硅藻精土系列在印染廢水處理中應用
隨著社會和經濟的發展，水資源危機已成為世界各國共同面對的全球性問題。我國水資源十分貧乏，北方是水源性“貧水”，南方是水質性“貧水”，它嚴重制約著我國經濟和社會的持續發展，多年來工廠、企業有不斷改革生產工藝，節約用水，技術人員在開發海水淡化技術，環保戰線在進行廢水處理資源化研究等。實踐證明，依靠科學技術是解決水資源危機最有效的途徑。
廢水處理資源化研究更是環保行業面廣量大的工作，其中水處理劑是廢水處理中必不可少的材料，以往所用的水處理劑解決水污染可達到一定標準，但不徹底，同時還會帶來一些新的污染。而新型環保硅藻精土系列水處理劑開發與應用不僅使污水凈化，還可滿足回用要求，它已成為水處理領域新的熱點和亮點。
1硅藻精土系列的來源、特性及作用
1.1來源
硅藻是生活在湖泊和海洋中的微體硅質生物。天然硅藻土是古代單細胞植物硅藻的遺骸，經多年成巖作用而形成的具有多孔性生物硅質沉積巖。中國硅藻土資源占世界第二位。
我國在1935年發現硅藻土礦，從60年代開始研究硅藻土，用在工業上作保溫材料和過濾材料。在工業上人們是將硅藻土中Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等作為雜質除去，保留硅藻的多孔性，將其作為過濾材料，在許多領域已得到廣泛應用。但將硅藻土改性后的新材料用于廢水處理尚屬新的嘗試。用于廢水處理時Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等這些所謂“雜質”恰恰需要保留，因為這些“雜質”——金屬氧化物都是凈化水質所需的有效成份。
在我國硅藻土礦分布很廣，但不是什么硅藻土都可以用來作水處理劑，優質天然硅藻土的主要成份為非晶質約占65%～90%，其次為Al2O3（約占15%～20%），另外還有少量Fe2O3、CaO、MgO等，僅有那些非晶質SiO2含量高的優質硅藻土經過系列加工，方可作為水處理劑應用。天然硅藻土中還有粘土、石黃砂、碎礦屑等，通過選礦去除這些雜質，再經活化處理，添加一定量改性物質，形成用于廢水處理時所需的各種類型的硅藻精土，也即本文所介紹的新型水處理劑。
1.2特性及作用
改性硅藻土（硅藻精土）形狀為圓藻內有無數篩網狀，故又稱圓篩藻，pH＝7左右，粉末狀。表觀密度為0.3～0.4g/cm3，比表面積為50～60m2/g，數量為2～2.5億個/g，孔徑為7～125nm。
物質的結構決定了它的性能，硅藻土經過活化和改性后不僅比表面積大，微孔極多，對有機和無機膠體顆粒具有很強的吸附性，其吸附能力是自身質量的3～4倍。同時因為硅藻土中Fe2O3、CaO、MgO等金屬氧化物存在，與酸反應后生成可溶性鹽類，水解后具有很好的混凝作用，混凝時所形成的硅藻泥層具有很好的過濾作用。正因為硅藻精土同時具有混凝、吸附和過濾三大作用，所以在廢水處理時在特定的設備中充分發揮硅藻土的作用，可有效地降解廢水中的COD，去除ＳＳ及細菌，使出水水質達到高度凈化目的，其效果會優于一般靠單一作用的水處理劑的效果則不難理解了。
2工程應用
在廢水處理中針對不同水質，采用不同類型硅藻精土水處理劑。在處理工藝中，硅藻技術所處定位不同，可發揮作用的側重點也不同。它與其他物化工藝或與生化工藝的有機組合可以收到高效——時間短、效果好；低耗——占地少、投資省、運行費用低的綜合效果，同時解決許多常規工藝難于解決的技術難點。
2.1在印染廢水處理中的應用
原來印染廢水常用的A/O法工藝，即水解酸化＋好氧生化＋物化處理工藝一般可以達到綜合污水排放GB8978－1996的二級標準，即出水要求CODcr≤150Mg/L即可；但要達到一級標準，即CODcr≤100Mg/L，則有難度。因為剩下的COD差不多是生物很難降解的物質，再延長生化時間意義也不大，常常事倍功半。為確保達一級標準，需增加一級深度處理工藝，如：用生物活性炭、生物濾池、二氧化氯氧化、光催化氧化等方法。而這些方法或因處理效率不佳、或因費用高昂、或因設備質量問題，或因管理不夠嚴格，常要維修，在具體工程中較難實施。
現在采用硅藻技術代替原工藝中的一般物化工藝，即作為印染廢水生化處理后的深度處理，真正起到把關作用，出水很容易達到一級排放標準。
1）凈化原理在經過生化處理后的印染污水中投入微量改性硅藻土，在機械（或其他形式）攪拌作用下，使其迅速分散于污水中，硅藻表面的不平衡電位與污水中的帶電離子產生“范德華”引力和鍵橋作用，促使膠體“脫穩”，污水中污染物迅速絮凝、沉淀，加上改性硅藻土具有巨大表面積、孔隙和吸附力，把超細微粒物質吸附到硅藻土表面，形成鏈式網狀結構，當污水在特制的一體化專業設備中順利完成混凝、吸附、過濾3個過程，同時還在設備中通過最終的固液分離后，使廢水中難以降解的COD、SS、色素等進一步去除，從而使出水水質達到高度凈化目的，出水：CODcr＜100Mg/L，色度4～8倍，SS＜10Mg/L。
2）改性硅藻土在印染廢水中的使用效果
據南京嘉慶科技實業有限公司在多家綜合性印染廠運行入硅藻土凈水設備，將經生化處理后的廢水（CODcr為140～210mg/L）進入硅藻土凈水設備，出水CODcr為60～90mg/L，去除率為40%～66.6%，這是一般物化工藝很難達到的。印染廢水經過系列處理后，最后余下的污染物很難降解，一般深度處理工藝的CODcr去除率＜30%。
2.2在噴水織機廢水處理中的應用
噴水織機廢水是紡織行業在織造過程中產生的廢水，這類廢水中含有帶丙烯酸酯的漿料及纖維等雜質，其水質CODcr約500mg/L，最高有時達800mg/L，這類水若不經處理排入水體，則水體會很快被污染。為治理污水，江、浙一帶多年來一直采用生化＋物化二級處理工藝，占地投資均較大，運行費用也高，還常常達不到一級標準，更談不上水回用。
而現在采用硅藻技術一級處理即可達一級排放標準。出水CODcr＜70Mg/L，SS＜10Mg/L。其作用原理：除硅藻土含Al 3+ 、Fe 2+ 等在水中具有混凝作用外，硅藻的微孔吸附作用，在此產生了很好的效用，在一體化專門設備中，硅藻的混凝、吸附、過濾三種作用同時產生，其出水效果遠遠優于生化加物化的二級效果。經處理后水質清沏透明，出水可直接回用于生產中。
以處理能力Q＝1000m3/d為例：投資僅需60多萬元（常規二級工藝處理需150萬元），運行費用約為0.35元/t水（常規工藝運行費用約為0.6元/t水）。水資源利用后1年收回全部投資，運行費用低于當地自來水費。采用硅藻精土處理工藝既解決了水污染問題，又充分利用水資源，這既是清潔生產又符合循環經濟，節約成本、提高效益，是一種一舉多得的好方法。
3問題討論
使用硅藻精土所產生的污泥出路是用者十分關心的問題。硅藻精土投加量為90～100ppm，80%含水率的污泥量為0.5kg/t水。經濃縮后的污泥有以下出路：
1）集中提煉處理后硅藻土可重復使用，價格便宜，效果可保持不變；
2）與水泥及粘土混合處理后，做人行道磚；
3）與電廠煤混燒后，制成建筑用磚；
4）用于城市生活污水產生的污泥通過生物發酵，作有機肥料。
此外，當將硅藻精土與生物菌結合后形成的生物菌硅藻，在水處理的領域中又將產生新的飛躍。南京嘉慶科技實業有限公司中試（2m3/t）已成功，目前正在進行工程應用。
4小結
硅藻精土是一種來源廣泛，成本低廉，使用范圍廣，處理效果好的新型綠色環保型水處理劑。它可以單獨發揮作用，更多時候是與其他工藝組合時用于后道深度處理更能發揮作用，同時可提高整體水處理效果，使出水直接達回用水的要求。若需同時發揮硅藻精的混凝、吸附、過濾3個作用時，需使用特定的一體化設備來完成，硅藻一體化設備是專利產品。
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