摘要：硅藻土是由硅藻及其他微生物的硅质遗骸组成的生物硅质岩，具有巨大的比表面积和强大的表面吸附性能。污水处理直接关系到城市排水的质量和清洁性。城市污水处理方面，为了实现环保，积极引入硅藻土，改善污水处理的过程，通过硅藻土，简化污水处理的过程，降低污水治理的难度，进而控制环境污染。文章以硅藻土为研究对象，探讨其在城市污水处理中的应用。
关键词：硅藻土；城市；污水处理
1 前言
当前降低水体浊度的方法有很多，传统做法是利用各种混凝剂（聚铝、聚铝铁、聚丙烯酰胺、四氯化钛等）的混凝沉淀作用，也可通过预压力强化混凝或超磁分离等手段。近年来，利用水生动植物降低水体浊度、提高水质质量逐渐成为研究热点，如朱小龙等发现河蚬滤食可显著降低东太湖湖水的悬浮物浓度；陈修报等认为背角无齿蚌可用于养鱼水体净化；吴红飞研究发现，沉水植物可通过促进悬浮物沉降、吸收水体营养盐、提高沉积物营养盐滞留能力等作用降低水体浊度。近年来，亦有诸多工程通过膜分离技术降低水体浊度。动态膜较传统膜法水处理技术具有更强的渗透性和抗污染能力，并具有反冲简单、设备运行维护成本低等优点。而硅藻土作为比表面积大、机械强度高、吸附能力强的助滤剂，对微污染水源及突发性污染具有一定的应对能力。ＣｈｕＨＱ等将生物硅藻土作为预涂剂、不锈钢丝网作为动态膜基网，处理微污染地表水并取得了良好的固液分离效果及污染物去除效率。
2 硅藻土的性质和吸附机理
2.1 硅藻土的成分和特性
硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，主要由硅藻（一种单细胞的水生藻类）遗骸和软泥固结而成的沉积矿。它的主要成分是非晶质的 Si O2，它构成了硅藻壳体。其次是矿物质，分析表明含有蒙脱石、依利石、高岭石、石英、长石等物质，因此化学分析中有 A12O3、Fe2O3、Ca O、Mg O 等成分。硅藻土的颜色为白色、灰白色和浅灰褐色等，其微观形貌也因硅藻细胞形状的不同而有圆盘状、针状、筒状、羽状等。硅藻土质轻、多孔、相对密度小。纯净干燥的硅藻土相对密度仅为0.4～0.9 克/厘米。孔径分布范围大，空隙率高，吸附液体的能力强，能吸附自身质量的 1.5～4 倍的液体。并对声、热、电的传导性能都极差，所以具有强吸附、隔音、隔热、漂白及高熔点（1600～1750℃）的特性。其化学稳定性高，除溶于氢氟酸外，不溶于任何强酸，在碱性条件下有一定的溶解作用。
2.2 吸附机理
硅藻土具有很强的吸附力和很大的吸附容量，因为硅藻壳体具有大量的、有序排列的微孔，从而使硅藻土具有很大的比表面积，其比表面积为 3.1～60 平方米/克，数量 2 亿～2.5亿个/克，形体体积 0.6～0.8 立方米/克，形体内含一千多个纳米微孔，孔径 7～125 毫米，是天然的纳米材料，能吸收自身质量 3～4 倍的杂质。另外，硅藻土的表面及孔内表面分布有大量的硅羟基，硅羟基在水溶液中离解出 H+，使其颗粒表现出一定的表面负电性。提纯后的硅藻精土不同于硅藻原土，它具有整体均匀一致的微粒和比较干净的表面，从而使其比表面充分展露出来，使表面特性达到最大的展现。均匀一致是指具有一致均匀的大小、外形尺度、表面理化性能等，这是目前人造微粒所难以实现的。
3 硅藻土在城市污水处理中的应用
根据城市污水处理的需求，例举几种硅藻土，表明硅藻土在污水处理方面的重要性，提高城市排水的绿色化水平。
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3.1 吸附技术
吸附技术在污水中，利用硅藻土较大的比表面积，吸附悬浮在污水中的物质，共同构成了絮凝体，絮凝体的表层，覆盖着大量的多糖，本身具有很强的吸附功能。我国城市污水处理中，微生物吸附技术，主要采用了白腐真菌、酵母菌，辅助吸收污水中的铅、铬等物质，避免此类有毒物质随意排放。除此以外，微生物吸附中，研究了脱硫杆菌，在微弱电流的环境中，吸附污水中的铜离子，案例表明，脱硫杆菌去除铜离子的效率，基本在97%以上，净化了排放水源，杜绝发生再次污染。吸附技术中，要积极研究生物吸附剂，提高污水吸附的水平，由此保障城市污水处理的效率。硅藻土按照吸附功能划分，还有一类是活性污泥吸附，微生物在有氧的条件下，经过长时间曝气，转载活性污泥，活性污泥为微生物提供基础载体，吸附城市污水中的有机物，还能提供氧化、分解的作用，活性污泥沉淀到二沉池内，完成沉降，污水则顺利排出，活性污泥随着污水不断的排出，重复利用到吸附净化上，体现出了节约的思想。微生物絮凝技术，利用微生物的絮凝特征，在自然的状态下，降解高分子有机物。如上文吸附技术中所述，微生物的细胞、分泌物等，都可以作为絮凝剂，专门处理城市中，高浓度的污水，消除污水异味、杂质等。例举絮凝技术在城市污水处理中的应用表现，如：（1）废水脱色，微生物絮凝技术，废水脱色的效果很明显，利用沉淀的原理，实现废水脱色，促使有色污染物，能够有效沉淀，去除污水中的可溶性色素，提升了污水处理时的透明度；（2）畜产废水净化，畜产业排放的污水中，含有大量的1，4-丁二醇，其处理的难度很高，采用微生物絮凝剂，有效去除污水中的总有机碳以及1，4-丁二醇，经过微生物絮凝处理后的污水，水质良好，可以进行安全的排放。
3.2 电极生物膜法
电极生物膜法，是硅藻土的典型代表，通过微生物的生长特征，吸收污水中的有机物。电极生物膜法中，经过物化法，把微生物，固定到电极的表层，构成一薄层生物膜，电极之间，形成微弱的电流，此时生物膜会有吸附的作用，吸收污水中的污染物，被吸附的污染物，在电化学的作用下，得到了充分的降解。电极生物膜法，在脱氮环节比较常见，此类方法脱氮效果非常明显。例如：某城市污水净化方面，因为涉及到农业废水排放，所以在污水中，含有大量的农药成分，增加了污水中的含氮量，引入电极生物膜法，全面去除污水中的氮元素，而且电极生物膜法，还有反硝、稀磷的作用，避免污水中出现不良有机物，辅助该城市顺利排放污水。
3.3 固定化硅藻土
固定化的硅藻土，其在城市污水处理上，主要是把游离状态的生物细胞，固化到一定区域内，专门强力吸附污水中的有机杂质。固定化硅藻土，具有指定性的特征，可以根据城市污水处理的需求，选择固定化微生物处理的区域。微生物具有很强的活性，能够多次重复使用在污水处理上，体现出了节约与环保的特征。固定化硅藻土，改善了污水处理的过程，在很大程度上降低了污水的处理体积，不会产生较大的污泥产量，提高了有机杂质的降解效率，有效提升城市污水的净化水平。
4 结束语
硅藻土在废水治理中的应用越来越引起人们的关注，它的优越性也逐步得到开发利用。天然硅藻土含有杂质较多，对废水中的污染物去除效果差，通过对天然硅藻土进行改性，可增大其应用范围和应用效果。
参考文献
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论文作者:王俊力
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第18期
论文发表时间:2017/11/28
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