CN102976537B - 一种有机硅废水的综合物化处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及有机硅生产废水处理，为克服现有技术生化处理阶段的局限性，提供了一种多个物化处理系统综合联用的工艺。本发明通过对废水的调节池预处理、第一次微滤旋转膜过滤、第一次紫外线照射、第一次内电解、第二次微滤旋转膜过滤、第二次紫外线照射、第二次内电解、第三次微滤旋转膜过滤、活性炭吸附、碳石纤维聚合粒料吸附和超滤反渗透过滤，使出水达到国家一级排放标准，甚至更为严格的地方标准。本发明在行业内首次应用或创新性应用了若干新工艺新设备，用事实验证了工艺的科学性和可行性，为国内有机硅行业废水的处理提供一条崭新的解决思路和途径。

Description

一种有机硅废水的综合物化处理装置及方法

技术领域

本发明属于工业废水处理技术领域，具体涉及采用一种综合物化联用工艺处理有机硅生产废水的装置及方法。

背景技术

有机硅是国家战略型工业产品，广泛应用于军工、航空航天、电子、日化等领域，有机硅被称为“工业味精”，可见其在基础化工体系中的重要地位，在国家以及全世界化工领域中都是优先发展产业。但是有机硅工业在生产中排放的废水有害物种类繁多，包括氯硅烷、氯丙烷、HCl、甲醇、有机硅中间体、硅偶联剂、硅油、硅脂、纳米SiO₂粉末、偏硅酸、金属离子等，废水往往呈酸性，化学成分复杂，BOD₅/COD_cr比为0，可生化性差，传统生化降解几乎无法进行。有机硅废水处理目前已是行业性难题，目前国内外对有机硅工业废水的处理研究偏少，单一物化处理方法效果不理想且处理成本极高，而生化处理方法又存在COD去除率有限，生化处理条件苛刻的缺点。

CN101759329A(CN201010033665.4)公开了一种有机硅废水的处理方法。其特征是：有机硅废水先进入预中和池，中和至pH值为1-2左右，进入填充微电解填料的铁碳微电解反应器处理，出水进行二次中和至pH值为7-8，进入生化处理设施，最终出水进行沉淀及过滤，其中生化处理系统由兼氧池和二级好氧池构成，池中添加微生物及固定微生物载体的活性炭。该方法通过铁碳微电解处理有机硅废水提高生化性的基础上，进入生化系统继续处理，废水COD去除率达到50-55%。以上采用生化理化组合工艺处理有机硅废水的方法，废水COD去除率有限，且生化处理系统的温度条件较为苛刻，工艺适应性较差。

CN101549938A(CN200910098093.5)提供了一种有机硅高浓度废水的处理方法。步骤为：(1)有机硅高浓度废水经隔油池后，加入石灰固化；(2)用压滤机进行固液分离，得到滤液和含水量不大于75%的滤渣；(3)滤液加入絮凝剂和助凝剂，搅拌，经泥水分离得到沉降絮体和上清夜；(4)上清夜进入蒸发冷凝器，去除上清液中的挥发性污染物，最后经厌氧、生物接触氧化处理，经水质监测后排放。本发明通过对废水经蒸发冷凝器处理，使挥发性污染物和废水以气体的形式分离出来，提高废水的生化性，并回收盐类等有用资源，缺点在于蒸发冷凝分离，能耗偏高，经济性偏差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是旨在克服目前有机硅废水处理工艺的缺陷，提供一种不需要生化处理系统的、工程化可行的综合物化废水处理装置及方法，使出水达标排放。另外，提供的这种综合物化处理装置及方法能够有针对性的逐级去除和降解水体有害物质，使出水进一步达到国家一级排放标准或者是更为严格的地方标准（COD≤60mg/L）。

一种有机硅废水的综合物化处理装置，包括调节池、微电解池等，其中调节池、一级微滤旋转膜组件、一级光辐射槽、一级微电解池、二级微滤旋转膜组件、二级光辐射槽、二级微电解池、三级微滤旋转膜组件、活性炭吸附罐、碳石纤维聚合粒料吸附罐和超滤和反渗透装置通过管道依次连接；所述光辐射槽内部设有光辐射管；所述活性炭吸附罐内部设置有超声波发射管。

本发明所采用的技术方案如下：

一种有机硅废水的综合物化处理方法，通过多个物化处理系统的综合联用完成，包括以下步骤：

（1）有机硅废水进入调节池，经刮油机去除浮油、浮渣；将去除浮油和浮渣的废水pH值调节至碱性，加入微电解沉泥及絮凝剂，充分混合，使有机硅乳化油破乳，不溶性物质抱团沉淀；所述微电解沉泥主要成分为氢氧化亚铁和氧化铁；

（2）经步骤1处理的废水上清液经第一次微滤旋转膜过滤后抽至一级光辐射槽，经紫外照射后进入一级微电解池进行第一次内电解处理；

（3）将经第一次内电解的废水调节pH值为碱性，投加絮凝剂进行絮凝，上清液经第二次微滤旋转膜过滤，进入二级光辐射槽进行紫外照射，然后进入二级微电解池进行第二次内电解处理；

（4）二级微电解池处理后的废水调节pH值为碱性，投加絮凝剂进行絮凝，上清液经第三次微滤旋转膜过滤后，引入活性炭吸附罐进行活性炭吸附；所述活性炭吸附罐中装有超声波发射器发射超声波；

（5）经活性炭处理后的废水引入碳石纤维聚合粒料吸附罐进行吸附处理；

（6）将步骤5的出水经超滤膜和反渗透膜过滤，滤除有毒有害物质和盐分，达标排放。

步骤1、3和步骤4所述pH为8～10。

步骤1所述混合采用曝气方式混合；所述不溶性物质包括硅粉渣物等；所述絮凝剂为聚丙烯酰胺(0.3～0.5wt‰)或聚合氯化铝(0.1～0.3wt‰)。所述微电解沉泥用量为0.5wt‰，来自于步骤2所产生的废弃物，自身具有很强氧化性和絮凝作用，可成为传统金属盐絮凝剂如聚合氯化铝的替代物，减少絮凝剂的使用量。

步骤2、3和4所述微滤旋转膜通过自身旋转对水池进行搅拌，替代曝气使絮凝充分混合反应，同时又利用旋转所产生的水流冲力防止膜表面被絮凝泥浆堵塞，大大节省了絮凝沉淀时间。所述的微滤旋转膜自身旋转为链条带动膜组件进行旋转，膜腔通过负压抽取上清液，絮体被膜阻隔拦截。

步骤2和步骤3所述光辐射槽发射的紫外线波长峰值为172nm，照射方式为过流式照射，即污水在光辐射槽内流动状态照射，照射时间约为1～5分钟。紫外线所采用的波长为C波段以下的172nm，可在水中快速反应出大量超氧负离子和自由氢氧根离子，理论上可以氧化大部分有机物。

步骤2和步骤3所述微电解池内填装铁碳聚合填料，填料与水填装的体积比优选1:1；内电解反应时间为0.5～1.5h，优选1h。填料成分为高纯铁粉（99.9%）和碳，重量比为1:3，结合度极高，在使用过程中不会在池底板结成块，电解效率高，亚铁离子释放快。

步骤3所述絮凝剂为聚丙烯酰胺（0.3～0.5wt‰)。

步骤4所述活性炭优选采用椰壳活性炭，脱色除异味吸附有机物能力都很好。所述超声波发射器发射的超声波频率为20～28Hz，功率8KW。超声波脱附是以超声波发生器发射高能量超声波，不仅可以作用于水体中有机物，使其快速分解，更可以在活性炭表面产生强大轰击力，使活性炭表面吸附的物质完全脱附，从而达到使活性炭再生的目的，节约成本。

步骤5碳石纤维聚合粒料是一种新型颗粒状吸附材料，比表面积可达1:1500以上，以矿石提取物为骨架，附着极性材料，利用极性吸引和分子筛原理可选择性吸附残留的各类离子型有机物和小分子物质，水体中绝大部分COD在该级工艺中被去除。日常维护时平均每3天对该装置进行反冲洗，反冲洗水回到原水池。

步骤6所述超滤膜和反渗透膜通过膜法分离，经过一定压力使水分子透过，膜孔将氯离子和金属离子以及小分子可溶性有机物拦截。所述有毒有害物质和盐分包含胶质、氯离子、铁离子、纳米硅颗粒、钙离子、硫酸根离子等。超滤反渗透的出水浓水排放至原水池。

本工艺中COD去除主要通过以下步骤完成的：

（1）调节池处理后，COD去除率约10～15%；

（2）一级微滤旋转膜过滤、一级光辐射和一级内电解处理后COD去除率约30～50%；

（3）二级微滤旋转膜过滤、二级光辐射和二级内电解处理后COD去除率约30～50%；

（4）碳石纤维吸附粒料吸附后COD去除率约30～50%；

（5）超滤膜和反渗透膜过滤后COD去除率约98～99%；

上述去除率均以上一级工艺段出水为参照。

本发明的有益效果体现在：

突破了传统的有机硅废水处理仅用物化法处理不能达标排放，而采用生化法使用条件苛刻的难题。使用本发明综合物化处理系统处理后的有机硅污水能达标排放，优选后能达到国家一级排放标准或者是更为严格的地方标准，同时本发明方法对高浓度有机硅废水的处理也能达到极佳的效果，出水稳定达标排放。本发明在行业内首次应用或创新性应用了若干新工艺新设备，用事实验证了工艺的科学性和可行性，为国内有机硅行业废水的处理提供一条崭新的解决思路和途径。

附图说明

图1本发明装置图

图2本发明光辐射槽示意图

图3本发明活性炭吸附罐示意图

图4本发明工艺流程图

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明，但不限制本发明。

实施例1：

有机硅废水1200吨，COD约为2000mg/L。

1、废水进入调节池预处理，经刮油机去除浮油和尘渣。投加电石泥0.5kg将pH调至9，投加预备的0.2kg/T微电解沉泥和2g/T的聚丙烯酰胺颗粒，经曝气充分搅拌混凝，使不溶性物质抱团沉淀。

2、上清液经一级微滤旋转膜抽至一级紫外线辐射槽，槽中安置总功率8千瓦的紫外线发射单元，废水在水槽中停留2分钟，流入一级微电解池。微电解池中投加硫酸调节pH值2，投加0.1‰工业用双氧水，打开曝气，停留时间约为1小时。

3、一级微电解池出水进入二级微滤旋转膜池，投加电石泥调节pH值10，加入1g/T聚丙烯酰胺颗粒促进絮凝。二级微滤旋转膜抽取上清液输送至二级紫外线辐射槽，槽中安置总功率8千瓦的紫外线发射单元，废水在水槽中停留3分钟。经过二级紫外线辐射后的废水进入二级微电解池，微电解池中投加硫酸调节pH值3，投加0.1‰工业用双氧水，打开曝气，停留时间约为1.5小时。

4、在三级微滤旋转膜池投加氢氧化钠,150g/T，pH约为8，上清液抽取进入活性炭吸附罐。

5、经活性炭过滤的废水进入碳石纤维聚合粒料吸附罐。

6、进入超滤和反渗透膜处理单元，出水COD为46mg/L，去除率为98%，低于北京地方标准B级为60mg/L，氨氮≤10mg/L,SS≤1，NTU≤1。

实施例2：

有机硅废水200吨，COD约为1000mg/L。

1、废水进入调节池预处理，经刮油机去除浮油和尘渣。投加电石泥0.5kg将pH调至8，投加预备的0.2kg/T微电解沉泥和2g/T的聚丙烯酰胺，经曝气充分搅拌混凝，使不溶性物质抱团沉淀。

2、上清液经一级微滤旋转膜抽至一级紫外线辐射槽，槽中安置总功率4千瓦的紫外线发射单元，废水在水槽中停留4分钟左右，流入一级微电解池。微电解池中投加硫酸调节pH值4，投加0.1‰工业用双氧水，打开曝气，停留时间约为0.5小时。

3、一级微电解池出水进入二级微滤旋转膜池，投加电石泥调节pH值10，加入1g/T聚丙烯酰胺颗粒促进絮凝。二级微滤旋转膜抽取清液输送至二级紫外线辐射槽，槽中安置总功率4千瓦的紫外线发射单元，废水在水槽中停留5分钟。经过二级紫外线辐射后的废水进入二级微电解池，微电解池中投加硫酸调节pH值2，投加0.1‰工业用双氧水，打开曝气，停留时间约为0.8小时。

4、在三级微滤旋转膜池投加氢氧化钠,80g/T，pH约为9，上清液抽取进入活性炭吸附罐。

5、经活性炭过滤的废水进入碳石纤维聚合粒料吸附罐。

6、进入超滤和反渗透膜处理单元，出水COD为30mg/L，去除率为99%。低于北京地方标准B级为60mg/L，氨氮≤10mg/L,SS≤1，NTU≤1。

Claims (10)

1.一种有机硅废水的综合物化处理装置，包括调节池、微电解池，其特征在于调节池、一级微滤旋转膜组件、一级光辐射槽、一级微电解池、二级微滤旋转膜组件、二级光辐射槽、二级微电解池、三级微滤旋转膜组件、活性炭吸附罐、碳石纤维聚合粒料吸附罐和超滤反渗透装置通过管道依次连接；所述光辐射槽内部设有光辐射管；所述活性炭吸附罐内部设置有超声波发射管。

2.一种如权利要求1所述装置的使用方法，其特征在于物化处理系统的综合联用，包括以下步骤：

（1）有机硅废水进入调节池，经刮油机去除浮油、浮渣；将去除浮油和浮渣的废水pH值调节至碱性，加入微电解沉泥及絮凝剂，充分混合，使有机硅乳化油破乳，不溶性物质抱团沉淀；所述微电解沉泥主要成分为氢氧化亚铁和氧化铁；

（2）经步骤（1）处理的废水上清液经第一次微滤旋转膜过滤后抽至一级光辐射槽，经紫外照射后进入一级微电解池进行第一次内电解处理；

（3）将经第一次内电解的废水调节pH值为碱性，投加絮凝剂进行絮凝，上清液经第二次微滤旋转膜过滤，进入二级光辐射槽进行紫外照射，然后进入二级微电解池进行第二次内电解处理；

（4）二级微电解池处理后的废水调节pH值为碱性，投加絮凝剂进行絮凝，上清液经第三次微滤旋转膜过滤后，引入活性炭吸附罐进行活性炭吸附；所述活性炭吸附罐中装有超声波发射器发射超声波；

（5）经活性炭处理后的废水引入碳石纤维聚合粒料吸附罐进行吸附处理；

（6）将步骤（5）的出水经超滤膜和反渗透膜过滤，滤除有毒有害物质和盐分，达标排放。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤（1）、（3）和步骤（4）所述pH为8～10。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤（1）所述混合采用曝气方式混合；所述不溶性物质包括硅粉渣物；所述絮凝剂为聚丙烯酰胺或聚合氯化铝，用量分别为0.3～0.5wt‰和0.1～0.3wt‰；所述微电解沉泥来自于步骤（2）所产生的废弃物，用量为0.5wt‰。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤（2）、(3)和(4)所述微滤旋转膜通过自身旋转对水池进行搅拌。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤（2）和步骤（3）所述光辐射槽发射的紫外线波长峰值为172nm，照射方式为流式照射，照射时间为1～5分钟。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤（2）和步骤（3）所述微电解池内填装铁碳聚合填料，成分为高纯铁粉和碳，重量比为1:3，填料与水填装比例为1:1；内电解反应时间为1～1.5h。

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤（3）所述絮凝剂为聚丙烯酰胺，用量为0.3～0.5wt‰。

9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤（4）所述活性炭采用椰壳活性炭；所述超声波发射器发射的超声波频率20～28Hz，功率8KW。

10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述步骤（5）碳石纤维聚合粒料是一种颗粒状吸附材料，比表面积可达1:1500，以矿石提取物为骨架，附着极性材料。

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