硅藻土在水處理中的應用研究進展

(重慶交通大學河海學院 重慶 400074)

城鎮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，會使出水濁度高于原水；而鐵系絮凝劑在使用過程中會產生亞鐵鹽，使水體出現反黃和變黑現象。

硅藻土是一種由硅藻殼組成的白色礦物粉末，其主要化學成分為非晶質二氧化硅。硅藻土比表面積較大、化學性質穩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，具備成為廢水處理的良好吸附劑的條件。

本文在閱讀國內外文獻的基礎上，對近年來硅藻土在水處理的應用進行綜述，并對其應用前景進行了展望。

一、硅藻土去除水中污染物的研究進展

(一)對磷去除效果的研究進展。

去除水中的磷是削減水體富營養化，改善生態環境的一項重要任務。李瑞霞等采用堿改性硅藻土處理含氮磷的模擬廢水發現堿改性硅藻土體系對廢水中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研究中發現改性硅藻土對磷的吸附率遠高于天然硅藻土。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，污泥產生量較少，出水更加清澈透明。

(二)對氨氮去除效果的研究進展。

去除氨氮是削減水體富營養化，改善水質的另一重要環節。黨康等采用硅藻土處理廢水中氨氮，發現硅藻土投加量、攪拌時間和廢水PH值對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。焦玉榮等采用化學沉淀法制備了硅藻土負載型二氧化鈦納米材料，對廢水中氨氮進行深度降解，發現氨氮的去除率可以高于70%。

二、硅藻土在水處理中的研究進展

(一)對城鎮污水中污染物的去除效果研究

城鎮污水處理是我國污水處理系統中的重要組成部分，不同城鎮根據其污水特點選擇不同的污水處理工藝。王法理等針對城鎮污水的水質、水量特性，設計了“復合A/O+硅藻精土”工藝的小型城鎮生活污水處理系統，考察其對城鎮生活污水的處理效果，發現使用該組合工藝后，污水出水水質穩定且達到我國《城鎮生活污水排放標準》(GB18918—2002)一級A標準。Hua-qiang Chu[2]等研究了生物硅藻土動態膜法處理城市污水的效果，發現BDDM反應器對COD、NH4-N、TN的去除效果顯著，對懸浮物的截留能力好，且具有較好的去除效果，反應器易反洗。

(二)對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，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生6～7億噸廢水[4]。染料廢水具有色度深、成分復雜、毒性大的特點，難于降解處理。喬楠等利用改性硅藻土負載混合微生物協同處理染料廢水，廢水的色度去除率達到70%，COD去除率達到63.82%，該方法克服白腐菌只對染料廢水色度降解率高和好氧反硝化菌只對染料廢COD降解率高的弊端，擴大了硅藻土和生物水處理技術的應用范圍。

(四)對造紙廢水中污染物的去除效果研究

根據中國造紙協會的統計，2018年全國紙漿生產總量7100萬噸，生產廢紙漿合計約5500萬噸[5]。造紙廢水的特征是CODcr和SS參數較高，可生化性差。丁紹峰等研究了不同非金屬礦物粉體對減少廢水污染負荷的作用，發現硅藻土對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、結論與展望

(一)結論

應用改性硅藻土處理各類污水的研究中發現，通過在傳統污水處理工藝的基礎上投加水處理劑，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生化處理工藝聯用，排放的污水水質指標能達到GB18918—2002《城鎮污水處理廠排放標準》一級A標準的要求，有效實現污水水質提標。其次投加成本便宜的硅藻土絮凝劑能處理在餐飲、染料、造紙等行業產生的工業廢水，在環境友好的同時可保證企業廢水排放達到國家生態環境部要求。

(二)展望

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

2.有必要對硅藻土的絮凝及吸附機理開展研究，明確其針對不同種類污染物的去除機制，對于開發新型、高效的硅藻土改性水處理劑意義重大。