廢硅藻土回收應(yīng)用于污泥深度脫水處理

曾慶榮，李繼遠(yuǎn)

（燕京啤酒（桂林漓泉）股份有限公司，廣西桂林541002）

硅藻土是一種具有多孔性的生物硅質(zhì)巖[1]，經(jīng)粉碎、煅燒后制成，主要成分是二氧化硅[1]和三氧化二鋁，因其含有大量微孔結(jié)構(gòu)[1]，比表面積大[1]，吸附性強(qiáng)等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于葡萄酒、啤酒、果汁等酒業(yè)和飲料生產(chǎn)過(guò)濾工序。硅藻土作為助濾劑使用失效后需要排放更換新的硅藻土，被沖洗排放下來(lái)的硅藻土稱為廢硅藻土液，廢硅藻土液表面和內(nèi)部截留和吸附著大量有機(jī)物質(zhì)。因?yàn)楣柙逋敛荒鼙晃鬯镉行Х纸猓秩菀自谖鬯幚硐到y(tǒng)中沉積造成堵塞，所以廢硅藻土液不宜直接排入污水處理系統(tǒng)，又因其含有酒液或果汁中的有機(jī)物，容易變質(zhì)產(chǎn)生惡臭并污染環(huán)境而不能直接外排或露天堆放，另外廢硅藻土液非常粘稠，很難自然沉降[2]，更不易直接被脫水。所以，廢硅藻土液處理一直都是酒業(yè)和飲料生產(chǎn)企業(yè)老大難的問(wèn)題[3]，目前大多采用直接排放、填埋等方法處理，這樣處理費(fèi)用高，遺留問(wèn)題多，占用大量土地，容易造成填埋場(chǎng)空氣或地下水等環(huán)境污染。

1 剩余污泥的產(chǎn)生及其深度脫水處理

城市生活污水及工業(yè)污水生物處理過(guò)程中有機(jī)物生物降解會(huì)產(chǎn)生新的微生物細(xì)胞物質(zhì)，這些新的細(xì)胞物質(zhì)增殖到一定量后會(huì)成為剩余污泥，另一方面，在廢水的排放收集過(guò)程中會(huì)摻雜一定量泥砂雜質(zhì)，這部分物質(zhì)在污水生化處理系統(tǒng)中大部分不能被生物降解，習(xí)慣上講的污水生化處理產(chǎn)生的大量剩余污泥就是這兩類物質(zhì)的混合物，剩余污泥必須及時(shí)有效進(jìn)行妥善處理和處置，否則會(huì)對(duì)污水處理系統(tǒng)正常運(yùn)行造成影響，并且極易對(duì)地表水和地下水等環(huán)境造成二次污染[4]，目前污泥的處理處置已成為亟待解決的環(huán)境問(wèn)題[5]。

剩余污泥高含水率是其處置瓶頸之一，污泥脫水是處理處置污泥首先也是關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，脫水目的是將污泥含水率進(jìn)一步降低，使污泥由液態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)，實(shí)現(xiàn)污泥的減容和減量，為污泥的輸送、處置或者回收利用創(chuàng)造條件。目前污泥脫水主要方式有真空過(guò)濾脫水、離心脫水和壓濾脫水等，脫水后污泥含水率基本在80%左右，80%含水率的污泥很難直接進(jìn)行處置或利用，極少數(shù)污泥脫水方式將含水率降到60%以內(nèi)，但往往脫水耗時(shí)長(zhǎng)，基建設(shè)備投資大，脫水過(guò)程中需要添加大量絮凝劑，或者需要二次脫水才能達(dá)到，這些都會(huì)造成污泥脫水整體成本快速上升，因此，推廣應(yīng)用受到限制。桂林市某啤酒生產(chǎn)企業(yè)采用臥式彈簧壓榨污泥深度脫水技術(shù)，將含水率95%左右的剩余污泥一次性快速脫水到60%以內(nèi)。在此基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)與實(shí)踐，成功將啤酒生產(chǎn)過(guò)程中需要處置的廢硅藻土液回收應(yīng)用到污泥深度脫水處理污泥絮凝調(diào)理中，較好解決了廢硅藻土液難處理的問(wèn)題。

2 廢硅藻土液應(yīng)用于污泥深度脫水處理

2.1 廢硅藻土液的收集與儲(chǔ)存

硅藻土使用到失去助濾作用后，用水將廢棄硅藻土沖洗下來(lái)，被沖洗下來(lái)的廢硅藻土即成為廢硅藻土液，廢硅藻土液再經(jīng)過(guò)隔膜泵輸送到廢硅藻土液回收罐。廢硅藻土回收罐整體密封，頂端設(shè)置溢流并防臭氣外泄裝置，上部為圓柱體，下部為圓錐體，底部配備螺旋輸送泵并安裝流量計(jì)，日常根據(jù)污泥深度脫水需求按比例添加。

2.2 污泥深度脫水處理廢硅藻土液添加比例的確定

為能更好利用廢硅藻土液，促進(jìn)污泥深度脫水處理，2016年9月28—29日，按不同廢硅藻土添加量分批進(jìn)行污泥絮凝調(diào)理，達(dá)到調(diào)理效果后進(jìn)料壓濾和二次壓榨，脫水后污泥含水率檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 不同廢硅藻土液添加量污泥深度脫水效果跟蹤表

從表1可以看出，隨著廢硅藻土液添加量增加即污泥占比減小，污泥深度脫水后污泥含水率呈下降趨勢(shì)，但在廢硅藻土液與污泥濃縮的比例達(dá)到1∶1.3（即3.5∶4.5）后，下降趨勢(shì)減緩，并且污泥調(diào)理后出現(xiàn)粘稠，脫水所需總時(shí)間變長(zhǎng)，在廢硅藻土液添加量達(dá)到50%后，進(jìn)料壓濾、二次壓榨和卸料隨之困難。但在廢硅藻土液與污泥濃縮液的比例在1∶1.7（即3∶5）前，隨著廢硅藻土液添加量增加，相應(yīng)的污泥進(jìn)料壓濾時(shí)間和壓榨時(shí)間縮短，卸料也更為干凈，減少污泥進(jìn)料壓濾和壓榨時(shí)間，就是縮短污泥深度脫水周期時(shí)間，意味著污泥深度脫水處理系統(tǒng)的產(chǎn)能得到提升，卸料后濾布更為干凈，意味著濾布不易堵塞，延長(zhǎng)濾布清洗周期。另外，經(jīng)跟蹤試驗(yàn)，添加廢硅藻土液后，同等污泥深度脫水效果的情況下，所需添加的三氯化鐵和活性生石灰量會(huì)減少。

啤酒生產(chǎn)企業(yè)廢硅藻土液產(chǎn)生量（按95%含水率計(jì)）約是啤酒生產(chǎn)量的1.5%，啤酒生產(chǎn)企業(yè)“厭氧+好氧”污水綜合生物處理工藝中剩余污泥濃縮液量（按95%含水率計(jì)）約為啤酒生產(chǎn)量的6%，實(shí)際上，廢硅藻土液回收量會(huì)小于產(chǎn)生量，但在污泥深度脫水處理實(shí)際運(yùn)行中，可以按廢硅藻土液與污泥濃縮液的比例為1∶4的量進(jìn)行廢硅藻土液的添加，這樣，不僅可以增強(qiáng)污泥深度脫水效果、減少脫水時(shí)間、降低三氯化鐵和活性生石灰用量，還可確保廢硅藻土液的充分利用。

2.3 添加廢硅藻土的污泥調(diào)理及其深度脫水步驟

桂林市某啤酒生產(chǎn)企業(yè)臥式彈簧壓榨污泥深度脫水系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程主要包括：污泥濃縮、污泥調(diào)理、進(jìn)料壓濾、二次壓榨、卸料5個(gè)步驟，廢硅藻土液在污泥調(diào)理步驟中添加，具體過(guò)程如下。

（1）污泥濃縮。將污水生物處理過(guò)程中產(chǎn)生的剩余污泥，用污泥泵輸送到污泥濃縮池，通過(guò)重力沉淀或者添加絮凝劑加速沉淀濃縮，排除上清液后即可獲得含水率小于95%的污泥濃縮液。

（2）污泥調(diào)理中廢硅藻土添加。啟動(dòng)濃縮污泥輸送泵，把污泥濃縮液輸送到污泥調(diào)理罐，開啟攪拌器，啟動(dòng)螺旋輸送泵按加入比例添加廢硅藻土液后，按藥劑添加標(biāo)準(zhǔn)依次添加三氯化鐵溶液、活性生石灰，繼續(xù)攪拌一定時(shí)間后停止攪拌，觀察污泥調(diào)理罐液面分層情況，以上清液清澈為最好，或者用燒杯取污泥調(diào)理混合液靜置后觀察，以污泥較快沉降和上清液清澈無(wú)渾濁為好，當(dāng)達(dá)到此效果后即可進(jìn)入下一步驟。

（3）污泥進(jìn)料壓濾。在上述步驟（2）調(diào)理達(dá)到效果后，開啟油缸推動(dòng)濾板保壓，保壓結(jié)束后在濾板與濾板之間形成較高密封性能的過(guò)濾腔室。開啟污泥進(jìn)料柱塞泵往過(guò)濾腔室進(jìn)料，當(dāng)污泥調(diào)理混合液進(jìn)入濾板過(guò)濾腔室后，在柱塞泵較高輸送壓力下，利用多層濾布結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)污泥和水的分離，水透過(guò)多層濾布系統(tǒng)從濾板排水口排出，污泥被阻隔在過(guò)濾腔室內(nèi)，當(dāng)被阻隔污泥把過(guò)濾腔室填滿后即完成進(jìn)料，實(shí)現(xiàn)污泥的第一次壓濾。

（4）二次壓榨。第一次壓濾結(jié)束接著進(jìn)入第二階段壓榨，利用油壓系統(tǒng)推動(dòng)可變腔室的濾板進(jìn)行壓榨，壓力最大可達(dá)到2 900 N/cm2，日常運(yùn)行控制在1 450～1 760 N/cm2，充分體現(xiàn)了臥式彈簧壓榨機(jī)高壓力和可變過(guò)濾腔室的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。

（5）卸料。第二次壓榨結(jié)束后進(jìn)入卸料階段，首先是濾板卸壓，卸壓后氣動(dòng)卸料程序啟動(dòng)，小車依次拉動(dòng)每塊濾板，進(jìn)行氣動(dòng)卸料和濾布反吹洗，卸料和反吹洗結(jié)束，程序自動(dòng)進(jìn)入保壓階段，即利用油壓系統(tǒng)推動(dòng)濾板前行以保持濾板間200 N/cm2保壓壓力，達(dá)到保壓壓力后即進(jìn)入下一周期的進(jìn)料壓濾階段，依次循環(huán)實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行。

2.4 實(shí)際運(yùn)行情況

2017年1—10月該企業(yè)污泥處理情況如表2所示。產(chǎn)出脫水污泥4 014 t，投加40%濃度三氯化鐵268 t，活性生石灰270 t，同比2016年減少40%濃度三氯化鐵42 t，活性生石灰85 t，脫水污泥供應(yīng)肥料廠3 308 t，綠化公司533 t，其他173 t。

表2 2017年1—10月污泥處理情況記錄表%

從2017年1—10月該公司污泥處理情況看，添加廢硅藻土液后，污泥深度脫水處理產(chǎn)出污泥含水率小于60%，同比2016年情況，三氯化鐵和活性生石灰用量減少，降低了污泥深度脫水成本，較好解決了啤酒生產(chǎn)企業(yè)廢硅藻土液難處理的問(wèn)題，脫水后的污泥得到較好利用，大部分供應(yīng)給附近生物有機(jī)肥料廠生產(chǎn)有機(jī)肥料，另外18%脫水污泥直接用于城市綠化工程和其他零星使用。

以上效果取得，是因?yàn)閺U硅藻土液呈酸性且硅藻土本身具有多孔結(jié)構(gòu)，這些特性與三氯化鐵特別是活性生石灰的某些功能相當(dāng)。當(dāng)廢硅藻土液與濃縮污泥混合調(diào)理后，進(jìn)料到臥式彈簧濾板腔室內(nèi)，會(huì)增強(qiáng)泥餅骨架塑造，搭建更多水流通道，確保分離出來(lái)的水流更加暢通，同時(shí)，在臥式彈簧壓榨設(shè)備高壓力條件下，硅藻土表面和內(nèi)部會(huì)截留和吸附大量污泥絮體，進(jìn)一步增強(qiáng)脫水效果。另外，硅藻土本身是一種細(xì)顆粒物質(zhì)，具有比表面積大和吸附能力強(qiáng)的特性，能提高化肥肥效[6]，是良好的微生物菌劑載體[7]，可以有效改良土壤微生物環(huán)境[8]。因此，添加廢硅藻土的脫水污泥較適合于生產(chǎn)有機(jī)肥料和直接用于綠化工程。

3 結(jié)論

（1）將需要處置的廢硅藻土液回收應(yīng)用到污泥絮凝調(diào)理深度脫水中，可以增強(qiáng)污泥調(diào)理和脫水效果，較好滿足脫水后污泥含水率小于60%的污泥深度脫水目標(biāo)。

（2）廢硅藻土液的應(yīng)用，可以減少調(diào)理藥劑三氯化鐵和活性生石灰用量，解決廢硅藻土液難處理難題的同時(shí)，降低污泥深度脫水成本。

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