硅藻土在污水回用中的应用

由于我国水资源的严重缺乏，人们不得不通过多种途径开发新水源，主要有海水淡化、远距离调水、城市污水处理回用。相比之下，污水处理回用投资少、工期短、见效快，比较现实易行，具有重要意义。
污水的再生回用途径有：农业灌溉、工业回用、城市杂用、地下回灌和生活饮用。工业厂区道路冲洗、冲厕以及绿化等，水质满足《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T18920-2002)标准中城市绿化、道路清扫消防及冲厕标准，是回用水利用的一个方面。
混凝沉淀在城市污水回用中应用非常普遍，目前主要应用铝盐混凝剂和铁盐混凝剂。如何改善这些混凝剂的混凝特性，提高混凝性能，使各组分之间形成增效作用，并降低各种不良影响变得很重要。
硅藻土作为新的水处理药剂起到助滤助凝的作用。它可以增大絮凝体及其密度，增加絮凝体的粒度和牢度，使生成的絮凝体粗大而紧密，易于沉降分离。
污水中含有的悬浮物，其粒径从数十毫米到1μm 以下的胶体颗粒是多种多样的，而这些胶体颗粒大多是有机性的。为了满足污水回用的水质指标，去除这些悬浮物是必要的。混凝沉淀是污水回用处理常用的一种技术。混凝沉淀去除的对象是水中呈胶体和微小悬浮状态的有机和无机污染物，从表观而言，就是去除污水的色度和浑浊度。而过滤技术也是产生高质量出水的一个关键。
污水的二级出水或者循环水排污水均可以作为污水回用处理的水源。与天然水不同，需深度处理的回用水主要包含微生物碎片等悬浮物和胶体。而这种悬浮物胶体往往带有负电荷，具有较强的亲和力。通过投加混凝剂，使得悬浮物胶体的水力条件改变，形成大的絮凝体而沉降可以在短时间内完成。
絮凝剂的选择是提高污水回用水质效率的关键。单独使用絮凝剂并不能取得良好效果，往往投加一定的辅助药剂，增大絮凝颗粒的密度，增加絮凝体的粒度和牢度，使生成的絮凝体粗大而紧密，加强吸附桥架作用，充分发挥网捕作用，使其迅速沉淀。
硅藻土作为一种新型的水处理药剂，在污水回用处理领域越来越受到重视，尤其是在水源色度较高的回用水中，可以起到很好的效果。硅藻土是古生物硅藻残骸的沉积物，外观为白色至浅灰色或米黄色多孔性粉末，具有独特物化性能。硅藻土性能稳定，密度1.9～2.35g/cm3，耐酸，孔容大，主要成分是SiO2、Al2O3，孔径大，比表面积大，吸附性能强，是一种良好的絮凝加固剂，用以充当絮凝的骨架材料，起到助滤助凝的作用。
本论文结合工程项目实际经验，对硅藻土在回用水工艺中的应用加以论述。
回用水处理装置将循环水排污水处理回用，达到回用于道路冲洗、绿化的水质。由于水质的碳酸盐硬度较高，悬浮物颗粒较大，先投加石灰对水质软化，再经过管道混合器投加PAM、PAC 以及硅藻土，使其在后续的反应沉淀过滤等处理中很好的絮凝沉降，最后对出水进行投加ClO2消毒回用。具体工艺流程路线：循环水排污水经输水管压力送入锥形反应容器，投加氢氧化钙溶液对来水进行软化，降低来水硬度。出水自流入管道混合器，在管道混合器投加PAC、PAM 以及硅藻土。
管道混合器出水首先进入反应区，反应区在过滤容器底部，并均匀布水。随着水流速度的降低，进入高浓度絮凝区絮凝。絮凝区上部为导向流斜管沉淀区，由于出水浊度控制在10NTU 以下，斜管区上升流速控制在2～3 mm/s，斜管倾角采用60°，斜管长约1 米。来水随着斜管方向向上流动，而污泥和絮凝的矾花在重力作用下，沿斜管倾斜的方向往下滑落，由于导向流斜管的水力作用进入过滤容器下部泥斗。
出水进入过滤部分，自上而下通过过滤区。滤料层可以采用石英砂或无烟煤或者合成纤维滤料，由底部出水装置收集进入清水区，再由连通管接到过滤容器的顶部清水层。出水投加ClO2消毒回用。本系统最主要的设备为反应沉淀过滤容器，经管道混合器投加的絮凝剂和助凝剂0.5kg/d，处理规模约50m3/h，容器设备的排泥周期为12小时。污水经过过滤层后，阻力逐渐变大，需反冲洗排污。此时过滤区水位逐渐上升，当上升至虹吸真空管时，过滤区上部的存水在清水层的静压及真空吸引下自动反洗。清水按照正常运行自下向上的路径的反方向反冲洗。反冲洗约5 分钟。
本系统中絮凝沉淀是必要的，所以药剂的投加也是关键一环。PAM、PAC 吸附架桥作用强，使得混凝效果良好。硅藻土主要是发挥基团离解后表面带负电荷，使得污水中带正电荷的胶体表面电荷中和，胶体脱稳而沉降，吸附电中和作用强。
硅藻土一方面作为良好的絮凝加固剂，充当絮凝的骨架材料。另一方面硅藻土比表面积大，吸附性能强，脱稳胶体极易被吸附到硅藻土上。
影响污水回用处理效果的因素很多，但是混凝沉淀是污水回用处理的重要环节。混凝剂种类和投加量是影响混凝效果的关键，目前混凝剂投加多采用的是湿投法。即先将药剂溶解，配成一定浓度的溶液，采用液压隔膜计量泵进行计量投加，并能根据原水水量和水质的变化随时调节。
硅藻土无毒，可再生，是良好的助滤剂。随着我国水处理过滤技术和设备的不断改进和完善，硅藻土在水处理领域的应用将越来越广泛，尤其是污水处理领域。