硅藻土在污水处理中的作用(6篇)
时间：2024-09-24
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关键词：白葡萄酒；葡萄汁；沉淀液；过滤设备
中图分类号：TS262.6文献标识码：ADOI编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2014.11.006
干白葡萄酒的酿造基本工艺是将葡萄进行压榨、取汁，对葡萄汁进行澄清处理，然后用澄清后的葡萄汁接种酵母发酵。在葡萄汁澄清阶段，会产生大量的液态沉淀物（约占葡萄汁的15%～20%），其中含有大量的果肉、果胶和少量带入的泥沙等，由于其太浑浊而无法直接添加酵母发酵，直接排放会造成大量浪费并造成水质和土壤污染。经过探索研究，笔者总结出了白葡萄酒用葡萄汁澄清过程中沉淀液综合利用的方法，即通过过滤的方法，将沉淀物分离成固、液两部分，固体部分用来做有机肥，液体部分用来发酵成酒液。
目前，用于葡萄酒生产的过滤设备主要有：硅藻土过滤机、离心机、板框压滤机、真空转鼓过滤机等。
硅藻土过滤机为封闭式正压过滤，其优点是不易造成酒体氧化，缺点是对所过滤酒液澄清度要求较高。在过滤浑浊液体时，硅藻土过滤机的预涂层和滤饼很快会被经过过滤机的颗粒所饱和，一旦被饱和，无法逐层去除，只能重新预涂。因此只适用于澄清度较高的葡萄原酒和勾兑工艺中冷冻后原酒的过滤，不适于过滤粘度高、较浑浊的葡萄汁沉淀液。
离心机利用离心原理对混浊物进行澄清处理，虽不消耗过滤辅料，但对工作条件（如水平度）和清洗水源（要求为纯净水）要求较高，购置成本和使用成本均高，不适合白葡萄汁沉淀液的处理。
板框压滤机为封闭式正压过滤，对被过滤液体的澄清度要求较为宽泛，滤板通过清洗可反复使用，且不需消耗硅藻土，较常用于葡萄酒生产中。
真空转鼓过滤机为开放式负压过滤，用多孔隔膜进行固相物质和液相物质分离，并通过真空转鼓的转动，将难以过滤的固相物质用刮刀铲去，以保证正常的过滤流量。适用于固相物质含量较大的沉淀液的固液分离、过滤。
过滤白葡萄酒葡萄汁澄清过程中沉淀液的设备需满足以下几点：①过滤后的葡萄汁的质量好，以使得接种酵母后的发酵能顺利进行，进而获得高品质的葡萄原酒；②出汁率高，能最大限度提高产量；③操作简便、省时，便于工业化生产。
经初选，可用的过滤设备主要有：板框压滤机和真空转鼓过滤机。
（1）板框式压滤机工作原理。板框式压滤机工作流程：先预紧滤板，在0.1MPa的状态下泵入沉淀液，充满滤腔后通过酒泵流量调节将压力调至0.15MPa进行过滤。当压力达到0.35MPa时停泵，终止过滤。松开滤板，清除滤板上的固相物，清洗滤板、滤布，重新预紧后进行下一轮过滤。
（2）真空转鼓式过滤机工作原理。真空转鼓式过滤机工作流程：在过滤前需进行硅藻土的预涂，槽体内的硅藻土溶液在真空抽吸作用下，在转动的转鼓表面形成一层有一定厚度的硅藻土涂层；然后注入待过滤的沉淀液，在真空泵的抽吸作用下，沉淀液经过硅藻土涂层进行过滤，过滤后的清汁经吸液管、集液管抽吸到清汁罐中。而沉淀液中的胶质、固体等颗粒被硅藻土涂层截留，由自动控制进刀速度的刮刀连同硅藻土涂层表层不断刮去。当预涂层残留厚度达到一定时，需要重新进行预涂，进行下一个工作循环。
1材料和方法
1.1材料
试材：天津地区生产的玫瑰香（Muscathamburg）、贵人香（Italianriesling）葡萄汁沉淀液。
主要备选过滤设备：真空转鼓过滤机（意大利PADOVAN公司）和板框压滤机（景津压滤机有限公司）。其他设备：不锈钢发酵罐、螺杆泵。
1.2方法
将同一品种沉淀液等分2小罐，分别用真空转鼓过滤机与压滤机进行过滤，比较2种过滤机的过滤性能及过滤液的品质，确定较为适用的过滤设备。
2结果与分析
2.1过滤性能比较
2种过滤机由于其结构和工作原理不同，其过滤效果差异较大。
同样过滤10t沉淀液，真空转鼓式过滤机出汁率较高，可达到90%，只需预涂清洗1次，耗时短；压滤机出汁率仅为60%，清洗的次数多，拆装清洗过滤板8次，耗时长。原因是白葡萄汁沉淀液含胶类物质较高，容易堵塞滤布，压滤机在使用过程中需多次拆装、冲洗滤板、滤布，清洗次数多，造成出汁率低（拆卸过程中损失沉淀液），过滤总耗时长。
2.2沉淀液过滤前后理化指标比较
分别用两种过滤机过滤玫瑰香和贵人香葡萄汁沉淀液，比较两种过滤机过滤沉淀液后所得到的澄清液含糖量和挥发酸含量，并与过滤前沉淀的上清液做对比，结果见表2。
从表2可以看出，通过过滤前后的比重/糖度和挥发酸两项比较，用真空转鼓过滤机过滤所得的过滤汁的比重/糖度和挥发酸都没有变化，说明野生酵母未启动发酵，也没有不良副产物产生；而板框压滤机过滤所得的过滤汁的比重/糖度下降，挥发酸升高，说明已感染杂菌。
白葡萄汁沉淀液的糖度高、粘度大，极易造成过滤层表面堵塞。真空转鼓式过滤机在过滤时表面过滤层不断被刮刀刮去产生新的过滤层，比较容易过滤白葡萄汁沉淀液。以过滤10t沉淀液为例，预涂一次即可完成过滤；而压滤机在过滤时虽不消耗硅藻土辅料，但在过滤时易堵塞，须多次拆洗滤板、滤布，费时费力，造成葡萄汁损耗过大和过滤耗时过长，过滤汁极容易感染杂菌，降低品质。
3结论
每年压榨季节，在白葡萄原酒生产过程中需大量处理葡萄汁沉淀液。真空转鼓式过滤机与压滤机相比较，其生产效率高，出汁率高，劳动强度低，过滤所得葡萄汁质量较高，虽然使用真空转鼓酒泥过滤机时需消耗硅藻土辅料，但是同获得的高出汁率、高品质的葡萄汁相比而言，辅料的消耗显得微不足道。所以，无论从工艺角度还是经济角度，使用真空转鼓式过滤机对白葡萄酒用葡萄汁澄清过程中所产生的沉淀液进行过滤处理是理想的选择。
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关键词：汾河中下游；藻类植物；区系；群落
【分类号】：Q948
浮游植物是河流生态系统中重要的组分[1]，其组成和多样性的变化将直接影响到生态系统的结构与功能，对维持淡水生态系统平衡起到至关重要的作用[2]。由于浮游植物的群落结构与其生活水域的水质状况密切相关，在不同营养状态的水体中分布着不同群落结构的浮游植物。因此，浮游植物群落结构特征在一定程度上反映了水体的生态环境状况[3]。
汾河是黄河的主要支流，山西境内第一大河。汾河流域纵贯山西南北，发源于宁武境内的管涔山雷鸣寺泉，至河津和万荣注入黄河。汾河中下游自兰村起，至万荣县庙前村入黄河口，该河段全长476km，流域面积3.177万km2，占整个流域面积的80.5%。途径平遥、介休、霍州、洪洞、临汾、新绛、稷山、河津等十多个县市，是山西省工农业及经济发展的支柱[4]。
汾河中下游流域两旁分布有洗煤厂、炼焦厂、造纸厂等，大量工业废水、生活废水排入河道内，导致水体受到严重污染。之前已有文献报道过汾河下游段受到严重的污染并提出治理的相应对策[5-8]。本研究中，作者对汾河中下游的藻类植物区系组成及群落类型进行研究，旨在为汾河流域的生物多样性研究和生物资源的保护提供基础资料。
1材料与方法
根据汾河中下游自然地理情况，共设18个采样点，从上至下分别位于洛阳村南、汾河二坝、祁县苗家堡、汾河三坝、汾河三坝下游、孝义北桥头村、霍家堡、义棠、灵石、霍州、赵城、洪洞、临汾尧都区南芦村、襄汾三跨大桥、柴庄、新绛、稷山、河津。
2012年6月（丰水期）和11月（枯水期）在汾河中下游进行了两次标本采集。浮游藻类用25#浮游生物网采集，于水面下“∞”状拖动浮游网，每秒20-30cm，约2min。固着藻类用镊子等进行刮取，标本放于50ml采集瓶中，用体积浓度4%福尔马林液进行固定，以待镜检。硅藻用酸处理法制成半永久装片，观察鉴定。种类鉴定依据有关文献进行[9-11]。
2研究结果
2.1种类组成
通过对汾河中下游藻类植物标本的观察，共鉴定出藻类植物298种和变种，隶属于8门，42科，96属，其中蓝藻门10科20属45种，绿藻门15科41属104种，硅藻门11科27属127种，裸藻门1科3属15种，隐藻门1科1属2种，甲藻门1科1属1种，黄藻门2科2属3种，金藻门1科1属1种。汾河中下游藻类的组成主要以硅藻门、绿藻门和蓝藻门为主，分别占到了42.62%、34.90%和14.10%。
2.2主要群落类型及分布
根据有关文献，汾河中下游藻类植物群落类型主要有6种[12-15]。
2.2.1颤藻―席藻群落
主要分布于洛阳村南、汾河二坝、汾河三坝下游、霍州、洪洞、尧都区南芦村、襄汾三跨大桥、稷山。群落中优势种有小席藻（Phormidiumtenue）、窝形席藻（P.fovcolarum）及弱细颤藻（Oscillatoriatenuis）、两栖颤藻（O.amphibian）。群落颜色常呈蓝绿色，常混生有硅藻，如卵圆双眉藻（Amphoraovalis）、梅尼小环藻（Cyclotellameneghiniana）、橄榄异极藻（Gomphonemaolivaceum）等。
2.2.2小环藻群落
主要分布于洛阳村南、祁县苗家堡、汾河三坝、孝义北桥头村、义棠、灵石、赵城、洪洞、临汾尧都区南芦村、襄汾三跨大桥、柴庄、稷山、河津。群落中优势种为梅尼小环藻（Cyclotellameneghiniana）等，细胞近鼓形，壳面边缘带具放射状的粗线纹。常混生有其它硅藻。
2.2.3舟形藻群落
主要分布于霍州、赵城、洪洞、尧都区南芦村、新绛、河津。群落中优势种为多种舟形藻，如喙头舟形藻（Navicularhynchocephata）、隐头舟形藻（N.cryptocephala）、系带舟形藻（N.cincta）和放射舟形（N.radiosa）等，细胞两侧对称。经常混生有其它硅藻。
2.2.4菱形藻群落
主要分布于洛阳村南、霍家堡、洪洞、襄汾三跨大桥。群落中的优势种为谷皮菱形藻（Nitzschiapalea）、线形菱形藻（N.linearis）、泉生菱形藻（N.fonticola）等，经常混生有其它硅藻。
2.2.5栅藻―空星藻群落
主要分布于汾河三坝下游、新绛、河津。群落中的优势种为四尾栅藻（Scenedesmusquadricauda）、小空星藻（Coelastrummicroporum）等。常混生有其它硅藻、蓝藻。
2.2.6刚毛藻―水绵群落
分布于柴庄水文站，群落中的优势种为脆弱刚毛藻（Cladophorafracta）、法乐水绵（Spirogyrafarlowii），颜色呈绿色。常混生有其它绿色的丝状藻类，如优美胶毛藻（Chaetophoraelegans）
3结论
（1）汾河中下游藻类植物共计8门，42科，96属，298种。其中蓝藻门、绿藻门、硅藻门种类较多，分别为蓝藻门10科20属45种，绿藻门15科41属104种，硅藻门11科27属127种，裸藻门、隐藻门、甲藻门、金藻门和黄藻门种类较少，8属22种。
（2）汾河中下游藻类植物群落主要有6种类型，包括颤藻―席藻群落、小环藻群落、舟形藻群落、菱形藻群落、栅藻―空星藻群落、刚毛藻―水绵群落。
（3）总的来说汾河中下游藻类植物多样性比较丰富，但随着汾河中下游流域内工业的发展，周边相继建起了许多高污染的工厂，加重了汾河中下游水质的污染，水质状况令人堪忧，值得关注。
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[关键词]改性硅藻土新工艺瓜子加工废水
1废水水量与水质
福建某公司食品厂主要从事瓜子系列食品的生产加工，炒瓜子系列食品的加工过程包括风选、漂洗、蒸煮、上油抛光、炒干、磨光、提香、包装等工序，生产废水主要来自漂洗工序。漂洗是利用碱性石灰水去除瓜子壳的外层保护膜同时软化外壳，漂洗废水外观为黄色，呈碱性，主要污染物是COD、BOD和SS，属中高浓度的碱性有机废水。废水量随瓜子生产的淡、旺季波动很大，根据实地调查和业主提供的资料，在正常生产季节，全厂生产废水的排放量40m3/d。废水进水水质及排放标准见表1。
表1实际污水水质均值和排放标准水质指标
2处理工艺选择
硅藻土具有孔隙率高、比表面积大、密度小、吸附性强、化学稳定性好等优异的理化性质，可利用其处理工业废水或净化饮用水[1]。硅藻土能将微生物负载到表面，形成矿物―微生物的复合体，能增强吸附剂的吸附性能，提高对吸附对象的去除率。此外，将微生物固定在相比微生物细胞大得多的硅藻土矿物表面，可解决固液分离的难题。同时，将微生物固定在一个限定的空间域内，使其保持活性，成为一种可反复利用的修复材料。这种微生物―矿物(或其他载体)复合吸附技术，不仅使微生物活性有更广的环境适性，也提高了吸附剂整体的处理效率[2～3]。经实践表明，改性硅藻土工艺处理废水具有投资省、占地面积小、运行方便、处理效果稳定可靠的优点[4]，鉴于改性硅藻土新工艺技术已在造纸废水处理工程运用中取得较好效果，故本项目将以改性硅藻土新工艺作为主体单元。
该企业的用地较为紧张，生产淡、旺季明显，废水的水量、水质波动很大；同时，生产中漂洗使用了碱性石灰水，出水中pH很不稳定。结合该厂的实际情况，选择投资少、占地面积小、耐冲击、运行稳定可靠的处理工艺是必须的选择，最终确定的处理工艺流程如图1所示。
图1改性硅藻土工艺处理流程
3工艺单元简述
3.1初沉池
去除漂洗水中大量石灰残渣等无机颗粒及悬浮在污水中的淀粉、蛋白质等有机颗粒物质。
3.2调节池
主要起到均衡水质水量的作用，并起到水解酸化作用，以降低废水的pH值。
3.3曝气循环澄清池
在曝气循环澄清池中投加改性硅藻土，通过循环曝气机的循环曝气使反应区处于完全混合状态，利用物化和生化双层作用高效去除水中的溶解性有机物和非溶性有机物。改性硅土藻的吸附、网捕作用可将反应器内的污泥浓度由普通活性污泥法的2400～4800mg/L提高至4000～6000mg/L，较大幅度提高了反应器的耐冲击负荷和处理能力，极大缩减所需反应器的容积，从而减少了占地面积，节省了工程投资。
3.4曝气悬浮陶粒滤池
曝气循环澄清池出水进入曝气悬浮陶粒滤池，经过滤池填料及填料上所附着微生物的过滤和吸附、分解作用，进一步去除水中的SS、色度和溶解性有机物，保证出水达标排放。
4设计参数
4.1初沉池
形式采用平流式沉淀池，池子前端底部设集泥坑，底部1%坡度。使泥流向集泥坑，坑内污泥由污泥泵抽至压滤机。尺寸：24.1m×2.0m×0.8m，集泥坑深度2.0m。配置一台潜水污泥泵。
4.2调节池
尺寸：4.0m×6.0m×3m，有效容积：70m3，为埋地式钢砼结构，内配置一台耐腐潜水泵，流量8m3/h、扬程6m。
4.3曝气循环澄清池
尺寸：φ3.0×3.5m，有效容积：20.4m3，钢结构防腐，内设一台循环曝气机，功率4.0kW，设置穿孔曝气管，对其进行补充曝气。
4.4曝气悬浮陶粒滤池
尺寸：φ3.0×3.2m，有效容积：11.5m3，钢结构防腐；配置罗茨风机一台，功率2.2kW、风量100m3/h，采开孔式曝气管曝气，设置反冲洗设施，反冲洗废水排入调节池。
5调试运行及验收监测
5.1调试运行
各污水处理池完工后进行满水试验检查无渗漏，设备清水试车正常后，进入生化系统的调试阶段。曝气循环澄清池注入2/3体积的废水，启动循环曝气机和鼓风机．调节pH值到7～8，投放污水厂的二沉池活性污泥浓缩液（接种）6m3，闷曝2d。随后，启动污水泵，每天以设计流量（40m3/d）1/3的流量更换废水，连续7d培养。之后，以7d为1个周期，流量和废水量同步增加1/3，连续培养23天。当曝气循环澄清池、曝气悬浮陶粒滤池出水较清澈，水颜色由深变浅时，表明微生物培养与驯化已经稳定，系统调试完成。
5.2验收监测
在系统稳定运行2个月后，由当地环境监测站取样监测，结果表明：处理后出水水质达到《污水综合排放标准》（GB8978－1996）二级标准，监测结果见表2。系统对CODCr、BOD5、SS等指标去除率分别达到88.8％、95.5％、68.6％，见表2。
表2水质监测数据
6结论
6.1应用改性硅藻土新工艺处理瓜子加工废水，工程运行稳定、处理效果良好，出水可达到《污水综合排放标准》（GB8978－1996）中的二级标准要求。
6.2设施直接投资15.9万元。其中土建费用7.7万元，设备、管道及安装费用8.2万元，吨水投资约4000元。
6.3运行费用2.73元/吨水。其中电费0.73元/吨水，药剂费1.00元/吨水，人工费1.00元/吨水。
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关键词：过滤预敷层过滤硅藻土可逆式硅藻土过滤机
Abstract:thefilterequipmentistoguaranteethequalityofthewaterswimmingpoolkeyequipment,diatomitefiltrationaidagentinforthefiltrationtechnologyusedtoapplylayerrepresentstheswimmingpoolofcirculatingwaterfilter,andachievedgoodfilteringeffect,reversiblediatomitefilterhadhighprecision,largefilteringequipment,coveranareaofanareasmall,reversewashwatervolumeissmall,easyinstallation,etc.
Keywords:filtertheapplylayerdiatomitefiltrationreversiblediatomitefilter
中图分类号：TU991.24文献标识码：A文章编号：
随着国内经济的发展，人民生活水平的提高，大批高档宾馆、饭店，水上娱乐中心的纷纷建成，游泳池成为必不可少的健身娱乐的设施。为了节约水资源和保护游泳者的身体健康，游泳池都必须有一套循环、过滤、消毒设备。其中过滤设备是保证水质的关键设备。
在国外，硅藻土过滤技术早在二十世纪五六十年代，就广泛用于净水、制药、啤酒、饮料等工艺中，自七、八十年代逐渐用于游泳池水处理中。国内近年来也有一些游泳池采用了此技术，取得了较好的过滤效果。本文就其过滤机理，设备构造等做简单阐述，与同行探讨。
一、概论
过滤是固液分离的组成部分，最早依靠重力的砂滤来满足净水要求，但近年来被加压砂过滤取代，还有部分为预敷层过滤所取代。
过滤的分类
过滤是利用过滤介质将固体和液体分离的单元操作，可分为澄清过滤和滤饼过滤。澄清过滤目的是获得澄清的液体。滤饼过滤又称表面过滤，过滤时，先由滤布等的表面截留悬浮颗粒，而后由逐渐增厚的滤饼继续截留颗粒。滤饼过滤的目的是对颗粒固体进行浓缩及回收。
图1滤饼过滤机理
2．预敷层过滤
预敷层过滤是指在滤布（滤网）上涂敷助滤剂（硅藻土、活性碳或离子交换树脂等粉末），形成滤饼层，然后以此滤饼层为过滤介质对悬浮液进行过滤。其过滤基理属于滤饼过滤，但其操作目的是为了获得澄清的液体，故又属于澄清过滤。硅藻土循环水过滤技术属于以硅藻土为助滤剂的预敷层过滤。
预敷层过滤的基本原理
1．滤饼过滤的理论基础
滤饼过滤理论认为，滤饼受压缩时，固体颗粒均向过滤介质方向平行移动，颗粒之间的距离减小，后来的颗粒不能穿越已经堆积起来的颗粒。
过滤速度的基本方程式如下：
q――任意时间t（单位为s）所对应的过滤速度，单位为m/s;
A――过滤面积，单位为m2;
V――总滤液量，单位m3;
P――过滤压，单位Pa;
Pm――过滤介质的压力损失，单位Pa;
μ――滤液的粘度，单位为Pa・s；
Rc――单位面积滤饼的阻力，单位为m-1;
α――滤饼的平均比阻，单位为m/;
ω――单位面积上的固体质量，单位为；
由上式可看出，对过滤效果有影响的可变因素有过滤面积A，过滤压力P，滤液粘度μ、单位过滤面积上的固体质量ω及滤饼的平均比阻。通过增大过滤面积A来提高流量，会导致设备费、电费等大幅增加。减少单位面积的固体质量，会导致滤饼不很厚时过滤便要结束。
提高过滤压力P，可提高过滤效果，往往受到滤饼压缩性的制约，但通过添加助滤剂来调节滤饼的比阻后，可使流量大大提高。
当滤液中固体浓度很低，液体中所含固体对絮凝来讲嫌太少，悬浮微粒不易架桥，且架桥后往往堵塞过滤介质的流路，在此情况下即便添加了絮凝剂，由凝胶性物质形成的滤饼的渗透性也很差。采用固定介质过滤又嫌悬浮颗粒太细，此时用预敷层过滤可过滤掉0.1μm以上的悬浮物。
可作为助滤剂的原料有硅藻土、珍珠岩、纤维素、石棉及碳粉等。
2．硅藻土的特性
硅藻土起源于称为硅藻的植物。硅藻是海水或淡水中繁殖的一种藻类，其个体是由一个细胞组成的单细胞植物。大多数硅藻在20μm左右，大约如人发那样粗细。硅藻死亡后，细胞内的有机物消失，只剩下硅酸质的壳，壳的细孔构造，就像柠檬的横断面，与细胞内外相通的无数细孔可以通水。沉积的硅藻壳经过地壳变迁，形成硅藻土层。
硅藻土的主要成分为二氧化硅（SiO2）约占用80-90%，三氧化二铝（AL2O3）约占3-7%，三氧化二铁（Fe2O3）约占1-2%，及其它微量的氧化钙（CaO）,氧化镁（MgO）等。它的特点是孔隙率高、密度低、比表面积大、不可压缩性和化学稳定性好、无毒、无味，是极好的预敷层过滤助剂材料。
三、可逆式硅藻土过滤机的原理及构造
1．可逆式硅藻土过滤机的工作原理
可逆式硅藻土的过滤原理是利用硅藻土作为助滤剂，生成预敷层滤膜，再利用滤膜对游泳池水进行精密过滤，其工作原理如图2。
图2可逆式硅藻土过滤机工作原理图
1）、过滤，原水从左至右穿过过滤介质上的滤膜过滤，脏物被截留在左侧滤膜，形成滤饼，流量逐渐减少。
2)、反冲洗，原水换从右向左将滤膜和脏物冲洗掉，右侧同时涂膜。
3）、过滤原液换从右向左通过滤膜，赃物被截留在右侧，流量逐渐减少。
4）、反冲洗，原水换向从左向右将滤膜和脏物冲洗掉，左侧同时涂膜。
板框可逆式过滤器是将粘贴有滤布的若干个塑料板框组合在一起的装置，利用水泵将硅藻土混合液送入滤布的一侧，使其形成预涂膜，待反冲洗时，则将冲洗水从另一侧送入，并在该侧滤布上形成硅藻土膜层的过程称为可逆式过滤器。该过滤器因其构造原因，需较高的滤速方可将滤膜挂上，一般滤速可达到6~10m/s。
2．可逆式硅藻土过滤机的构造：
硅藻土过滤机如图3，由毛发过滤器，助滤剂罐，循环水泵，五通阀，过滤器，阀门，配管、仪表、电控柜等构成。
1）、过滤时原水经毛发过滤器经水泵吸水管进入水泵，水泵加压后进入五通阀，经配管进入板框式过滤器，过滤后的水从另一侧配水管进入五通阀，从五通阀的出水管经加热、消毒等处理后回游泳池。
2）、涂膜：将定量的硅藻土粉投入助滤剂罐内，用水泵出水管的旁通管水稀释，硅藻土混合液经循环水泵、五通阀到过滤器，这时硅藻土在过滤元介质上进行涂膜，形成2mm厚预敷层。
3）、过滤：完成涂膜后即进入过滤过程，1微米以上的固态杂质、藻类等被截留在滤膜上，净水经五通阀、配管回水池。
4）、反冲洗：当滤膜表面污物堆积越来越多时，过滤器两端的压力差增加，达到一定值时需对滤元介质进行冲洗。冲洗时将五通阀手轮转到冲洗档，原水从原出水口进入，从过滤器原进水口出来，将滤元介质上的硅藻土涂层和污物冲洗掉，经五通阀、排污管排出。在冲洗的同时在滤元的另一侧同时涂膜。冲洗完成后进入下一轮过滤。
5）、药洗：当过滤机运行一断时间后，为保证滤元介质的通透性，需用药液冲洗过滤介质，这时关闭滤水阀、原水阀，打开吸水管与出水管连通管上的循环阀，药液在机内循环冲洗，反复冲洗后将药液放掉。
图3可逆式硅藻土过滤机构造图
3．可逆式硅藻土过滤机的特点：
1）、精度高。能滤除2μm及2μm以上的各类杂质，出水清澈透明，出水浊度可达到0.1NTU；能滤除大肠菌、隐孢子虫、贾第鞭毛虫等细菌、病毒；
2）、设备过滤面积大，采用膜叠压式板框结构，不但更换维护方便，而且占地面积小、重量轻，不增加楼层荷载。
3）、使用寿命长。机组为不锈钢、塑料等制成，耐腐蚀，无磨损。由于预敷层过滤属于颗粒过滤，其过滤阻力主要来自预敷层，其阻力远小于微孔过滤（MF）、超过滤（UF）、反渗透（RO），其滤元介质使用寿命也远大于超滤膜和反渗透膜。
4）、环保、卫生。硅藻土本身性质稳定，对人体无害，由于池水与人体接触紧密，为保证游泳者的健康，规定游泳池采用的硅藻土应为食品级的产品。过滤过程中无需投加混凝剂、抑藻剂，不会增加水中金属离子浓度。
5）、运行费用低。由于过滤不用添加药剂，省去了混凝剂等费用，而硅藻土预敷层用量较低。以苏州相城区会议中心游泳池为例，该馆高峰时每天达到700人次，全年仅用去硅藻土0.6吨，大大降低了运行成本。
6）、操作方便，反冲洗水量小。采用独特的五通阀，使操作变得及为方便，并可实现自动控制反冲洗。
在实际使用过程中，预涂膜的厚度和均匀性是保证出水水质的重要条件，预涂膜厚度较薄时，虽过滤速度可提高，但出水水质会受影响，这一点要予以充分注意。在游泳池的过滤净化中，实践证明预涂膜厚度在2～4mm为佳，为便于操作，将其折合为单位过滤面积所需硅藻土用量仅为0.2kg/m2。
四、结束语
由于游泳池的水质特点是水中固体物浓度低、颗粒细，游泳池补充水为自来水厂处理过的符合饮用水质标准的清水，故采用预敷层过滤技术过滤能取得较好的过滤效果。与传统建立在接触絮凝、深层过滤机理上的砂缸过滤器相比，具有滤速低过滤精度高，运行成本低，安装简便等特点，深受用户欢迎。
参考文献
1、《新型实用过滤技术》丁启圣王维一等编；冶金工业出版社,2001.1；
2、《A-1型可逆式硅藻土过滤机产品介绍》天津太平洋机电技术及设备有限公司/三蒲（MIURA）化学装置株式会社；
3、《2003年中国国际游泳池设施博览会暨国际泳池建造技术研讨会会议摘要》国家体育总局游泳运动管理中心。
关键词：生物技术；无机非金属材料；应用前景
在本世纪70年代，逐步发展形成的现代生物技术（亦称生物工程技术），从广义上说，它包括人类对动物、植物以及微生物有目的利用、控制和改造。随后80年代，美国和口本便分别召开了“用生物方法合成材料”和“使用生物技术创制新材料”等专题学术研公寸会。由此可见，现代生物技术在材料学与上程中的应用前景颇为看好。例如现代生物技术在金属材料行业中的系统应用已经成功地形成生物冶金分支学科。所谓生物冶金或称细菌冶金，即细菌萃取金属或生物浸出金属，是一种利用细菌的氧化作用把不溶性金属化合物转变成可溶性化合物，再用湿法冶金从溶液中回收金属的方法。又如开发研究生物降解高分子材料，及时防止和解决当今世界上极为严重的“白色污染”的决定性措施，亦是现代生物技术在有机高分子材料行业中的应用热点。至于现代生物技术在尤机非金属材料行业的应用前景，是又可望又可即的。
1生物提纯硅酸盐矿物原料
生物提纯是指现代生物技术利用生物浸出法在非金属矿选矿过程中的应用。这种技术的应用原理主要就是利用微生物能够让金属矿物进行液化的功能，使得生物技术在矿物融滤过程中得到广泛的应用。由于这些铁杂质一般都以黄铁矿的形态存在于硅酸矿物质中，人们可以利用氧化铁硫杆菌和其他菌类对黄铁矿变成可溶性化合物，在形成这一反应时。根据调查显示，这种真菌可以对高岭土壤中铁的含量至少降低4%左右，并且让高岭土的白亮度有很大的提高，这成为陶瓷和造纸行业产品的质量关键的因素。根据上述分析，现代生物技术将会为硅酸盐矿物原料。
2生物矿化过程
生物矿化过程是在一定的细菌分泌和特殊机质的作用下的成矿过程，也是在特定的机质下长成晶体结构。以珍珠贝的珍珠层为例，珍珠层的结构是由霞石的碳酸钙晶体组成，并在这种情况下形成了大小不一的螺旋形，由于这种基质的网络结构中存在不规则的钙物质，能够使碳酸钙在一定的距离成核并且按照自身的生长规律形成霞石螺旋。碳酸钙的生物矿化过程既是一个化学过程，也是一个生物过程，这是两者共同作用过程的结果。日本研究人员还培育出一种海藻和一种单胞藻，它们都可以联系生产处石灰石颗粒，每天这些形状的石灰石最佳生产率为15毫克每升和90毫克每升，并可以对回收后的细胞进行再生产。根据上述材料表明，人类可以在人工手段下实现细胞固定化技术，并利用生物的成矿能录生产石灰石质纳木材料和生物装饰材料，也可能利用生物的成矿功能进行复合材料的生产。
3用稻壳制备高纯度高性能碳化硅
从仿生学的角度来看，人们可以利用稻壳制造出高浓度、高性能的碳化硅。主要的步骤为：首先，将稻壳进行碳化，使稻壳中的纤维素进行分解，形成不定性碳化物；其次，在还原性和惰性的条件下，对稻壳进行高文炼烧下形成碳化硅。在稻壳中所存在的二氧化硅凝胶会与多糖基质进行紧密的结合，多糖的谈话会在二氧化硅的表层发生，并且二氧化硅一直处于高化学活性的多孔和微粒状态下，因此，在对它进行炼烧时，可以最快速度与二氧化硅产生反应。德国的一位建筑师利用自己设计的一种水下装置放到海中，在经过两到三个月的时间用过海藻作用可以产生25尺长、五尺宽、2寸厚的生物大理石材料板。近期，日本的工业技术研究所成功利用稻壳制备出碳化硅的新工艺，这种技术与原来的硅石和煤气还原法相比，同时达到了降低成本和实现了对稻壳的最大利用。在稻壳中存在碳、二氧化硅等有效化学成分，这就具备了形成碳化硅的先决条件，但是一旦在发生反应时磷成分过多时，就无法形成碳化硅，那么就必须研究减少磷产生的方法。这种工艺的原理是以弱酸性缓冲剂进行爆破性处理，在多种酶的作用下可以溶出碳，然后再对其进行氧化处理，在无氧加热条件下形成高浓度、高性能的碳化硅。
4生物混凝土
在很早以前，我国就应经学会利用存在于粘土中的细菌对粘土进行发酵来增强它的可塑性。目前，我国很多学者都预言几千年后老鼠建造洞穴的材料将用比混凝土还牢固的白蚁排泄物。这种材料是天然的高分子非金属材料的符合混凝土，也是细菌作用下形成的生物混凝土。与此同时，在日本也有相关报道曾预言提出这种单材质发酵技术的应用。新型生物混凝土具有多层结构：第一层是防水层，能够防止雨水渗入，避免对建筑结构造成破坏；第二层是生物层，能够收集雨水以供植物生长，例如它可以为微型藻类、菌类、地衣和苔藓等提供天然生物屏障；第三层是覆盖层，能够让雨水通过这一层渗入生物层，并可防止水分流失。与传统混凝土相比，这种新产品的最大优势是既能吸收二氧化碳，改善城市环境空气质量；又可美化墙体，改变城市色彩单一的外观面貌；还能提升建筑物的保温性，降低能源消耗。
5生物铁氧体功能陶瓷材料
在常温条件下，可以利用海洋水中想磁性细菌合成比较均匀的磁性微粒，磁性微粒通常情况下也被称为生物铁氧体功能陶瓷材料，它与人工制成的磁微粒材料相比，它的表面积比较大，而且表面部位被坚硬的有机薄膜覆盖，在这种情况下很难将铁浸。
6结语
将现代生物技术应用到非金属材料领域中比较重要的工程，这也将大大推动生物非金属材料工业的发展和进步。我们必须积极探索现代生物技术的作用，抓住现代生物技术的特点，现代生物技术作为一种低能耗、高效益的新兴技术，必将在非金属材料领域大面积的应用，以推动我国经济和科技的发展。
参考文献：
[1]朱跃钊，卢定强，万红贵，韦萍，周华，欧阳平凯.工业生物技术的研究现状与发展趋势[J].化工学报，2004（12）.
[2]王大博，孙艳艳.浅谈我国无机非金属材料的应用与发展[J].黑龙江科技信息，2011（13）.
摘要：原水中的藻类会产生异臭、异味，影响净水厂出水水质。针对这些问题，总结了国内外一些除藻方法和经验，并介绍了部分工程实例。?
关键词：除藻氧化澄清气浮
1混凝除藻
投加硫酸铝作为混凝剂可同时去除浊度和藻类，出水中藻类数量＜1000个/mL时所需混凝剂量远大于浊度＜3NTU时所需的量。原因是粘土类胶体在ζ电位=-5mV时即可完全脱稳，而藻类必须在ζ电位=0时才能脱稳。若同时投加聚丙烯酰胺或阳离子型助凝剂则可减少硫酸铝用量。?
采用混凝法除藻时应根据藻的种类选择药剂。去除硅藻时可单独投加硫酸铝，例如番禺市沙弯水厂在硅藻高繁殖期的投铝量从平时的1.2mg/L增加到3.0mg/L，可使沉淀池出水的浊度降至1～2NTU以减少进入滤池的藻类数量。去除绿藻一般需要预氧化，预加氯时其去除率约为95%～98%，无预氯化时其平均去除率为85%(如果考虑到预加氯会产生三卤甲烷，也可以用其他氧化剂)。蓝、绿藻会产生臭味，甚至含有毒素，并且会分泌黏液造成配水管网中出现后絮凝现象，此种分泌物又可能转化为三卤甲烷母体，因此是水处理中较难去除的藻类，也是多数富营养化水体中主要生长的藻类，它对混凝剂投量的调整极为敏感。
另外，藻类代谢产生的有机物对絮凝和过滤也有影响，其原因是该有机物中的酸性物质与混凝剂(铁盐或铝盐)的水解产物发生反应，生成的表面络合物附着在絮体颗粒表面，阻碍了颗粒相互碰撞，因此必须增加混凝剂的投量，补偿由于表面络合物的形成对颗粒脱稳和絮凝造成的影响［1］。?
2直接过滤除藻
直接过滤不适宜处理含藻量极高的水，这时应在过滤池前增加沉淀池或澄清池，但这样还可能出现滤池出水含藻量＞1000个/mL的情况，需要进一步处理。?
沉淀或澄清构筑物的类型很多，可除藻率却不相同。例如用静沉池处理泰晤士河水时，平均除藻率为59%，可是它处理衣阿华河水时，除藻率为37%(硫酸铝混凝)～97%(石灰软化)。应用澄清池处理波兰河水时，平均除藻率为85%～86%(无预氯化)、95%～97%(预氯化)，并且浮游动物量也相应下降93%～96%(无预氯化)和99%(预氯化)，因此澄清池的处理效果优于静沉池。
直接过滤适用于原水中藻类和悬浮物数量较少的情况，该工艺的关键是滤速的大小。采用均质砂滤池或双层滤料滤池进行直接过滤的工艺，藻类去除率约为15%～75%。若进行预氯化并在投加混凝剂后采用白煤—砂双层滤料滤池直接过滤(滤速＜3m/h)，则藻类的最优去除率约为95%。但是当原水中藻量＞1000个/mL、白煤粒径为0.9mm或藻类数量＞2500个/mL、白煤粒径为1.5mm时，过滤周期明显缩短。
昆明五水厂原水藻类数量平均为30500个/mL，采用微絮凝直接过滤法除藻(双层滤料：陶粒粒径为2.0～2.5mm、高为700mm，石英砂粒径为0.6～1.2mm、高为500mm，滤速为6～10m/h)，其去除率平均为96.4%。
将马德里的西班牙河水作为原水进行的半生产性试验也得出了类似的结果。双层滤料滤池的藻类去除率为63%～98%,其中以同时投加10mg/L的硫酸铝和0.5mg/L的活化硅酸时效果最好，但因原水中藻类数量＞2500个/mL，致使滤池的工作周期仅为6h。?
3
沉淀或过滤除藻
向反应沉淀池中投加粉末活性炭(PAC)作为助凝剂(可有效去除泥土气味)，可以强化反应、沉淀效果，特别是在藻类大量繁殖的季节此法可作为应急措施。1995年5月，美国芝加哥的供水部门在夏季到来之前就开始投加PAC(投量约为2.4mg/L)；当水中出现甲基—异冰片(MIB)时(7月中旬)，将PAC的投量逐渐增加到11mg/L；夏季过后，PAC的投加量随MIB浓度的减小而减少，当PAC的投量减到1.2mg/L时再持续投加1个月，在此期间若MIB浓度降到5μg/L则可停止投加PAC。
日本的高桥和孝等人对以水库水为水源的某水厂(采用常规处理工艺)全年的进、出水进行监测，得出蓝藻6月—10月数量多、硅藻9月—转年4月数量多。同时证明，只要藻类的数量不太多，常规处理对藻类具有较好的去除性能［2］。?
美国的Pakmer教授研究了水中藻类对过滤效果的影响：当藻类数量＜500个/mL时，不会引起滤池堵塞；当藻类数量为500～1000个/mL时，滤池有稍许堵塞；当藻类数量为1000～2000个/mL时，有明显堵塞现象；当藻类数量＞2000个/mL时，会出现严重堵塞。
上海市月浦水厂自陈行水库取水，从每年的3月下旬开始，库中水温上层高、下层低，藻类繁殖很快，进入水厂的藻类难以沉淀，造成滤池堵塞(过滤周期仅为2～3h)。该厂采取的措施：一是减少原水在水库中的停留时间，提高水库的换水率，使水中杂质来不及沉淀(保持浑浊状态)而阳光难以射入，从而导致藻类的光合作用困难；二是采用药剂控制(向水库水中投加漂白粉)。?
4慢滤池、生物滤池除藻
瑞典的斯德哥尔摩水厂将快滤池的出水再经慢滤池处理(慢滤池过滤面积为500～2400m2，滤速仅为快滤池的1/30，砂层厚度为1m)，以去除水中残留的微小藻类。
以色列以麦杆作为过滤材料，在体积1m3的PVC池中装入50kg麦杆进行过滤，可去除75%的藻类。?
生物滤池工艺是生物除藻的一种，主要是利用生物膜上的微生物对藻类的絮凝、吸附作用，使其被沉降、氧化或被原生动物吞噬。
5预氧化除藻
对于某些藻类(例如绿藻)可以用氯、臭氧、高锰酸钾或二氧化氯等氧化剂进行预氧化，以提高去除效果。有一些藻类在预加氯后常会产生臭味，这时应加过量的氯，使之产生游离态的余氯，随后再根据水质要求进行脱氯。?
利用高锰酸钾除藻也有较好的效果，对碱性水的除藻效果优于中性或酸性水。一般高锰酸钾投加量为1～3mg/L、接触时间≥1～2h，但也有投加量为10mg/L、接触时间为10～15min的特殊情况(为了延长接触时间，可在引水管中投药)。如果预氧化过程中高锰酸钾投量过多，可能会穿透滤池而进入配水管网，出现“黑水”现象，而且出水的含锰量增加，有可能不符合生活饮用水水质标准。过剩的高锰酸钾可在沉淀池中去除，只要淡红色已在池内消失，高锰酸钾就不会进入滤池。有些水厂采用直接过滤工艺(不经过混凝、沉淀)，则需专门的检测设备，以防止多余的高锰酸钾穿透滤池而进入配水管网。有时也可投加粉末活性炭去除过剩的高锰酸钾，其投加点应在高锰酸钾氧化反应完成以后，以免相互作用而降低除藻效果，但是粉末活性炭也可能穿透滤池而进入配水管网，宜在滤速上加以控制。
臭氧是唯一不增加处理水中总固体的有效氧化剂，投加量为0.5～5mg/L。由于该法所需资和运行费用较高，在国内还很少应用。?
臭氧和活性炭联合除藻已受到人们的重视。日本福间町水厂原水取自某水库，该水库库容较小、深度较浅，因此藻类容易繁殖(有时有异味)。该水厂仅在水库水位低、藻类多、气味大时增用臭氧—活性炭处理设备，使藻类得到控制。?
北京田村山水厂水源取自怀柔、密云和官厅水库，藻类繁殖高峰期经常规处理后的出水达不到饮用水标准，当增加了臭氧—活性炭深度处理后，取得了满意的效果。?
美国许多水厂附近设有调节水库，库中藻类数量较多，常采用三种方法除藻：①当藻类数量较多时，每天由专门人员向水库中投加硫酸铜溶液，投加量一般为0.5～0.7mg/L；②当藻类数量居中等时，在原水中投加高锰酸钾；③当藻类数量较少时，采用预氯化去除。近年来，人们认为二氧化氯可以作为一种有效的除藻剂。其除藻机理是藻类叶绿素中的吡咯环与苯环非常类似，二氧化氯对苯环具有一定的亲和性，能使苯环发生变化而无臭无味。二氧化氯也同样能作用于吡咯环，氧化叶绿素，致使藻类因新陈代谢终止且合成蛋白质中断而死亡。二氧化氯与藻类的反应速度极快，能够有效地控制霉味和鱼腥味等。二氧化氯目前在国内并没有得到广泛应用，它和臭氧一样需就地生产。国外有稳定的液态二氧化氯供应站，但是价格昂贵。
6气浮除藻
近年来溶气气浮法除藻得到了广泛应用，此法在固液分离速度(5～8m/h)、污泥浓度及节约药耗等方面都有比较满意的效果。气浮法除藻优于澄清法之处主要是：①当原水中藻类的数量为(3～5)×104个/mL时，气浮池和澄清池出水中藻类数量均为1000～1200个/mL，但气浮法可节约混凝剂20%～40%；②气浮池污泥干固体浓度为25～30g/L，澄清池的干固体浓度仅为气浮池的1/10，因此在污泥处理时气浮法可省去污泥浓缩阶段，减少了处理设备的投资；③气浮工艺比较节约运行费用，但要求原水的悬浮固体含量不高，并且设备发生故障时能及时检修。我国昆明、武汉和无锡等地的水厂采用了气浮池，可同时达到澄清和除藻的目的。?
7微滤机法
采用网眼孔径为10～45μm(多数为35μm)的微滤机，除藻率约为50%～70%，但浊度只能减少5%～20%。采用孔径为25～35μm的布筛处理开罗的尼罗河水时，藻类平均去除率为40%；处理巴黎塞纳河水时为55%，处理湖泊和蓄水库水时为50%～65%。德国的Slipplingen水厂在向原水中投药之前用微滤机去除原水中大部分藻类等颗粒物。
微滤机对藻类的去除率随藻的种类不同而有很大区别，越细小的藻类越难去除，有时仅去除10%，可是这种藻类所消耗的混凝剂量最大。又因微滤机所能去除的浊度不多，所以应用微滤机几乎不可能降低混凝剂投量。
在某些特殊情况下，例如需要去除浮游动物(蠕虫、甲壳动物等)时，可选用微滤机除藻。
参考文献：
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