硅藻精土系列在印染废水处理中的应用

随着社会和经济的发展，水资源危机已成为世界各国共同面对的全球性问题。我国水资源十分贫乏，北方是水源性“贫水”，南方是水质性“贫水”，它严重制约着我国经济和社会的持续发展，多年来工厂、企业有不断改革生产工艺，节约用水，技术人员在开发海水淡化技术，环保战线在进行废水处理资源化研究等。实践证明，依靠科学技术是解决水资源危机最有效的途径。废水处理资源化研究更是环保行业面广量大的工作，其中水处理剂是废水处理中必不可少的材料，以往所用的水处理剂解决水污染可达到一定标准，但不彻底，同时还会带来一些新的污染。而新型环保硅藻精土系列水处理剂开发与应用不仅使污水净化，还可满足回用要求，它已成为水处理领域新的热点和亮点。1硅藻精土系列的来源、特性及作用1.1来源硅藻是生活在湖泊和海洋中的微体硅质生物。天然硅藻土是古代单细胞植物硅藻的遗骸，经多年成岩作用而形成的具有多孔性生物硅质沉积岩。中国硅藻土资源占世界第二位。我国在1935年发现硅藻土矿，从60年代开始研究硅藻土，用在工业上作保温材料和过滤材料。在工业上人们是将硅藻土中Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等作为杂质除去，保留硅藻的多孔性，将其作为过滤材料，在许多领域已得到广泛应用。但将硅藻土改性后的新材料用于废水处理尚属新的尝试。用于废水处理时Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等这些所谓“杂质”恰恰需要保留，因为这些“杂质”——金属氧化物都是净化水质所需的有效成份。在我国硅藻土矿分布很广，但不是什么硅藻土都可以用来作水处理剂，优质天然硅藻土的主要成份为非晶质约占65%～90%，其次为Al2O3（约占15%～20%），另外还有少量Fe2O3、CaO、MgO等，仅有那些非晶质SiO2含量高的优质硅藻土经过系列加工，方可作为水处理剂应用。天然硅藻土中还有粘土、石黄砂、碎矿屑等，通过选矿去除这些杂质，再经活化处理，添加一定量改性物质，形成用于废水处理时所需的各种类型的硅藻精土，也即本文所介绍的新型水处理剂。1.2特性及作用改性硅藻土（硅藻精土）形状为圆藻内有无数筛网状，故又称圆筛藻，ｐＨ＝7左右，粉末状。表观密度为0.3～0.4ｇ／ｃｍ3，比表面积为50～60ｍ2／ｇ，数量为2～2.5亿个／ｇ，孔径为7～125ｎｍ。物质的结构决定了它的性能，硅藻土经过活化和改性后不仅比表面积大，微孔极多，对有机和无机胶体颗粒具有很强的吸附性，其吸附能力是自身质量的3～4倍。同时因为硅藻土中Fe2O3、CaO、MgO等金属氧化物存在，与酸反应后生成可溶性盐类，水解后具有很好的混凝作用，混凝时所形成的硅藻泥层具有很好的过滤作用。正因为硅藻精土同时具有混凝、吸附和过滤三大作用，所以在废水处理时在特定的设备中充分发挥硅藻土的作用，可有效地降解废水中的COD，去除ＳＳ及细菌，使出水水质达到高度净化目的，其效果会优于一般靠单一作用的水处理剂的效果则不难理解了。2工程应用在废水处理中针对不同水质，采用不同类型硅藻精土水处理剂。在处理工艺中，硅藻技术所处定位不同，可发挥作用的侧重点也不同。它与其他物化工艺或与生化工艺的有机组合可以收到高效——时间短、效果好；低耗——占地少、投资省、运行费用低的综合效果，同时解决许多常规工艺难于解决的技术难点。2.1在印染废水处理中的应用原来印染废水常用的Ａ／O法工艺，即水解酸化＋好氧生化＋物化处理工艺一般可以达到综合污水排放ＧＢ8978－1996的二级标准，即出水要求CODｃｒ≤150Mg／Ｌ即可；但要达到一级标准，即CODｃｒ≤100Mg／Ｌ，则有难度。因为剩下的COD差不多是生物很难降解的物质，再延长生化时间意义也不大，常常事倍功半。为确保达一级标准，需增加一级深度处理工艺，如：用生物活性炭、生物滤池、二氧化氯氧化、光催化氧化等方法。而这些方法或因处理效率不佳、或因费用高昂、或因设备质量问题，或因管理不够严格，常要维修，在具体工程中较难实施。现在采用硅藻技术代替原工艺中的一般物化工艺，即作为印染废水生化处理后的深度处理，真正起到把关作用，出水很容易达到一级排放标准。1）净化原理在经过生化处理后的印染污水中投入微量改性硅藻土，在机械（或其他形式）搅拌作用下，使其迅速分散于污水中，硅藻表面的不平衡电位与污水中的带电离子产生“范德华”引力和键桥作用，促使胶体“脱稳”，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积、孔隙和吸附力，把超细微粒物质吸附到硅藻土表面，形成链式网状结构，当污水在特制的一体化专业设备中顺利完成混凝、吸附、过滤3个过程，同时还在设备中通过最终的固液分离后，使废水中难以降解的COD、ＳＳ、色素等进一步去除，从而使出水水质达到高度净化目的，出水：CODｃｒ＜100Mg／Ｌ，色度4～8倍，ＳＳ＜10Mg／Ｌ。2）改性硅藻土在印染废水中的使用效果据南京嘉庆科技实业有限公司在多家综合性印染厂运行入硅藻土净水设备，将经生化处理后的废水（CODｃｒ为140～210Mg／Ｌ）进入硅藻土净水设备，出水CODｃｒ为60～90Mg／Ｌ，去除率为40%～66.6%，这是一般物化工艺很难达到的。印染废水经过系列处理后，最后余下的污染物很难降解，一般深度处理工艺的CODｃｒ去除率＜30%。对几种印染废水深度处理工艺的效果进行比较，结果如表1所示。由表1可见：从COD去除率、脱色效果、达标可靠性、对水质水量适应性、投资、运用费用、管理简便性等方面综合考虑，改型硅藻土工艺为首选。2.2在喷水织机废水处理中的应用喷水织机废水是纺织行业在织造过程中产生的废水，这类废水中含有带丙烯酸酯的浆料及纤维等杂质，其水质CODｃｒ约500Mg／Ｌ，最高有时达800Mg／Ｌ，这类水若不经处理排入水体，则水体会很快被污染。为治理污水，江、浙一带多年来一直采用生化＋物化二级处理工艺，占地投资均较大，运行费用也高，还常常达不到一级标准，更谈不上水回用。而现在采用硅藻技术一级处理即可达一级排放标准。出水CODｃｒ＜70Mg／Ｌ，ＳＳ＜10Mg／Ｌ。其作用原理：除硅藻土含Al3＋、Fe2＋等在水中具有混凝作用外，硅藻的微孔吸附作用，在此产生了很好的效用，在一体化专门设备中，硅藻的混凝、吸附、过滤三种作用同时产生，其出水效果远远优于生化加物化的二级效果。经处理后水质清沏透明，出水可直接回用于生产中。以处理能力Ｑ＝1000ｍ3／ｄ为例：投资仅需60多万元（常规二级工艺处理需150万元），运行费用约为0.35元／ｔ水（常规工艺运行费用约为0.6元／ｔ水）。水资源利用后1年收回全部投资，运行费用低于当地自来水费。采用硅藻精土处理工艺既解决了水污染问题，又充分利用水资源，这既是清洁生产又符合循环经济，节约成本、提高效益，是一种一举多得的好方法。3问题讨论使用硅藻精土所产生的污泥出路是用者十分关心的问题。硅藻精土投加量为90～100ｐｐｍ，80%含水率的污泥量为0.5ｋｇ／ｔ水。经浓缩后的污泥有以下出路：1）集中提炼处理后硅藻土可重复使用，价格便宜，效果可保持不变；2）与水泥及粘土混合处理后，做人行道砖；3）与电厂煤混烧后，制成建筑用砖；4）用于城市生活污水产生的污泥通过生物发酵，作有机肥料。此外，当将硅藻精土与生物菌结合后形成的生物菌硅藻，在水处理的领域中又将产生新的飞跃。南京嘉庆科技实业有限公司中试（2ｍ3／Ｌ）已成功，目前正在进行工程应用。4小结硅藻精土是一种来源广泛，成本低廉，使用范围广，处理效果好的新型绿色环保型水处理剂。它可以单独发挥作用，更多时候是与其他工艺组合时用于后道深度处理更能发挥作用，同时可提高整体水处理效果，使出水直接达回用水的要求。若需同时发挥硅藻精的混凝、吸附、过滤3个作用时，需使用特定的一体化设备来完成，硅藻一体化设备是专利产品。来源：