CN102001775B - 一种有机硅废水的预处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有机硅废水的预处理工艺，其工艺依次包括：匀质处理，除渣、除油，铁碳微电解工艺，Fenton工艺，中和沉淀和上清液溢流排放。本发明针对有机硅废水的强酸特性，在匀质除杂之后，直接进行铁碳微电解处理，在改善废水生化性和提升pH值的同时，降解部分COD，此后直接加入双氧水构成Fenton体系，形成强的氧化剂，破坏废水中有机物的结构及发色基团，有效氧化去除传统废水处理技术无法去除的难降解有机物，达到进一步降低COD及提高废水可生化性的目的，中和沉淀后即可达到国家三级排放标准，再经生化处理可达到国家一级排放标准。本发明处理工艺成本低，操作简单，处理效果稳定。
Description
技术领域
本发明涉及一种废水的预处理工艺，特别涉及一种有机硅废水的预处理工艺，属于工业污水处理领域。
背景技术
自上世纪90年代以来，由于有机硅系列产品中硅油、硅橡胶和硅树脂等新型材料日益广泛的应用，全球有机硅工业一直保持高速度发展。但有机硅工业废水的酸性强、毒性大、盐份高、COD浓度高、可生化性差、难降解等特性，使得处理有机硅工业废水难度极大，目前国内外对有机硅工业废水处理的研究成果偏少，还没有一种针对有机硅废水的成熟处理工艺。
我国有机硅单体生产主要由硅粉与氯甲烷在催化剂作用下高温反应生成甲基氯硅烷混合物，经高效分馏获取目的馏分，有机硅单体通过水解(或醇解)以及裂解、缩聚制得各种不同的有机硅产品。
有机硅生产装置产生的废水中有机物种类较多，除甲醇、有机卤硅烷外还有有机硅中间体、硅偶联剂及中间体、硅油、硅树脂、硅橡胶等高聚物，废水中无机物以盐酸、氢氧化钠为主。废水的化学组成复杂，属于难生化降解(少量甲醇、乙醇除外)物质，其BOD5/COD几乎为0，可生化性极差。废水中尚含有不少肉眼可见的浮油、浮渣，废水酸性也极强，除水解装置排放少量碱性水，其他各生产单元都是强酸性(主要是HCl)废水，因此PH值低，Cl-含量高。
中国专利申请CN101759329A公开了一种有机硅废水的处理方法，其针对高盐、难降解有机硅废水在工艺流程前端设置一级中和池，将废水中和至pH为1-2左右，进入微电解反应器，反应器内填充微电解填料，其出水进入二级中和池，进一步调节水量与pH值，然后进入生化处理设施，最终进入二沉池。此方法能将有机硅废水处理至污水综合排放标准(GB8978-1996)规定的二级标准。
但此方法仍有不完善之处，以致铁碳微电解处理工艺无法达到更佳的处理效果，而且有机硅废水经微电解工艺处理，虽能去除部分COD，但由于铁碳电化学反应氧化还原能力有限，对部分难降解有机物还是不能分解，同时处理成本有待降低，操作有待简化。
发明内容
有鉴于此，为了克服现有技术的不足，本发明提供一种新的有机硅废水的预处理工艺，可大幅降低有机硅废水的化学需氧量(COD)，减少后续处理的负荷，并提高生化性，为后续进行生化处理提供有利条件，同时处理成本低，操作简单，处理效果稳定。
本发明提供一种有机硅废水的预处理工艺，所述工艺步骤包括：
有机硅废水经调节池匀质处理，水质稳定于：化学需氧量(COD)1000-3000mg/L，pH值0.2-1.5，氯离子(Cl-)浓度8000-15000mg/L；
对步骤1的出水进行除渣、除油处理，去除大部分肉眼可见的浮渣、浮油；
将步骤2的出水采用铁碳微电解工艺进行处理，所述铁碳微电解工艺采用填料式，其中，填料与水的体积比为1∶2.5～1∶4，在通气条件下反应1～2小时，处理后水的pH值为3.5～5.0；
将步骤3的出水中加入H2O2，使H2O2的质量百分比浓度达到0.5％～3％以进行芬顿(Fent on)反应，搅拌条件下反应1～2小时，处理后水的pH值为2～4；
将步骤4的出水用强碱性物质进行中和处理，使中和后废水的pH值为8.5～9.0；
将步骤5的出水沉淀0.5～2小时，上清液溢流排放。
铁碳微电解处理工艺在酸性和充氧的情况下反应最为剧烈，本发明针对有机硅废水的强酸特性，在匀质除杂之后直接进行铁碳微电解处理，在改善废水的生化性和提升pH值的同时，降解部分COD，减轻后续生化单元的负荷，此时COD的去除率达30％左右。有机硅废水经微电解工艺处理后出水中含有大量Fe2+离子，因此直接加入H2O2即可构成芬顿(Fenton)体系，H2O2在Fe2+催化作用下生成氧化能力极强的·OH自由基(氧化电位为2.8V)，从而破坏废水中有机物的结构及发色基团，提高微电解工艺的出水水质，达到进一步降低COD及提高废水可生化性的目的。同时处理成本低，操作简单，处理效果稳定。
进一步，所述有机硅废水经调节池匀质处理后的水质为化学需氧量COD：1500mg/L，pH值：0.5。
进一步，所述步骤6的出水经生化处理后排放。
进一步，所述微电解反应采用多段折流结构微电解反应池进行，池内设置穿孔曝气。
进一步，所述中和处理为二级中和处理，一级中和处理采用生石灰为中和药剂，二级中和处理采用氢氧化钠为中和药剂。
本发明比选验证不同微电解反应工况，填料式铁碳微电解工艺更适合本发明有机硅废水的预处理工艺，该工艺中填料的选择没有限制，可为已知或者市售的各种微电解填料，其中，填料∶水(体积比)较宜为1∶2.5～1∶4，在曝气条件下反应1-2小时左右，处理后的出水pH可达到4.0-5.0。微电解处理工艺在改善废水的生化性和提升pH值的同时，还能够降解一部分COD，减轻后续生化单元的负荷，此时COD的去除率一般在30％左右。
鉴于微电解出水中含有大量Fe2+离子，因此在微电解处理后直接加入H2O2即可构成Fenton强化处理，其中，H2O2的加入量是影响反应效果的重要因素，应根据废水水质及所含Fe2+的量确定H2O2合适的加入量，H2O2和Fe2+摩尔比为8～12∶1，反应的pH值为2～4。对Fenton法而言，H2O2的用量直接影响了羟基自由基(·OH)的产生量，在H2O2的浓度较低时，产生的·OH量较少，反应效果不足，COD去除率较低；H2O2的浓度过高时，COD去除率反而有下降的趋势，这是因为当H2O2的浓度超过一定浓度时，H2O2在反应一开始就将废水中的Fe2+迅速氧化为Fe3+，而使反应在Fe3+的催化下进行，这样既消耗了H2O2又抑制了·OH的产生，并且过量的H2O2其还原性从一定程度上增加了出水中的COD值。由于Fenton反应中H2O2将废水中的Fe2+氧化为Fe3+，中和过程中Fe3+良好的絮凝及沉降功能不但使沉降速度加快，出水色度也有所提高。
本发明所具有的有益效果是：
1)本发明针对有机硅废水的强酸特性，在匀质除杂之后直接进行铁碳微电解处理，充分发挥铁碳微电解的处理作用，在改善废水的生化性和提升pH值的同时，降解部分COD，减轻后续生化单元的负荷，此时COD的去除率达30％左右。
2)本发明利用有机硅废水经微电解工艺处理后出水中含有大量Fe2+离子的优势，直接加入H2O2即可构成芬顿(Fenton)强化处理，H2O2在Fe2+催化作用下生成氧化能力极强的·OH自由基(氧化电位为2.8V)，从而破坏废水中有机物的结构及发色基团，提高微电解工艺的出水水质，达到进一步降低COD及提高废水可生化性的目的。可有效降解有机硅废水中的有机物，降低出水COD，COD去除率＞50％，预处理后出水即可达到国家三级排放标准。
3)本发明的预处理方法可提高废水可生化性，BOD/COD由0.01提高到0.3。
本发明方法预处理后的出水经A/O法生物处理，出水可达到国家
一级标准；
本发明废水预处理方法工艺简单、操作方便、运行费用低、处理效果好；
本发明也适用于类似工业污水的预处理，在处理其他工业污水时，要根据废水水质适当调整工艺参数。
附图说明
图1：本发明有机硅废水预处理流程示意图
具体实施方式
在下面的实施例中进一步说明了本发明，这并不限制本发明的范围。
实施例1
利用某有机硅厂有机硅废水作为待处理水，采用本发明工艺进行处理。具体工艺步骤如下：
1)匀质：将有机硅废水在调节池中进行匀质处理，COD为1626.01mg/L，PH值为1.1，氯离子(Cl-)浓度为14981mg/L；
2)除渣、隔油处理：将匀质后的有机硅废水进行除渣、除油处理，去除大部分肉眼可见的浮渣、浮油；
3)微电解：除渣、隔油处理的出水采用铁碳微电解工艺进行处理，该铁碳微电解处理工艺采用填料式铁碳微电解处理工艺，其中，填料(蓝星环境工程有限公司出售的组合式微电解填料)∶水(体积比)＝1∶3，在曝气条件下反应1.5小时，处理后水的pH值为3.93；
4)Fenton氧化：微电解后的出水加入H2O2进行Fenton氧化处理，控制反应时间1.5h，投加30％H2O2的质量分数为2％；
5)中和沉淀：将Fenton氧化出水用30％NaOH中和至PH为8.5～9.5，沉淀2h，最后出水排放或进入生化单元再处理。
6)有机硅废水经过此预处理工艺后的水质如下表1所示：
表1有机硅废水处理前后水质指标对比
Claims (5)
1.一种有机硅废水的预处理工艺，其特征在于，所述工艺步骤包括：
1)有机硅废水经调节池匀质处理，水质稳定于：化学需氧量COD1000-3000mg/L，pH值0.2-1.5，氯离子Cl-浓度8000-15000mg/L；
2)对步骤1的出水进行除渣、除油处理，去除大部分肉眼可见的浮渣、浮油；
3)将步骤2的出水采用铁碳微电解工艺进行处理，所述铁碳微电解工艺采用填料式，其中，填料与水的体积比为1∶2.5～1∶4，在通气条件下反应1～2小时，处理后水的pH值为3.5～5.0；
4)将步骤3的出水中加入H2O2，使H2O2的质量百分比浓度达到0.5％～3％以进行芬顿反应，搅拌条件下反应1～2小时，处理后水的pH值为2～4；
5)将步骤4的出水用强碱性物质进行中和处理，使中和后废水的pH值为8.5～9.0；
6)将步骤5的出水沉淀0.5～2小时，上清液溢流排放。
2.按照权利要求1所述的有机硅废水的预处理工艺，其特征在于，所述有机硅废水经调节池匀质处理后的水质为化学需氧量COD：1500mg/L，pH值：0.5。
3.按照权利要求1所述的有机硅废水的预处理工艺，其特征在于，所述步骤6的出水经生化处理后排放。
4.按照权利要求1所述的有机硅废水的预处理工艺，其特征在于，所述微电解反应采用多段折流结构的微电解反应池进行，池内设置曝气装置。
5.按照权利要求1所述的有机硅废水的预处理工艺，其特征在于，所述中和处理为二级中和处理，一级中和处理采用生石灰为中和药剂，二级中和处理采用氢氧化钠为中和药剂。
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