創(chuàng)新處理啤酒企業(yè)硅藻土廢水

林 云

青島啤酒上海閔行有限公司過濾車間硅藻土廢水排放大約8立方米/天，經沉淀后呈半固體漿液狀，含水量率仍然大于98%。外包公司罐車外運過程中，現場和車行路經沿線污染嚴重。每年外運委托處理費用約27萬元外，還經常被地方政府環(huán)保和衛(wèi)生部門處罰和書面責令整改。公司需要改變硅藻土廢水處置方法，通過物理或化學方法使其含水率降低，甚至成為固體。同時要選擇合適脫水裝置以及低廉合理的運行費用，從技術經濟的角度分析，實現盡可能短的投資回收期。

公司創(chuàng)新項目組打破常規(guī)，全方位調研分析認為，板框壓濾機是很成熟的脫水設備，在歐美污泥脫水項目上應用很多，應用于工業(yè)生產已有悠久歷史。分離效果好、適應性廣，特別對于粘細物料的分離，有其獨特的優(yōu)越性。公司有對啤酒生產工藝條件的強大技術貯備和背景，熟悉現有硅藻土廢水物料的工藝特性，因此決定利用現有國內成熟的技術裝備，應用協同創(chuàng)新和獨立創(chuàng)新相結合方式解決問題。采用成熟的板框壓濾機，實施脫水干化處理，達到降低廢物含水率，甚至使之成為固體，大大降低處理體積，有效降低處置費用。即達到了減量化排放，又解決了外運廢土運載裝置泄漏問題，更大大減少了環(huán)保廢物處置費用，降低了周邊衛(wèi)生環(huán)境污染，符合了環(huán)保法規(guī)部門的整改要求，降低了勞動強度，提升了操作自動化水平。同時在項目管理過程中實施全方位管控，包括對土建施工、設備制造供應商選擇、已經使用廠考察、主體設備驗收、設備吊裝就位、老設備改造、機械配管安裝、電氣配電施工、尤其對現場安裝安全實施全過程監(jiān)管，確保了整個項目調試運行一次性圓滿成功。

圖1 方案流程簡介

圖2 板框過濾機和液壓系統外形

圖3 平面布置俯視圖

圖4 平面布置側視圖

圖5 板框過濾機原理和流程

圖6 板框過濾機外形

圖7 過濾操作硅藻土液體流動路徑

研究發(fā)現，板框壓濾機固液分離的基本原理是：混合液流經過濾介質(濾布)，固體停留在濾布上，并逐漸在濾布上堆積形成過濾泥餅。而濾液部分則滲透過濾布，成為不含固體的清液。與其它固液分離設備相比，板框壓濾機過濾后的泥餅有更高的含固率和優(yōu)良的分離效果。隨著過濾過程的進行，濾餅過濾開始，泥餅厚度逐漸增加，過濾阻力加大。過濾時間越長，分離效率越高。特殊設計的濾布可截留粒徑小于1μm的粒子。壓濾機除了優(yōu)良的分離效果和泥餅高含固率外，還可提供進一步的分離過程。

實驗證明，在過濾的過程中可同時結合對過濾泥餅進行有效的洗滌。從而有價值的物質可得到回收并且可以獲得高純度的過濾泥餅，在處理硅藻土廢水的情況下，可以實現相同效果。板框式壓濾機對于濾渣壓縮性大或近于不可壓縮的懸浮液都能適用，適合的懸浮液的固體顆粒濃度一般為10%以下，操作壓力一般為0.3～1.6兆帕，特殊的可達3兆帕或更高。過濾面積可以隨所用的板框數目增減。板框通常為正方形，濾框的內邊長為 200至2000毫米，框厚為16至80毫米，過濾面積為1至1200m2。板與框用手動螺旋、電動螺旋和液壓等方式壓緊。板和框用木材、鑄鐵、鑄鋼、不銹鋼、聚丙烯和橡膠等材料制造。

板框壓濾機分為板框式壓濾機和廂式壓濾機，壓濾機是一種間歇式過濾設備，用于各種懸浮液的固液分離。它是依靠壓緊裝置將濾板壓緊，再將懸浮液用泵壓入濾室，通過濾布來達到將固體顆粒和液體顆粒分離的目的。板框壓濾機的結構較簡單，操作容易，穩(wěn)定，過濾面積選擇范圍靈活，單位過濾面積占地較少，過濾推動力大，所得濾餅含水率低，對物料的適應性強，適用于各種污泥。它的特點有如下幾點：

1）板框過濾器的濾板采用螺紋壯結構，可根據不同過濾介質和生產工藝(初濾、半精濾、精濾)要求，更換不同濾材，直接用微孔濾膜即能達到無菌過濾的目的。用戶還可以根據過濾量的大小，相應減少或增加過濾層數，使之適合生產需要。

2）過濾器的所有密封部件均采用硅橡膠密封圈，耐高溫、無毒、無滲漏、密封性能好；

3）板框過濾器的泵(或可用防爆電機)及輸入管部件，采用快裝式連接，拆卸清洗方便。板框過濾器過濾面積大，流量大，適用范圍廣，所以在制藥、化工、食品等行業(yè)有廣泛用途，應用在制藥廠針劑藥液過濾上，效果甚佳。

4）濾板采用平面螺紋網狀形，結構先進，不變形，容易清洗，能有效地增長各種濾膜的使用壽命，從而降低和節(jié)約生產成本，板框過濾器配備不銹鋼輸液泵，其配用電機小，耗電省。

5）抗腐蝕，經久耐用。

項目團隊針對硅藻土廢水的特性對板框過濾機的基本組成部分、濾板特點、各種流程特性,選擇將帶有多個濾液通路的濾板和濾框平行交替排列，每組濾板和濾框中間夾有濾布，用壓緊端把濾板和濾框壓緊，使濾板與濾板之間構成一個壓濾室。污泥從進料口流入，水通過濾板從濾液出口排出，泥餅堆積在框內濾布上，濾板和濾框松開后泥餅就很容易剝落下來，具有操作簡單，濾餅含固率高，適用性強等優(yōu)點。

團隊還通過與設備供應商的協調創(chuàng)新和不斷改進，對送料泵做了不斷試驗和選型，使得過濾效率大大提高，具體體現在運行維護成本不斷降低，使濾布的更換周期從原來的約2周延長到超過4周；在過濾泵的功率不變的前提下，從低壓運行逐漸過渡到中壓運行，使每個過濾循環(huán)時間從原來的約50分鐘縮短到20分鐘。

改造前外運的廢硅藻土半固體漿液(含水量98%)處置費用為：8立方米/天×135元/立方米=1080元/天。1080元/天×250天=270000元/年。

改造后經板框過濾機干化處理后(含水量60%) 可預期的處置費用為：1立方米/天×180元/立方米=180元/天。180元/天 ×250天=45000元/年。

每年節(jié)省處置費用為270000-45000= 22.5萬元/年。

管理和維護費用為1萬元/年。收益約 22.5-1= 21.5萬元/年

項目投資費用45萬元。投資回收率（ROI）21.5/45=48%。投資回收期45/21.5=2.10年=25個月。

通過近三年的連續(xù)使用情況證明，整個系統各項指標均達到了設備供應商的設計指標和團隊立項的綜合目標。杜絕和避免運輸泄漏。改善衛(wèi)生環(huán)境，降低周邊污染。達到環(huán)保要求同時降低了處置費用。三年為集團公司節(jié)省了污水處理費用約70萬。創(chuàng)新成果同時在集團其他分公司不斷交流，起到了良好的示范作用和社會影響效果。

圖8 改造前現場臟、亂、差的場景

圖9 改造后板框過濾機操作過程場景

圖10 改造后板框過濾機和整個硅藻土廢水干化處理車間場景

在紛繁復雜創(chuàng)新過程中，要達到精、準、快的創(chuàng)新效果，采用的模式很有可能是多樣化齊頭并進的。可以綜合采用協同創(chuàng)新和獨立創(chuàng)新相結合方式，前者利用現有國內成熟的技術裝備供應商——板框壓濾機等可以提高創(chuàng)新的成功概率、規(guī)避創(chuàng)新失敗的風險和有效縮短創(chuàng)新時間，后者憑借公司對啤酒生產工藝條件的強大技術貯備和背景，同時對硅藻土廢水物料熟悉的工藝特性，形成核心的創(chuàng)新技術能力，迅速完成創(chuàng)新的綜合項目管理，在競爭激烈的快消品飲料市場中，確保了整個項目調試運行一次性圓滿成功。同時項目管理工作是一個全方位的目標實施過程，即便是成熟技術和設備，也必須對特定需求、現場環(huán)境和工藝條件進行周到細致的調研，筆者實踐證明——用板框過濾機處理啤酒廠含水率≧98%的硅藻土廢水行之有效，降低到約60%，使得體積減少了接近90%，達到了減量化排放。整個系統設備投入運營后，大大降低了固體廢物處置費用，杜絕和避免了運輸泄漏，徹底解決了環(huán)境污染問題，符合了當地環(huán)保法規(guī)部門的整改要求，改善環(huán)境和企業(yè)形象，使投資獲得最大回報。