當今污水處理的主要方法有兩大類: 一是物理化學法, 即混凝法; 二是生化法。物化法對去除重金屬、磷、色度效果好, 但對氮和有機物去除效果不理想。另外, 各種絮凝劑的加入, 在水底不易與水分離, 會造成二次污染。生化法對有機污染物及氮、磷有良好的去除效果, 但對COD 去除率低，脫色效果差, 而且仍會產生大量污泥, 造成二次環境污染。
一般生化法要求廢水的可生化性好, 各營養物比例協調、濃度適宜, 且其中抑制生物增長物質的濃度不高于微生物所能承受的范圍, 所以對于目前一些城市的廢水, 可能由于廢水中含有大量的生物抑制劑或水質水量的波動過大等方面的原因,其生物處理系統的運行有時會不大正常。而且, 生化法對溫度的要求較高, 在低溫時, 微生物的活性會變低, 有的甚至可能完全喪失活性, 從而導致某些生化處理單元不能正常運行。所以在冬季, 特別是在一些北方城市, 運用生化處理方法的城市污水處理廠在其運行和管理上會存在很多不便。
另一方面, 生化法處理城市污水的運行費用和投資費用都較高, 一些城市, 特別是很多中小城市, 根本建不起也運行不起。所以這些城市的污水處理, 首先要求進行以較小的投資獲得較大的環境效益的一級物化處理, 當條件具備時再實施二級生物處理。
鑒于上述等方面的原因, 物化法污水處理技術因其運行穩定可靠、去除重金屬、SS、膠體和色度的效果好、投資和運行費用小等優勢而受到重視。而天然的礦產資源, 如硅藻土、沸石、膨潤土、海邊石、凹凸棒石等, 因其具有的獨特的理化性能和環境效應而越來越受到人們的關注。
2 硅藻土的特性及其污水處理的原理
2.1 硅藻土的特性及其改性
硅藻土是古代單細胞低等植物硅藻的遺體堆積后, 經過初步成巖作用而形成的一種具有多孔性的生物硅質巖。它的主要化學成分是無定性的SiO2, 并含有少量的AL2O3、Fe2O3、CaO 和有機質等，其由硅藻的壁殼組成, 壁殼上有多級、大量、有序排列的微孔。這種獨特的微孔結構, 賦于它許多優良的性能：空隙率高、比表面積大、比重小、吸附性強、耐磨、耐酸、熱導性低、隔熱阻燃、保溫隔音等, 被廣泛地應用于飲食、建材、化工、橡膠、石化、冶金、涂料、機械、能源、油漆、水處理等行業中。尤其是硅藻土吸附性強, 能吸附等于自身質量1.5—4倍的水和1.1—1.5倍的油分。它的電位為負, 絕對值大, 吸附正電荷能力強。因此對污水有極好的凈化效果。對于采用吸附塔凈化裝置, 除吸附作用外, 還有篩分作用和深度效應。在污水處理領域, 我們關心的也主要是硅藻土的表面性質、精度及孔系結構等。
形成硅藻土的硅藻的殼體具有大量的、有序排列的微孔,從而使硅藻土具有很大的比表面積(3. 1～ 60m2/g) 。而且硅藻土的表面及孔內表面分布有大量的硅羥基; 這些硅羥基在水溶液中離解出H+ , 從而使硅藻土顆粒表現出一定的表面負電性。
從硅藻土的精度方面考慮, 雖然我國硅藻土總的含量位居世界第二, 但是其品味普遍較低, 大多數產品的SiO2 的含量在50% 左右, 利用時應先將硅藻原土進行提純處理, 使其SiO 2 含量大于90%。提純后的硅藻土具有整體一致均勻的微粒和比較干凈的表面, 從而使得其比表面充分展露出來。所謂一致均勻是指具有一致均勻的大小、外形尺度、表面理化性能等, 這是目前人造微粒難以實現的。常用的提純方法有酸浸法、擦洗法、焙燒法、離旋—選擇性絮凝法、干法重力層析分離法、熱浮選礦法和綜合提純法等。