冀 巍

(江蘇省淮安市環(huán)境科學研究所，江蘇淮安 223001)

目前，國內(nèi)水處理使用的濾料有活性炭、陶粒、砂石、沸石等。其中，活性炭孔隙率高，比表面積大，謝澄等在采用內(nèi)循環(huán)三相流化床處理含氯漂白廢水的試驗研究中，選用粒徑為0.3～2.0 mm顆?；钚蕴繛檩d體，COD和BOD的去除率均達到70%以上[1]。蔣鋒等研究發(fā)現(xiàn)，以細粒活性炭作為載體處理凈化水的效果較好，COD和硫化物的去除率可達到80%以上[2]。Pruden等在研究以顆?；钚蕴繛檩d體的好氧生物流化床處理含有苯及其同系物的化工水時發(fā)現(xiàn)該反應器對苯及其同系物有較高的去除率，并具有一定的抗沖擊能力[3]。但活性炭作為載體，價格昂貴，因而難于在實際水處理中廣泛應用；砂石性能穩(wěn)定，價格低廉，但孔隙不發(fā)育，比表面積小，不利于微生物的接種掛膜和生長繁殖；沸石和麥飯石雖然具有一定的孔隙率和比表面積，但孔徑太小，生物較難在其上附著生長，麥飯石力學強度低、容重高、易碎、壽命短。近幾年我國也開展了應用片狀陶粒濾料處理污水，盡管掛膜性能好，但水流阻力大，容易堵塞，且強度差，易破碎，不耐水沖刷，難以用于污水處理。

隨著新型合成材料工業(yè)的發(fā)展，懸浮濾料研發(fā)成為熱點[4-6]。懸浮濾料由于密度小而且密度可控，掛膜量大且穩(wěn)定，工藝應用靈活，對設備要求相對較低，目前在水處理中的應用越來越廣泛。凹凸棒石粘土(簡稱凹土)是一種以凹凸棒石礦物為主要組分的天然粘土礦物，綠色環(huán)保、無二次污染，具有良好的吸附性能、脫色性能、膠體性能、載體性能，在水處理中應用非常廣泛。

1 材料與方法

1.1試驗藥品凹土購自江蘇盱眙玖川科技有限公司；粉煤灰漂珠、玻璃微珠由市場上采購；其他化學試劑均為分析純，購自國藥集團化學試劑有限公司，購買后直接使用。

1.2凹土基懸浮濾料的制備方法將粉煤灰漂珠用20～30目篩過篩，取篩下物。將過篩的粉煤灰漂珠，與玻璃微珠、凹土、水按重量比2∶2∶5∶3混合均勻得預混物，加入適量的水玻璃作為粘接劑。將預混物在造粒機作用下制成粒徑9 mm左右的濾料球，放入升溫至110 ℃的真空干燥箱中干燥45 min，烘干水分。將烘干的濾料球裝入陶瓷坩堝，放入升溫至500 ℃的電阻爐中恒溫45 min，冷卻至環(huán)境溫度，制成懸浮生物濾料。

1.3凹土基懸浮濾料的理化性能測定精確稱取樣品的干燥質(zhì)量(M)，然后放入燒杯中靜置24 h，取出稱重，連續(xù)測定數(shù)天，待樣品吸水后質(zhì)量穩(wěn)定，記為M1，則吸水率=(M1-M)/M1×100%。同時計算燒開量與比重等指標。

準確量取量筒中水的體積V1，將樣品置于量筒中，記錄樣品與水的總體積V2，24 h后將樣品取出，記錄此時量筒中水的體積V3，則孔隙率=(V1-V3)/(V1-V2)×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1凹土基懸浮生物濾料理化性能表征

2.1.1焙燒溫度對濾料燒失量的影響。燒失量作為濾料的理化性能指標之一，在保持濾料體積基本不變的條件下，燒失量越多的濾料其孔隙率越高，比重越小?？疾炝嗽?個不同焙燒溫度下濾料中凹土、玻璃微珠、粉煤灰漂珠添加比例不同時的燒失量情況，結(jié)果見圖1、2、3。

圖1 輕質(zhì)材料添加比例為4∶1∶1時焙燒溫度對濾料燒失量的影響

圖2 輕質(zhì)材料添加比例為2.5∶1∶1時焙燒溫度對濾料燒失量的影響

圖3 輕質(zhì)材料添加比例為5∶3∶3時焙燒溫度對濾料燒失量的影響

由圖1、2、3可見，濾料的燒失量隨著溫度升高逐漸增加，當溫度達到650 ℃時，失重率為16.2%且接近恒定。

2.1.2焙燒溫度對濾料比重的影響。懸浮型濾料要求其比重小于或等于水的比重。該研究主要是通過控制濾料中輕質(zhì)材料的添加量來控制濾料的比重，因此，濾料的比重大小主要受濾料的大小、輕質(zhì)濾料添加量及焙燒溫度三方面的影響。

由圖4～6可知，不同原料配比下制得的濾料比重較輕，均小于1 g/cm3；在濾料中輕質(zhì)濾料添加重量比一定時，隨著溫度升高，比重逐漸減?。辉跍囟葹?00 ℃時，濾料比重在0.22 g/cm3左右，且已接近恒定。

圖4 焙燒溫度在輕質(zhì)材料添加比例為4∶1∶1時對比重的影響

圖5 焙燒溫度在輕質(zhì)材料添加比例為5∶2∶2時對比重的影響

圖6 焙燒溫度在輕質(zhì)材料添加比例為5∶3∶3時對比重的影響

2.1.3焙燒溫度對濾料吸水率的影響。水處理中，濾料的吸水率與其吸附性能有著重要關(guān)系，吸水率越高，吸附性能越好。由圖7可見，隨著焙燒溫度的增加，濾料的吸水率呈下降趨勢。焙燒溫度為500 ℃時，濾料的吸水率為49.5%左右。

圖7 焙燒溫度對不同輕質(zhì)材料添加比例濾料吸水率的影響

2.1.4焙燒溫度對濾料孔隙率的影響。孔隙率對于廢水處理中微生物的接種和生長掛膜起著重要作用，濾料的孔隙率越大，其表面粗糙度就越大，因而能夠保持較多的生物量，更有利于微生物的生長掛膜，處理效果會更好。由圖8可見，濾料的孔隙率隨著溫度的升高逐漸升高，當溫度達到700 ℃時，孔隙率為30%左右，且隨溫度的升高孔隙率的升高幅度趨于平穩(wěn)。

圖8 焙燒溫度對不同輕質(zhì)材料重量添加比例濾料孔隙率的影響

2.2凹土基懸浮濾料對水的處理效果

2.2.1凹土基懸浮濾料對CODCr的處理效果。在溫度18 ℃，溶解氧3.5 mg/L，廢水樣CODCr初始濃度為600 mg/L，凹土基懸浮濾料體積比20%，穩(wěn)定掛膜條件下，進行廢水處理效果驗證試驗。由圖9可見，經(jīng)過8 h凹土基懸浮生物濾料曝氣處理，初始CODCr為600 mg/L時，隨著處理時間增加，污水中CODCr值逐漸降低，最終趨于穩(wěn)定，CODCr去除率可達95.0%，處理效果良好。

圖9 凹土基懸浮濾料對廢水CODCr的處理效果

圖10 凹土基懸浮濾料對廢水的處理效果

3 結(jié)論

[1] 謝澄，陳中豪，疏明君，等.生物流化床-化學絮凝法處理紙漿漂白廢水 [J].工業(yè)用水與廢水，2002，24(5)：97-101.

[2] 蔣鋒，吳建元.生物流化床處理含硫污水凈化水的探討[J].石油化工環(huán)境保護，1996(2)：23-26.

[3] PRUDEN A，SEDRAN M，SUIDEN M，et al.Biodegradation of MTBE and BTEX in an aerobic fludized bed reactor [J].Water Science and Technology，2003，47(9)：123-128.

[4] 鄧洪權(quán)，蔣琪英，何力.多孔聚合物載體用于好氧流化床處理有機廢水的研究[J].重慶環(huán)境科學，2003，25(1)：26-28.

[5] 方佩珍，潘永亮，黃衛(wèi)星.低密度多孔顆粒在三相循環(huán)床中的流動特性研究[J].四川大學學報，2003，35(6)：49-53.

[6] 田剛，施漢昌.懸浮填料的選取及其性能試驗研究[J].環(huán)境科學學報，2002，22(3)：333-336.