硅藻精土处理技术在工程实践中的应用

王占良

(上海一环环保工程有限公司，上海 201612)



硅藻精土处理技术在工程实践中的应用

王占良

(上海一环环保工程有限公司，上海 201612)

针对江苏无锡某综合污水处理厂污泥排放量较大和运行费用较高问题，在原工艺流程的基础上，利用硅藻精土污水处理技术进行升级改造，以中试试验为基础，提出改造方案。实施改造后，出水水质稳定达标，污泥排放量和运行成本减少一半。

硅藻精土；升级改造；中试

1　工程概况

无锡某综合污水处理厂污水来源为70%印染工业废水及30%生活污水，采用厌氧-缺氧-好氧-深度处理工艺，处理规模为4万t/d。工艺流程如图1所示。

为降低运行费用，现需对污水处理厂进行升级改造，在保证出水水质稳定达标的情况下减少污泥排放量。

2　工程改造规模及设计水质

无锡某综合污水处理厂处理规模为4万t/d，现实际处理规模约2.6万t/d。设计进、出水水质如表1所示。

图1　改造前的工艺流程

表1　设计进、出水水质 (单位mg/L,pH除外)

3　改造方案设计

3.1改造方案的选择

依托现有场地及设施，在原工艺流程的生物处理单元中，植入硅藻精土水处理工艺进行改造。

硅藻精土处理剂由不导电的非晶体二氧化硅硅藻壳体和超导的硅藻纳米微孔组成，可在硅藻表面形成不平衡电位和外墙电位。硅藻精土处理剂按一定量投入到原工艺初沉池前的配水井中，搅动后，硅藻精土处理剂与污水充分混合。硅藻表面的不平衡电位能破坏污水中电离子圈，并中和悬浮离子的带电性，促使水中的污染物快速物理絮凝、沉降。同时，硅藻具有巨大的比表面积，巨大的孔体积和较强的吸附力,把超细微粒物质吸附到硅藻表面，形成链式结构，瞬间下沉与水体分离[1]。在配水井中，连续投加硅藻精土处理剂，污染物进行静电吸附、絮凝、沉淀，污泥从原工艺初沉池回流至缺氧池。硅藻的比表面积为60 m2/g，使生物池的浓度达到0.7%～1%时，每立方米的水体中由硅藻纳米微孔形成的比表面积能达到60万m2。在巨大的比表面积中，微生物附着在硅藻表面，无须在水体中捕捉碳源，以硅藻表面富集的污染物为食料迅速繁殖。使微生物对污染物的硝化与反硝化在较短时间中以较快速度完成，更有效地去除有机物和氨氮[2]。

图2　中试设备

3.2中试试验

中试实验自2015年8月30日至9月15日进行17 d。用于试验的中试设备模拟污水处理厂工艺流程，即取厌氧池出水进入生化处理阶段，由初沉池出水。停留时间和污水处理厂基本一致，缺氧池停留时间6 h，好氧池停留时间14 h，初沉池停留时间2.5 h。在好氧池出水口投加硅藻精土处理剂，并通过污泥回流将投加的硅藻精土回流至生化池，提高生化池去除效率。中试设备如图2所示。

3.2.1COD处理效果

从图3可以看出:在相同进水和停留时间条件下，中试设备的出水COD基本稳定在70～80 mg/L，去除效果优于污水厂的初沉池出水，终沉池最终出水COD低于60 mg/L，能够稳定达标排放。

3.2.2TN处理效果

从图4可以看出:中试运行稳定后出水TN已逐渐接近污水处理厂初沉池出水，并优于污水处理厂初沉池出水，终沉池最终出水TN低于15 mg/L，能够稳定达标排放。

图3　COD处理效果

图4　TN处理效果

3.2.3聚铁投加量及产泥量

该中试依照厂方的思路，加入硅藻精土处理剂后，初沉池出水需要投加的聚铁比例及产生的污泥量需进行预判断。

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表2　聚铁投加量及产泥量检测数据

从5 d的试验中抽出与污水处理厂出水最接近的聚铁投加比例整合结果如表3所示。

表3　中试出水聚铁投加比例及产泥量

从表3可以看出：中试出水在加入0.08%左右的聚铁后，出水即可达到污水处理厂排放标准，且污泥产量相对减少了约50%左右。

3.3改造方案

此改造方案在以目前中试实验数据为依据的情况下修改。按设计水量4万t/d计，改造后的工艺流程如图5所示。

图5　改造后的工艺流程

3.3.1主要构筑物

(1)生化池：污水处理厂原生化池分为厌氧池、缺氧池、好氧池，各构筑物参数为：厌氧池分两组，设计尺寸75 m×30 m×11 m，有效水深9 m，总有效容积40 500 m3，停留时间24 h；缺氧池分两组，设计尺寸40 m×30 m×6.5 m，停留时间约6 h；好氧池分两组，设计尺寸82 m×32 m×5 m，有效容积23 400 m3，停留时间14 h。

硅藻精土水处理工艺按无锡市所在的经度(温差线)，污水COD≤400 mg/L，氨氮≤20 mg/L，总磷≤3 mg/L，生物池处理停留时间：缺氧池停留时间4 h，好氧停留时间8 h。现缺氧池停留时间6 h，好氧池停留时间14 h，生化池停留时间满足改造所需条件。

(2)初沉池：有两个初沉池，每个初沉池直径40 m，初沉池上升水流速度为0.184 mm/s，满足改造条件。改造需增加硅藻精土加药设备，在生化池出水段进行硅藻精土处理剂的投加，投加硅藻精土水处理剂后初沉池产生的污泥回流至缺氧池前端。

(3)终沉池：有两个终沉池，每个终沉池直径40 m，终沉池上升水流速度为0.184 mm/s，终沉池前按2‰的比例投加聚铁。改造后，终沉池前聚铁投加量减少为0.08%，如初沉池出水已稳定达到污水处理厂出水指标，则可取消聚铁的投加。

3.3.2经济效益分析

从目前中试情况和实验数据来看，在植入硅藻精土工艺后，可以将污水处理厂初沉池出水COD稳定在70～80 mg/L；污水处理厂聚铁投加比例将降低至0.08，污泥产量将减少50%左右。随着污水生化处理系统内硅藻精土含量的升高，处理效果进一步提升，则初沉池后端聚铁投加可取消。

根据目前中试情况和实验数据以及厂方提供的资料，按实际水量2.6万t/d计，对污水处理厂污水处理的药剂成本和污泥处置成本进行经济效益分析。

(1)药剂费。

改造初期按万分之一的比例向缺氧池、好氧池内投加硅藻精土处理剂,用以提高生化系统中硅藻含量，为加速改造进程，需一次性投加约3.5t硅藻精土水处理剂；采用硅藻精土水处理剂进行改造，改造期内第一个月，为保证出水稳定达标，需根据初沉池出水水质情况来相应减少聚铁的投加比例；改造完成后可根据初沉池出水水质情况减少硅藻精土处理剂投加比例，同时根据出水水质情况取消聚铁的投加。根据以上情况，经济效益分析中取硅藻精土投加量为十万分之五，聚铁投加量不计。

(2)电费。

增设加药设备后运行电耗有增加，但改造后污泥处理为一个半月到两个月才排泥一次，并且污泥量减少50%，处理污泥所用电耗相应减少，因此不考虑电费成本。

(3)人工费。

改造后不需要增加人工，反而可以减少污泥处理、药剂投加的人工费。由以上分析可知，现污水处理厂每月药剂成本和污泥处理成本(按实际水量2.6万t/d计)约为100万元。采用硅藻精土水处理技术对无锡某污水处理厂进行改造后，运行成本能减少50%，即每月减少50万元。以上部分的费用需结合业主具体运营指标参数进行核算。

4　结论

使用硅藻精土水处理工艺改造后，在不改变原有工艺基础上，可降低原絮凝剂的投加量一半以上，甚至不投加絮凝剂。改造后，污泥产生量减半，污水处理厂能保证其出水稳定达标，并在此基础上运行费用相应降低。

[1]王宗亮,段富平,王亚平.延庆县新农村澄清回流污水处理工艺典型设计[J].北京水务,2010(5):34-36.

[2]刘辉,吴晓翔,施汉昌.硅藻精土技术在中小城镇污水处理厂中的应用[J].中国给水排水,2008,24(4):9-12.

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Application of diatomite in engineering practice

WANG Zhan-liang

(ShanghaiYihuanEnvironmentalEngineeringCo.,Ltd.,Shanghai201612,China)

Aimed at the higher sludge emissions and operating costs in Wuxi Comprehensive Sewage Treatment Plant.On the basis of the original process,the sewage treatment process is upgraded by using diatomite wastewater treatment technology.The rehabilitation programs are proposed based on pilot scale experiment,and after reconstruction,the effluent quality could meet the emission standards,the sludge emissions and operating costs reduced by half.

diatomite;upgrade;pilot scale experiment

2016-01-17

王占良(1975-)，男，河南商丘人，硕士，工程师。

1674-7046(2016)02-0088-05

10.14140/j.cnki.hncjxb.2016.02.016

X703.1

A