矽藻精土水處理工藝實踐

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摘要： 矽藻精土水處理工藝可將城市生活污水一次處理達到中水回用標準，本文介紹瞭矽藻精土水處理工藝和慶中生化工藝的原理和工程運用，歡迎指正！大理慶中環境工程有限公司是擁有“矽藻精土水處理工藝”發明專利技術的水處理專業公司，在運用和實踐“矽藻精土水處理工藝”技術過程中有些體會，願與同仁共享。 關鍵詞： 矽藻精土 工藝實踐 如何在城市污水處理中，改變先做“二級生化處理”，再做“中水處理”的城市節水模式，建立一套將污水一次處理到“中水”的工藝技術，為社會節約寶貴的資金、土地資源，為創建生態城市，為保護我們的生存環境，大理白族王慶中先生在國傢兩院院士王希季先生的指導下，完成瞭“矽藻精土水處理工藝”，並發展到瞭“第六代”技術的水平，即完成瞭將城市污水一次性處理達到GB18918-2002一級A標的水平。以雲南省大理市城市污水“登龍河工程”為例，將矽藻精土水處理工藝及“慶中生化工藝”介紹如下： 一、矽藻精土水處理工藝污染物的去除機理 （一） SS的去除污水中的SS去除主要靠矽藻精土的吸附、絮凝、沉淀作用而去除。污水處理中懸浮物的濃度不僅僅隻涉及到出水的SS指標，而且與出水的BOD5和CODcr等指標也有關，這是因為組成出水懸浮物主要是活性污泥絮體，所以控制污水處理廠出水的SS指標是最基本的，也是很重要的環節。為瞭盡量去除水中的懸浮物，需在工程中采用適當的措施，常用的傳統生化法措施有選用適當的污泥負荷率以保持活性污泥的凝聚及沉降性能，采用較小的二次沉淀表面負荷、采用較低的出水堰負荷、充分利用活性污泥懸浮層的吸附網絡作用等。通過綜合比較，最好的方法是采用矽藻精土水處理劑，並結合高效水力循環澄清池，該方案可使廢水中SS的去除率達到99%。 （二） BOD5的去除BOD5CODcr SSTN登龍河城市污水 進水水質 6.31 40150.68360 2506.87 41033.78.78 0.02從上表可知，經處理後出水滿足CODcr≤50mg/L，完全可以達到國傢一級排放標準（GB18918-2002）。 （四） N的去除 氮是蛋白質不可缺少的組成部分，它廣泛存在於城市污水中。廢水中的氮一般以有機氮、氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮等四種形式存在。生活污水中氮的主要存在形態是有機氮和氨氮。其中有機氮占生活污水含量的40-60%，氨氮占50-60%，亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮僅占0-5%。廢水中生物脫氮在傳統二級生物處理中的基本原理是：將有機氮轉化為氨氮的基礎上，通過硝化和反硝化菌的作用，將氨氮轉化為亞硝態氮、硝態氮，再通過反硝化作用將硝態氮轉化為氮氣，從而達到從廢水中脫氮的目的。廢水的生物脫氮處理過程，實際上是將氮在自然界中循環的基本原理應用於廢水生物處理，並借助於不同微生物的共同協調作用以及合理的人為運行控制，而將生物去碳過程中轉化而產生以及原廢水中存在的氨氮轉化為氮氣而從廢水中脫除的過程。在廢水的生物脫氮處理過程中，首先在好氧條件下，通過好氧硝化菌的作用，將廢水中的氨氮氧化為亞硝酸鹽氮或硝酸鹽氮；然後在缺氧條件下，利用反硝化菌（脫氮菌）將亞硝酸鹽和硝酸鹽還原為氮氣從水中逸出。在硝化與反硝化過程中，影響其脫氮效率的因素是溫度、溶解氧、PH值以及反硝化碳源。生物脫氮系統中，硝化細菌增長速度較緩慢，所以要有足夠的污泥泥齡，也就是要求系統必須維持在較低的污泥負荷條件下運行，以便使系統的泥齡大於維持硝化所需最小泥齡。反硝化菌的生長，主要在缺氧條件下運行，並且要有充裕的碳源提供能量，才可促使反硝化作用順利進行。生物脫氮系統中硝化與反硝化反應需要具備如下條件：硝化階段：足夠的溶解氧，DO值2mg/L以上，合適溫度，最好20度，不能低於10度，足夠長的污泥泥齡，合適的PH條件。反硝化階段：硝酸鹽的存在，缺氧條件，DO值0.2mg/L左右，充足的碳源（能源），合適的PH條件。需要控制足夠的污泥齡與進水的碳氮化。還有進入生物處理池中的CODcr濃度、TKN／CODcr比值及P／CODcr比值。TKN／CODcr值小於0.08，有去除硝酸鹽效果，若在0.08-0.11之間，不能完全去除硝酸鹽，在0.11-0.14之間，UCT工藝也不能完全消除厭氧池中硝酸鹽，需要控制回流比，以便減少硝酸鹽對厭氧的影響。倘若TKN／CODcr大於0.14，城市污水不能用生物脫氮除磷方法。由於傳統的A2／O、UCT工藝處理構築物多，占地較大，投資多，運行管理較復雜，尤其對於中型以下的城市污水廠已較少采用,為此不予推薦。傳統的氧化溝沒有除磷功能，也沒有設置專門的缺氧池，脫氮是在各曝氣器之間形成的缺氧區域，因此脫氮能力有限。 采用矽藻精土水處理劑，並使用高效水力循環澄清池污水處理設備，由於矽藻在精選過程中把與矽藻共生的雜質分離除去，這樣使矽藻表面本已平衡的電位形成不平衡電位，在水處理進行時，矽藻精土水處理劑被微量加入污水中，在高速攪拌，或抽吸污水的泵機葉片旋轉下，瞬間分散於水體之中，矽藻表面的不平衡電位能中和懸浮離子的帶電性，使其相斥電位受到破壞而與矽藻形成繆羽，電價中和與沉淀作用，凝集成較大的絮花，借重力沉淀至底部，加上矽藻巨大的表面積，巨大的孔體積和較強的吸附力，利用矽藻精土水處理劑對凱氏氮（TKN）有吸附、絮凝以及過濾作用,把污水中的有機物和無機物細微和超細微物質吸附到矽藻表面，形成鏈式結構。由非晶體活性二氧化矽組成的矽藻，具有在水體中相聚和自由沉降為矽藻餅的性能。再加上精土被改性後的絮凝作用加快矽藻等凝聚到水底形成矽藻餅的速度，使矽藻吸附時電位中和，污染物質和細菌，瞬間下沉與水體分離。 （五） P的去除 將磷從污水中去除，傳統的方法可以采用化學法，也可以采用生物法。 化學除磷是向污水中投加三價鹽（一般是鋁鹽和鐵鹽，二價鐵應保證在曝氣池內被氧化為三價鐵），使之與污水中的磷酸鹽形成難溶化合物，經過沉淀從水中去除。采用化學除磷的優點是工藝簡單，除加藥設備外不需要增加其它設施，因此特別適用於舊廠增加除磷功能。缺點是藥劑消耗量大、剩餘污泥量增加、處理成本增加。化學藥劑的投加還要消耗水中的堿度。綜合上述幾種主要的脫氮除磷方法，A2／O、UCT、氧化溝由於要設置專門的二沉池，占地面積較大，投資運轉費用都較大；T型氧化溝雖然不需設置二沉池，但由於使用的曝氣裝置限制瞭其水深，占地面積很大，且設置利用率，容積利用率均很低；傳統的SBR（包括循環曝氣法CAST），雖然構築物少，水頭損失小，但容積利用率僅50％；使用矽藻精土水處理工藝和慶中生化工藝（在BC比值很小條件下的生化技術），具有投資小、占地少、運轉費低、去除率高、結構簡單、能耗少、沉渣能回收再利用、無二次污染、適應性強、無論氣候、溫度、污水濃度發生變化均能不受影響。 三、矽藻精土水處理工藝及設備 (一)矽藻土 1、矽藻土的性質和用途矽藻土[DIATEMITE]是一種生物成因的矽質沉積巖，主要由矽藻(一種單細胞的水生藻類)遺骸和軟泥固結而成的沉積礦。具有孔隙度高、比表面積大、吸附性強、質輕、堅固、隔音、隔熱、耐磨、耐酸和熱傳導性低等特性，廣泛用於水處理、飲食、建材、化工、橡膠、石化、醫藥、冶金、油漆、化妝品、塗料、機械、能源等行列，可制水處理劑、助濾劑、填料、吸附劑、隔熱材料、催化劑載體、色譜固定劑等，是近代工業不可缺少的材料，至今尚未獲得令人滿意的替換物質。 2、國外矽藻土開發的情況 l 矽藻土礦業在世界礦業中占的比例很小，約萬分之一至萬分之二。在一九七九年以後，矽藻土礦業增長不快，主要原因是：世界矽藻土資源不豐富，特別是經濟品質適合開發的矽藻土資源不多，產品受原礦土品質限制，即無需選礦就可以達到矽藻精土質量的礦山儲量很少，需要選礦才能利用的低品質原礦土的利用越來越迫切，低品位原土優選為精土的選礦工藝成為世界各國急需迫切解決的攻關課題，但至今難於解決，不能適應需求量越來越大的矽藻精土的要求，從而使矽藻土工業的發展受原材料的制約而難於較快發展。l 由於矽藻土礦業不大，因此研究矽藻土礦業的人很少，矽藻土礦的開發，特別是低品位礦的開發，由於缺少實際經驗和理論指導進展不快。 l 矽藻土原礦的物理性質，化學成分和極其復雜的共生雜質，因礦山不同而差異很大，這又增加瞭開發的困難。總的來說，世界矽藻土礦業增長不快的主要原因，不是需求的減退，而是高品質原礦土的供應因上述原因而產生困難。 3、我國矽藻土開發的情況l 我國現有的權威部門和科研單位，由於缺乏矽藻土基礎知識的瞭解，又無實踐經驗，多次發生誤將其它礦種，當作矽藻土進行開發的情況，浪費大量的人力和財力。l 我國忽視矽藻土基礎理論研究和對國外技術的信息交流，致使研究工作長期停留在低水平階段，從而缺少對一些較深的基礎理論研究和較高層次的產品開發，研制成果幾乎為零。l 矽藻土工業的開發，對於儲量豐富的我國，是迫在眉睫的重大課題，但我國的矽藻土資源，絕大多數均屬中、低品位“貧礦”。為此，中國矽藻土的大量開發的首要問題是解決選礦工藝，隻有找到經濟、適用、可行的中低品位“貧礦”優選為精土的選礦工藝，我國的矽藻土工業才能迅速發展，否則將繼續停留在目前現狀上。 4、我國矽藻土資源情況通過20餘年來的努力，我國在矽藻土資源調查方面，做瞭一些工作，就目前已知的資料來看，我國矽藻土礦的形成分佈具有以下幾個特點：l 我國矽藻土礦的形成時期從中新世開始一直延續到全新世，其中新世形成的矽藻土礦規模一般都較大。l 我國的14個省，已勘明瞭七十餘個矽藻土礦，以吉林、浙江和雲南形成三足鼎立形勢。東部沿海、西部新疆、北部黑龍江、南部廣東、海南，中部內蒙、河北、山東、四川等均儲藏著大量矽藻土，除吉林長白馬鞍山礦品質較好外，全國原土均屬中、低品位，王慶中教授研制的國傢發明專利技術“矽藻土純物理選礦工藝”均能把各地原土優選為精土。為此，我國矽藻土工業開發可在各地建選礦廠，就近供給精土。在近數百年內，僅勘明的儲量，可以說開采量再大也開采不完。 （二）矽藻精土水處理劑工藝所取得的成績 實踐證明，矽藻精土水處理劑是“矽藻精土水處理工藝”的核心，矽藻精土水處理工藝適用於城市污水和各類工業廢水處理。該工藝在經國內水處理專傢組成的專傢組及中國矽藻土協會評定為國內首創，並具有世界領先水平的技術。在廣東、江蘇、雲南、貴州、廣西、內蒙古建成的污水處理工程,在各省環境監測中心站等部門的監測下，成功地把城市污水、工業廢水處理達到國傢排放標準並可循環使用。 去除率分別達到BOD5 92-92.8%、CODcr 95%以上、SS 99%、TN 78%、TP 90.7%。一九九六年十月四日由雲南省主管部門十四個單位十八名專傢組成專傢組對該污水處理工藝及試驗進行評審，給予較高的評價並建議立即推廣,該工藝的發明，為治理污染廢水，提供瞭既經濟又適用的最佳技術，使徹底根治污水由希望變為現實。項目PHSS TNTP 自祥飯店污水 進水水質40 150.68 37716.31 4.14 出水水質 6.874 10.78未檢出0.39去除率（％） 92.89152.3 91.2 明通河水 進水水質40154.43405 960 33.51 8.58 出水水質 6.82 511.47 18.6 未檢出0.59 去除率（％） 92.6 95.4 99.978.790.8 以上工程取得瞭懸浮物達到未檢出的最佳效果，各項去除率均超過傳統工藝。 （2）一九九六年九月，用該技術在昆明自祥飯店污水處理工程和昆明盤龍衛生巾廠污水處理工程中取得排水污染物指標全面達到國傢一級排放標準，多項污染物指標遠遠超過國傢效果一級排放標準的要求。 （3）一九九七年七月，用該技術建成的昆明大觀河污水處理工程，排水遠遠超過國傢一級排放標準，該工程轟動瞭昆明，雲南日報在一個月內登載瞭三個版面，春城晚報也連載三篇文章，昆明日報等均進行報導，並且國外報刊也多次報導。雲南電視臺，昆明電視臺等十多傢電視臺，廣播電臺均紛紛報導，省市領導親自現場參觀，省外紛紛聞訊趕來現場看。 （4）一九九八年三月，用該技術建成澄江祿充風景區污水處理站，又一次引起轟動，從試運轉第一天起至今，多次接待省市領導及環保主管部門前往參觀。電視、報刊也多次進行報導。（5）一九九八年六月，用該技術建設貴州省六盤水市礦務局老鷹山煤礦8000m3/日廢水處理工程。 （6）一九九八年三月起，用該技術參加九九博覽會重點工程——滇池草海藍藻應急治理試驗，試驗結果表明，該技術取得最好成績。 （7）一九九八年三月在昆明市明通河上建成1000m3/d和4000m3/d兩座城市污水處理展示工程。（8）二000年在雲南省瑞麗市造紙廠建成1000m3/d造紙黑液污水處理工程。（9）二000年在廣西省桂林市荔浦電鍍廠建成500m3/d電鍍廢液工程。該工藝是當今世界上唯一能用物理方法把中低品位矽藻原土優選為精土的工藝，與化學法即酸洗法比較，具有投資小、效益高、無污染、耗電少、用水可循環，成本低，回收率高，操作簡便，適應性強，設備結構緊湊，能連續生產，分離效率高等特點。工藝的要點是：原礦土采集後按不同品級堆放。投料前測定原土水分，按幹料計重定量投入特制低速擦洗機中加水變細為濃礦漿。再流入高速分散機加水稀釋為低濃度礦漿，此時在除粗砂設備中除去粗砂。然後進入高速攪拌機，加入矽藻土選礦專用重磁水，在葉片高速旋轉下礦漿產生靜摩擦，利用三氧化二鐵，三氧化二鋁等原土中雜質微粒帶負電，重磁水帶正電而二氧化矽保持中性的原理，用內摩擦產生的高壓靜電使雜質處於不沉降狀態。礦漿進入負壓爆破設備和超聲波振震設備後，進入粗選設備，精選設備，除去細粒晶體二氧化矽、碎屑礦物，最後進入矽藻富集設備。不沉降的粘土和雜質向外排出，矽藻自由沉降富集為矽藻餅，從而把超低品位矽藻原土中的矽藻精選出來為高品質精土。所采集的原土品位高低，僅影響到精土的回收率高低，而不影響精土質量。因在選礦工藝流程中，僅有矽藻才能富集為餅，其餘雜質均分選出去。為此，所得精土，純度可達92%以上。 (四)矽藻精土處理劑處理污水的工藝該工藝不但具有各傳統工藝的綜合優點，同時彌補各處理工藝的不足，並且具有各傳統工藝所做不到的，沉渣可徹底取走並回收使用的特殊優點。本工藝不僅投資小，耗電少，成本低，占地少，處理質量好、去除率高，污染物可全部取走並再利用，而且適用性強，設備簡單，操作方便，可作為各類大、中、小型企業工業廢水和城市污水處理，是一種優於國內外各傳統工藝的具有國際先進水平的污水處理工藝。它采用矽藻土純物理選礦工藝優選提純的矽藻精土改性配制而成處理劑，在專用的污水處理設備中，由於矽藻具有強烈的吸附性，把污水中的有機物和無機物吸附，在絮凝作用下，瞬間沉降至底部，獲得潔凈清水。清水可循環使用。而被矽藻吸附絮凝為餅的沉渣，可以徹底分離取出。因其中矽藻占一定量，按污染物類別的不同，分別再制成矽藻土系列產品。本工藝建設成本僅是生化法的40%。運轉費僅是混凝法的50-60%。 1、矽藻精土改性配制成矽藻精土水處理劑矽藻精土水處理劑是獲國傢發明專利的專有產品。矽藻是一種單細胞藻類，它的形體極為微小，一般隻有幾微米到十幾微米，直到顯微鏡問世後，人們對它才逐漸有所瞭解。矽藻能進行光合作用，自制有機物，是水域中需氧動物的氧氣提供者。在水體中以驚人的速度生長繁殖，它們的遺骸沉積形成矽藻土。經過選礦，除去與其共生的粘土、石英砂、碎屑礦物等雜質後，把矽藻富集到92%以上稱為精土。矽藻精土與矽藻土的區別,關鍵在“精”字。世界上沒有純凈的矽藻土,為此, 矽藻土中有很多雜質, 矽藻含量少,不但在處理水時難於把水處理清,還可能把水攪混。經過特殊方法提純,把矽藻富集到92%以上稱為精土。顏色為白色，緊堆密度0.3-0.4g/ml，比表面積50-60m2/g， 數量2-2.5億個/g，孔體積0.6-0.8cm3/g，孔半徑2000-4000Å，吸水率能吸收自身重量的3-4倍。具有質輕、多孔、隔音、耐酸、而堿、比表面積大、化學性質穩定、熱穩定和吸附能力強等特點。在水處理中根據污水的類別在精土中加一定量的改性物質，改性配制成處理各種水質的矽藻精土水處理劑。 2、矽藻精土處理污水的工藝要點用矽藻精土作水處理劑處理污水後所獲得的沉渣均可以回收再利用。因為該沉渣中含有大量的矽藻、粘土質，有機質和無機鹽，但沉渣不會變質腐爛,經試驗，我們把沉渣做成輕質建材保溫磚和普通輕型建材產品,由於沉渣中含有氮和磷，而矽藻土是酸性土壤改良劑,為此該沉渣也可以作為肥料，該沉渣經試驗不會使土壤變硬,而相反能把硬質土變得更松散。承辦水處理工程的公司是選礦為主的公司,既然能把超低品位原土提純為精土,就能把沉渣中的矽藻土再精選富集為精土，這一點是勿需置疑的。而重新提純的精土可以再次用於污水處理。提純方法有兩種,其一是用純物理濕法選礦工藝，在附近建一個專門提選沉渣中精土的選礦廠。其二是用風選，此方法已做瞭試驗，沉渣在850度高溫下用推板窯,立窯或回轉窯煅燒,此時有機質揮發，粘土質被燒結,而矽藻溶點是1200度保持完整狀態,然後用旋風頭式風選機( 三級旋風頭)分選,被燒結的粘土和粗粒晶體礦物被分選出去,而矽藻以它特殊結構被第二級收集，第三級是粉層回收作填料,獲得富集的矽藻再改性為水處理劑。 (五)用矽藻精土處理污水工藝與其他工藝比較目前國內外處理污水方法歸結起來主要有物理化學法和生化法兩大類。 1、物理化學法 采用格柵－>沉砂－>絮凝－>沉淀－>出水的簡單工藝流程。優點是投資小、占地少、節約能源、設備簡單，去除重金屬、磷、色度效果好。但缺點是對有機物和氮的去除不理想。單獨使用在濃度低的情況下不經濟，特別是各型絮凝劑的加入在水底形成濃液不能徹底分離取走，最終仍然排放造成更嚴重的第二次污染。目前，該方法在各企業的污水處理中被普通采用，一般不能把污水處理達到國傢排放標準，由於絮凝的大量污泥無法處理，目前一般采用填埋的方式。所以，這類工藝不是污水處理的理想工藝。 2、生化法 采用氧化溝，A2／O、AB、ICEAS，SBR工藝為主流。優點是工藝已較為成熟，去除污水中的有機污染物及營養物質氮、磷等有一定效果。但缺點是CODcr去除率低，脫色效果差、投資大、占地多、耗電高、設備復雜、管理要求嚴格。另外該工藝還有一個很大的缺點，就是大量的污泥難於處置，仍易產生二次污染。為此，該類工藝也不適於我國國情，不是污水處理的理想工藝。 3、矽藻精土處理劑處理污水工藝與傳統方法的比較以10000m3/d工程規模為例方法基建投資(萬元) 單位處理成本(元/m3)1500 0.70投資大，占地多，工藝流程復雜，操作復雜，溫度控制要求高，污泥處置困難,色度和CODcr去除率低。 化法1200 0.8030.30出水質量好,水質穩定，運行成本低，停留時間短，溫度變化不影響,連續處理，污泥無二次污染，自動化控制,特別適應城市污水處理。 對有些難度大的工業污水還須有針對性試驗,配制相應矽藻精土處理劑。 　　要徹底治理污水必須尋求切實可行的新技術、新工藝。目前國內外處理污水的傳統工藝，均不能使污泥與水分離後徹底取出，更談不上把污泥再制成可用產品。加之各類工藝的嚴重缺點，使污水處理工作形成老大難問題。要徹底治理污水，必須尋求切實可行的新技術、新工藝。矽藻精土處理劑處理污水的工藝不但具有各傳統工藝的綜合優點，同時彌補各處理工藝的不足，並且具有各傳統工藝所做不到的，沉渣可徹底取走並回收使用的特殊優點。本工藝不僅投資小、耗電少、成本低、占地少、處理質量好，去除率高，污染物可全部取走並再利用，而且適用性強，設備簡單,操作方便，能連續處理，可作為各類大、中、小型城市污水處理。是優於國內外傳統工藝的具有國際先進水平的污水處理工藝。 處理污水的理想工藝，應該是處理後出水水質好，投資少，耗電低，占地小，運轉成本低，污泥能徹底分離取出，並能再加工制成其他產品的最佳工藝，本可行性報告提出的工藝，是目前所有污水處理均辦不到而唯有該工藝能做得到的理想工藝，這正是本方案優勢。 4、工藝優勢2、運行費用省,實際運行費用中的大頭是藥劑費，其用量約在十萬分之五至七，水處理劑單價為2100元／噸（含運費），故每處理1立方米污水藥劑費不超過0.15元，加上電力、人工，每處理1立方米污水的運行費用不超過0.40元, 運行費僅是其它工藝的30-45％。 3、總磷總氮去除率高,去除重金屬有明顯效果。由於矽藻精土水處理工藝的特殊作用,對污水中的總磷、總氮和重金屬有比較高的去除率。以本工藝在昆明明通河城市污水工業性試驗為例，由雲南省環境保護科研所參加，經省環境監測中心站測試，TN 33.51 mg/L 到7.12 mg/L,去除率78.7%，TP 8.58 mg/L 到0.79 mg/L 去除率91.8%。 4、治污與補水相結合,本工藝對懸浮物SS等指標特別明顯，處理後的清水達到國傢《城鎮污水處理污染物排放標準》,水體清澈透明,完全可以滿足補給水的要求。采用矽藻精土水處理工藝，治污與補水一次解決，一舉兩得可節省許多投資。 5、廢渣處理簡單且用途多樣不會造成二次污染。矽藻精土水處理的廢渣收集簡單，廢渣可以從排渣口直接裝袋，也可以經機械脫水後運出廠外，不需要添加藥劑處理。矽藻土本身具有質輕、隔熱、保溫特性、是無毒天然物質，故廢渣可以制造保溫磚、輕質建材，也可以做農田肥料，如果量大，還可以重新提取矽藻，生產矽藻精土水處理劑，循環使用。 6、管理費用低。由於該工藝簡單，處理設施小，工藝流程短，因此操作管理方便，管理費用低 四、矽藻精土水處理工藝流程圖 Tags:禮品,souvenir,贈品,文具,紀念品,環保,環保袋批發,禮品訂造,筆,餐具,帆布袋,canvas bag,獎座,毛巾,水樽