劉冬學(xué)

污水處理用生物陶粒濾料的研究進(jìn)展

劉冬學(xué)

近些年來，人們?cè)谖鬯幚矸矫娴难芯康玫搅碎L(zhǎng)足的發(fā)展，生物陶粒濾料由于自身性能的原因被廣泛使用在污水處理上，但是由于生物陶粒濾料其性能的具體指標(biāo)并沒有相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。文章就生物陶粒的濾料進(jìn)行研究，并且給出今后其發(fā)展的時(shí)候應(yīng)該克服那些問題給予一定的意見。

污水處理；生物陶粒；研究

隨著時(shí)代的變遷以及社會(huì)的發(fā)展，環(huán)境污染問題日趨嚴(yán)重，而我們賴以生存的生活用水存在嚴(yán)重污染的問題。就目前而言，我們使用水質(zhì)的水體正在發(fā)生變化，我們?nèi)祟悓?huì)面臨水資源短缺以及嚴(yán)重的水污染問題。根據(jù)實(shí)際的資料表明，40%的人類都將面臨水資源短缺的現(xiàn)象；與此同時(shí)，地球50%的水質(zhì)都遭受到了不同程度的污染，這就意味著將會(huì)有十億人喝不到干凈的水。現(xiàn)階段，幾乎所有的國(guó)家都在面臨著水污染治理的難題，而對(duì)于污水的回收利用以及處理與節(jié)約水資源是當(dāng)今的重要問題。其中，陶粒是一種處理污水的填料，這種填料的物理與化學(xué)的穩(wěn)定性能都特別適合我國(guó)的國(guó)情。下面筆者就其種類與特性和在污水中如何處理以及發(fā)展對(duì)其詳細(xì)的描述。

1　生物陶粒的性能和種類

1.1生物污泥的陶粒

生物污泥是污水處理廠處理完污水后才產(chǎn)生的，它具有能夠煉制成農(nóng)業(yè)用肥，還可以用于綠化等優(yōu)點(diǎn)。但是，若將其焚燒或放到海里對(duì)社會(huì)將造成再次生態(tài)污染。就目前而言，把生物污泥作為原材料可以通過磨碎、烘干、煉制等手段做成陶粒，將其代替一部分黏土用于燒成陶粒不但能保護(hù)環(huán)境還能節(jié)省黏土。

1.2頁巖類陶粒

頁巖的陶粒其經(jīng)過篩選分離、破碎或者磨損成粉末，燒制而成。通過實(shí)驗(yàn)，把天然的頁巖作為原料，采取了成球法和破碎法所制成的濾料，最終制成了陶粒濾料。用這些方法所制造出的陶粒濾料的孔徑以及酸堿的可溶性能等有效地為指標(biāo)進(jìn)行了較為細(xì)致的對(duì)比。結(jié)果顯示，這兩種方法均能夠治理出優(yōu)秀的淘綠濾料。

1.3黏土的陶粒

用亞黏土、黏土等作為主要原料，經(jīng)過加工的制造顆粒，燒制而成黏土陶粒。以貝巖為主要原料并且混入一定量的化工原料，采取含有紅黏土粉的煤灰，燒制多孔球形輕質(zhì)的陶粒濾料。這類的陶粒強(qiáng)度好、化學(xué)穩(wěn)定性能好，比表面積大，所有的孔隙率也大。與其他的規(guī)則濾料相比較，它具有水流的流態(tài)性能好，截留污垢的能力也很強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

1.4煤矸石類的陶粒

煤矸石是我國(guó)固體廢棄物當(dāng)中最大的，它所堆積和排放的面積不但給大氣與地表造成了破壞污染，還占用了很多可以耕種的土地。煤矸石所有的化學(xué)組分和黏土比較接近，它所含有碳和煤的比重偏高，在燒制過程中流失比較大。以煤矸石作為原料分別采取成球法以及破碎法進(jìn)行燒制，經(jīng)過慢速升溫或者快速升溫進(jìn)行焙燒從而得到陶粒濾料。對(duì)其所制造出來的陶粒濾料的酸堿度、氣孔率、可溶解率等相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行了比較分析。試驗(yàn)結(jié)果顯示：其陶粒濾料的氣孔率隨著焙燒的溫度提升由小向大轉(zhuǎn)變，然后又慢慢下降，其中破碎法制品的氣孔率一般都要低于氣球法的氣孔率；慢速燒制氣孔的孔徑所分布的部位比快速燒制所形成的氣孔孔徑要寬很多。但是，這兩種焙燒的方式所得到的氣孔數(shù)都會(huì)隨著焙燒產(chǎn)生溫度的加強(qiáng)而加大；它們的酸堿性和可溶解率都會(huì)隨著焙燒的溫度提升而減小。在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，會(huì)根據(jù)其特性、生產(chǎn)的成本以及產(chǎn)品性能的要求等確保其陶粒濾料的制造工藝。

1.5海底泥類生物陶粒

海底泥類的生物陶粒是由湖河江流沉積而形成的沙泥為原料，其中所具有的孔隙率大、材料的采購成本低和比表面積較大等特點(diǎn)。以湖泊底部的泥沙為原料進(jìn)行試驗(yàn)，得出的試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)東湖的淤泥和發(fā)泡組分的比值為4∶1，600 ℃預(yù)留燒制15 min，1 100 ℃左右進(jìn)行焙燒12 min的時(shí)候，可以制造出性能較好的超輕生物的陶粒。

1.6粉煤灰類生物陶粒

粉煤灰類的生物陶粒是由固體的廢棄物為原料，具有化學(xué)穩(wěn)定性較好、比表面積較大、其吸附性能較為良好等特點(diǎn)。我們以電廠粉煤灰為重要原料制造出表面較為粗糙、強(qiáng)度較高和比表的面積較大的生物陶粒。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果顯示，在廢水的pH 5.5、含有鋇和鉻的粉煤灰陶粒的重量比重為1 000∶1，可以讓Cr6+的去除率達(dá)到了99%以上，并且出水符合國(guó)家所要求的排放標(biāo)準(zhǔn)。

1.7赤泥陶粒的濾料

氧化鋁生產(chǎn)出的廢渣是赤泥。這些赤泥堆積占用了大量的農(nóng)田，還要消耗許多管理費(fèi)用。對(duì)它進(jìn)行水處理，進(jìn)行過濾試驗(yàn)。經(jīng)過研究得出：只要填補(bǔ)一定量的硅石粉，制造出結(jié)構(gòu)多孔的陶粒濾料，除去油污的效果能夠達(dá)到60%以上。

1.8硅藻土類的陶粒濾料

硅藻土是由硅藻殼與化學(xué)生物沉積所形成的沉積巖。其自身具有較強(qiáng)的吸附與吸水能力，具有多孔的結(jié)構(gòu)，熔點(diǎn)較高。目前硅藻土陶粒具有兩種生產(chǎn)方法：免燒與焙燒法。免燒法就是把已經(jīng)粉碎的硅藻土，配上氧化鈣含量多于80%的石灰以及模數(shù)是二點(diǎn)八的硅酸鈉中攪拌混合，經(jīng)過一定的時(shí)間后成為硅藻土陶粒；如果硅藻土的成巖程度較高時(shí)就可以直接用焙燒法。以硅藻土作為原料，制造生物陶粒濾料，研究出了焙燒的溫度對(duì)于濾料的比表面積、孔隙的分布以及氣孔率等特性的影響。經(jīng)過試驗(yàn)結(jié)果得出，溫度在1 000 ℃左右時(shí)，可以制造出化學(xué)、物理性更為穩(wěn)定的表面粗糙的陶粒濾料。

2　污水處理中生物陶粒的應(yīng)用

2.1深度污水的處理

對(duì)于飲用水的深度處理大多數(shù)采用了生物活性炭的處理技術(shù)，這種活性炭有較好的吸附性，但是使用的壽命比較短，價(jià)格較為昂貴。然而，以頁巖礦石作為原料的陶粒其孔隙率較高、價(jià)格比較低廉等特征得到了廣大用戶的青睞。用生物陶粒處理自來水的濾后試驗(yàn)結(jié)果顯示，這種陶粒對(duì)鋅、鎳、磷等有害物質(zhì)具有較大的去除能力，并且具有良好的穩(wěn)定性能，并且可以替換活性炭作為一種吸附劑。

2.2污水的預(yù)處理

現(xiàn)在生物的預(yù)處理是原有水處理工藝的一種創(chuàng)新，主要包含了生物的濾池、流化床、接觸的氧化等。在填料的表面附著生長(zhǎng)的生物膜所吸收的有機(jī)物等物質(zhì)經(jīng)新陳代謝，從而讓水質(zhì)得到應(yīng)有的凈化。通過試驗(yàn)得出，運(yùn)用生物陶粒的預(yù)處理污水可以有效地除去細(xì)菌、渾濁度等大量的污染物質(zhì)，并且也改進(jìn)了處理后續(xù)的工藝技術(shù)。

3　對(duì)生物陶粒在污水處理當(dāng)中的展望

盡管生物陶粒的濾料得到發(fā)展較快，但是為了更好地挖掘出其自身優(yōu)勢(shì)，還要面臨著以下的幾個(gè)問題：①使生物陶粒的每一項(xiàng)性能都具有科學(xué)的依據(jù)，定制生物陶粒的濾料國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；②降低天然黏土以及礦物質(zhì)的采集，主要以固體的廢棄物作為生物陶粒濾料的原料；③完善生物陶粒濾料的制造工藝，并且改進(jìn)其各項(xiàng)性能數(shù)據(jù)；④對(duì)生物陶粒濾料進(jìn)行較為系統(tǒng)的研究。

4　結(jié)語

由以上描述可知，生物陶粒的表面非常粗糙，孔隙的間隔率比較高，比表面積很大，并且自身具有的強(qiáng)度能夠經(jīng)得起水的切剪盈利以及水流的沖洗。由于內(nèi)部與表面的中孔與微孔較多，大的孔隙較少，可以讓微生物輕易地依附，同時(shí)還具有穩(wěn)定的化學(xué)性等特點(diǎn)，使它在污水處理當(dāng)中有了較為廣泛的應(yīng)用。所以，要盡快對(duì)其進(jìn)行更為深入的研究，改進(jìn)其缺點(diǎn)，盡早地?cái)[脫缺水現(xiàn)象，能夠盡早地使用干凈的水資源來改變現(xiàn)有的生活。

［1］ 馮敏，劉永德，趙繼紅. 污水處理用生物陶粒濾料的研究進(jìn)展［J］. 河北化工，2009（1）：64-66.

［2］ 李猛，紀(jì)軼，李紹純，等. 生物陶粒濾料在污水處理中的研究與應(yīng)用［J］. 西南給排水，2010（5）：9-12.

［3］ 傅金祥，陳東寧，楊柳，等. A/O生物濾池處理生活污水的掛膜啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)研究［J］. 節(jié)能，2007（12）：14-16.

［4］ 王躍鵬，陳東寧，裴欣，等. C/N值對(duì)A/O生物濾池性能影響分析［J］. 節(jié)能，2008（7）：24-26.

遼寧建筑職業(yè)學(xué)院 遼寧遼陽 111000

Research progress of bio- ceramic filter for sewage treatment

Liu Dongxue

In recent years，research on sewage treatment has been carried out，and bio-ceramic filter has been widely used in wastewater treatment. However，as there are few specific indicators in national standard of biological ceramic filter material，this paper studies the biological ceramic filter material，and gives some suggestions on the problems which may occur in the future.

sewage treatment；bio-ceramic；research

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