硅藻土在水处理中的应用研究进展

(重庆交通大学河海学院 重庆 400074)

城镇污水处理中絮凝沉淀常使用的药剂有铝系和铁系。但是铝系絮凝剂矾花小，会使出水浊度高于原水；而铁系絮凝剂在使用过程中会产生亚铁盐，使水体出现反黄和变黑现象。

硅藻土是一种由硅藻壳组成的白色矿物粉末，其主要化学成分为非晶质二氧化硅。硅藻土比表面积较大、化学性质稳定且表面有大量的自由羟基和缔合羟基，是良好的天然吸附和催化剂载体材料[1]。硅藻土处理废水具有低成本、简易高效，无二次污染等特点，具备成为废水处理的良好吸附剂的条件。

本文在阅读国内外文献的基础上，对近年来硅藻土在水处理的应用进行综述，并对其应用前景进行了展望。

一、硅藻土去除水中污染物的研究进展

(一)对磷去除效果的研究进展。

去除水中的磷是削减水体富营养化，改善生态环境的一项重要任务。李瑞霞等采用碱改性硅藻土处理含氮磷的模拟废水发现碱改性硅藻土体系对废水中PO4 3-P的去除有沉淀作用和吸附作用，其中以沉淀作用为主。赵艳锋等以硅藻土及硝酸铁为原料制备了改性硅藻土，在吸附模拟含磷废水的试验研究中发现改性硅藻土对磷的吸附率远高于天然硅藻土。张思梅等采用改性硅藻土处理受污染开放性水体，结果表明选用改性硅藻土不仅除磷效率高，且絮体沉降性能较好，污泥产生量较少，出水更加清澈透明。

(二)对氨氮去除效果的研究进展。

去除氨氮是削减水体富营养化，改善水质的另一重要环节。党康等采用硅藻土处理废水中氨氮，发现硅藻土投加量、搅拌时间和废水PH值对氨氮的去除效率的影响较大，且硅藻土适用于低浓度氨氮废水的处理。焦玉荣等采用化学沉淀法制备了硅藻土负载型二氧化钛纳米材料，对废水中氨氮进行深度降解，发现氨氮的去除率可以高于70%。

二、硅藻土在水处理中的研究进展

(一)对城镇污水中污染物的去除效果研究

城镇污水处理是我国污水处理系统中的重要组成部分，不同城镇根据其污水特点选择不同的污水处理工艺。王法理等针对城镇污水的水质、水量特性，设计了“复合A/O+硅藻精土”工艺的小型城镇生活污水处理系统，考察其对城镇生活污水的处理效果，发现使用该组合工艺后，污水出水水质稳定且达到我国《城镇生活污水排放标准》(GB18918—2002)一级A标准。Hua-qiang Chu[2]等研究了生物硅藻土动态膜法处理城市污水的效果，发现BDDM反应器对COD、NH4-N、TN的去除效果显著，对悬浮物的截留能力好，且具有较好的去除效果，反应器易反洗。

(二)对餐饮废水中污染物的去除效果研究

餐饮废水一般为胶体状态，拥有吸附作用的硅藻土则可以成为处理餐饮废水的一种比较好的混凝吸附剂[3]。陈旭等将天然硅藻土进行改性，将制得的改性硅藻土辅以微波方法处理餐饮废水。结果表明，在最适投加量和pH值且接受微波辅助之后，COD去除率为88.54%，总磷去除率为92.09%。

(三)对染料废水中污染物的去除效果研究

在我国，染料和印染工厂每年约产生6～7亿吨废水[4]。染料废水具有色度深、成分复杂、毒性大的特点，难于降解处理。乔楠等利用改性硅藻土负载混合微生物协同处理染料废水，废水的色度去除率达到70%，COD去除率达到63.82%，该方法克服白腐菌只对染料废水色度降解率高和好氧反硝化菌只对染料废COD降解率高的弊端，扩大了硅藻土和生物水处理技术的应用范围。

(四)对造纸废水中污染物的去除效果研究

根据中国造纸协会的统计，2018年全国纸浆生产总量7100万吨，生产废纸浆合计约5500万吨[5]。造纸废水的特征是CODcr和SS参数较高，可生化性差。丁绍峰等研究了不同非金属矿物粉体对减少废水污染负荷的作用，发现硅藻土对造纸废水处理效果较好，色度去除75%，总氮去除69.9%，氨氮去除86.5%。

三、结论与展望

(一)结论

应用改性硅藻土处理各类污水的研究中发现，通过在传统污水处理工艺的基础上投加水处理剂，污水中磷、氨氮可以得到有效去除。而且污水处理厂通过与不同二级生化处理工艺联用，排放的污水水质指标能达到GB18918—2002《城镇污水处理厂排放标准》一级A标准的要求，有效实现污水水质提标。其次投加成本便宜的硅藻土絮凝剂能处理在餐饮、染料、造纸等行业产生的工业废水，在环境友好的同时可保证企业废水排放达到国家生态环境部要求。

(二)展望

1.投加硅藻土在污水处理厂中的运行效果较好，笔者认为以硅藻土对水中氮、磷去除效果显著，故能否将硅藻土运用于由氮、磷超标引起的黑臭水体治理中。可以对污水处理反应器进行深化研究，探讨能使絮凝效果和吸附效果最佳的水力条件。

2.有必要对硅藻土的絮凝及吸附机理开展研究，明确其针对不同种类污染物的去除机制，对于开发新型、高效的硅藻土改性水处理剂意义重大。