CN103613252A

CN103613252A - 一种处理光伏有机废水的装置和工艺

Info

Publication number: CN103613252A
Application number: CN201310659001.2A
Authority: CN
Inventors: 冀世锋; 巢晨骅; 高春梅; 邢云青; 李迎; 陈思思; 胡茂刚
Original assignee: Shanghai Maritime University
Current assignee: Shanghai Maritime University; Shanghai Ocean University
Priority date: 2013-12-08
Filing date: 2013-12-08
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2033-12-08
Also published as: CN103613252B

Abstract

本发明公开了一种光伏有机废水处理装置和工艺，光伏有机废水经过格栅集水池，通过水泵提升至调节池后，再提升进入反应池，同时通过药剂投加系统加入碱、絮凝剂和助凝剂进行混凝絮凝反应，重力流入沉淀池去除废水中的悬浮物质后，进入水解酸化池进行废水的水解酸化，将大分子有机物质转化为小分子易降解物质，提高BOD/COD后，重力流入预曝气池进行好氧微生物降解，混合液流入膜反应器池进行进一步降解有机物，并经过膜反应器池的过滤，抽吸出水，出水达标排放。膜反应器池中的污泥混合液按照一定比例回流至水解酸化池和预曝气池。沉淀池中的污泥和部分污泥混合液排入污泥池，脱水后的污泥中含有大量硅粉和碳化硅粉，可回收利用或者销售。

Description

一种处理光伏有机废水的装置和工艺

技术领域

本发明属于工业废水处理的技术领域，涉及一种光伏有机废水处理的处理工艺方法。

背景技术

在光伏硅电池片的生产过程中，其废水主要来自切断、研磨废水、切削液黑水、柠檬酸废水、清洗剂废水、超声波清洗废水，含有大量生产中使用的切割液（主要成分为聚乙二醇和碳化硅）、清洗剂、硅粉、柠檬酸等，废水的水量大，成分复杂，水质波动大，特别是聚乙二醇分子量较大，难生物降解是一种处理难度较大的废水。

目前国内比较常用的处理工艺为物化沉淀+水解酸化（厌氧）+好氧处理，但是大多数案例出水COD_Cr都大于100mg/L，大部分仅能达到300mg/L的要求，甚至在天气寒冷阶段出水水质恶化，出水COD_Cr连500mg/L都不能达到。所以根本达不到出水COD<60mg/L的排放要求。其主要原因为水质水量调查不清，设计参数不合理，造成废水调节池过小，清浊没有分流；生产过程中瞬时排放的高浓度废水(例如柠檬酸洗废水，清洗剂废水等)造成较大的冲击负荷，致使生化工艺污泥恶化；设计参数不尽合理，冬季运行时温度对此水影响较大；设备和管道选择选型不合理，由于废水中硅粉都物质容易沉积，管道易堵塞，水泵易磨损，造成设备和管道发生故障影响污水站的正常运行；运行管理不善等。

膜生物反应器（Membrane Bioreactor,MBR）是将膜分离技术和生物反应器结合而成的一种新型水处理工艺，它把膜分离工艺与生物处理工艺结合起来，用膜分离装置取代传统活性污泥法中二次沉淀池，从而实现高效固液分离效果。在MBR工艺中主要使用超滤或微滤膜，其膜孔径在0.01-0.4μm之间，因此，MBR可实现对活性污泥，悬浮颗粒物和游离细菌的完全截留。体现出许多传统废水生物处理工艺无法比拟的优越性，包括：设备和基建成本小，出水质量高，除菌效果好，体积负荷率高以及污泥产量少等。目前，膜生物反应器技术已成为工业和市政废水处理回用工艺中一项具有吸引力的选择。

目前众多光伏企业废水面临升级改造和新建废水处理站，并且随着国家排放标准的日趋严格，废水回用的趋势也逐渐形成，需要有更加合理的设计参数和新的技术工艺路线来满足光伏有机废水处理的要求。

发明内容

本发明目的是提供一种高效、操作简便、运行成本较低的光伏有机废水的处理工艺方法和装置，旨在克服现有光伏有机废水处理技术出水水质难以达到排放标准的缺点，利用精确的物化沉淀方法去除浓度高、颗粒小的硅粉、碳化硅粉，水解酸化-好氧-MBR的生物处理，处理后的光伏有机废水COD<60mg/L。

首先光伏有机废水经过格栅集水池，通过水泵提升至调节池后，再提升进入反应池，同时通过药剂投加系统加入碱（如氢氧化钠）、絮凝剂和助凝剂（如PAC聚合氯化铝、PAM聚丙烯酰胺）进行混凝絮凝反应，重力流入沉淀池去除废水中的悬浮物质后，进入水解酸化池进行废水的水解酸化，将大分子有机物质转化为小分子易降解物质，提高BOD/COD后，重力流入预曝气池进行好氧微生物降解，混合液流入MBR池进行进一步降解有机物，并经过MBR池（膜反应器池）的过滤后，抽吸出水，出水达标排放。MBR池中的污泥混合液按照一定比例回流至水解酸化池和预曝气池。沉淀池中的污泥和部分污泥混合液排入污泥池，再经污泥脱水系统进行脱水，脱水后的污泥中含有大量硅粉和碳化硅粉，可回收利用或者销售。

具体方案为，一种处理光伏有机废水的装置，其特征在于，结构包括依次连接的格栅集水池、调节池、反应池、沉淀池、水解酸化池、预曝气池、膜反应器池；

所述的反应池分隔为pH调节池、混凝池、絮凝池A和絮凝池B；pH调节池、混凝池和絮凝池A分别与加药系统连接；优选的，所述的pH调节池、混凝池、絮凝池A和絮凝池B内设有搅拌装置；

沉淀池的上部与水解酸化池连接，底部连接到污泥池；

膜反应器池内设置多个膜组件，底部连接到污泥池；中所述的膜组件为空纤维膜组件或平板膜组件。

优选的，所述调节池的结构包括预沉淀池和预处理池，预沉淀池的底部与污泥池连接，预处理池连接到反应池，并且预处理池与通气装置相连。

优选的，水解酸化池内设置填料挂绳；水解酸化池的数量为一至三个；当水解酸化池的数量大于一个时，各水解酸化池之间为并联或者串联。

所述的沉淀池为竖流式、平流、斜板、斜管或幅流式沉淀池。

利用上述装置可对光伏有机废水进行处理，工艺步骤包括：

（1）光伏有机废水进入格栅集水池，停留0.5～2小时，经过初步沉淀，沉淀得到的污泥用泵抽入污泥池，液体通过水泵提升入调节池，停留时间为6～24小时，通风设备向预处理池底部通气使废水均质；

光伏有机废水的COD为1000～3000mg/L，固体悬浮物（SS）为500～1500mg/L；

（2）调节池内的废水通过提升泵送入反应池，依次调节pH以及进行混凝和絮凝反应，废水在反应池中形成矾花：向pH调节池内投加碱，将pH值调节为8-9，向混凝池内投加混凝剂，向絮凝池A内投加助凝剂，在絮凝池B内进行絮凝反应；混凝剂和絮凝剂的投加量与废水的比例为100～1000mg/L；废水在pH调节池、混凝池、絮凝池A和絮凝池B内的停留时间分别为15～90分钟；

（3）絮凝处理后的混合液流入沉淀池，停留时间为1.5～4小时，去除其中的悬浮物沉淀，沉淀池底部的固体送入污泥池；

（4）沉淀处理后的液体进入水解酸化池，采用空气搅拌方式，每3～6小时搅拌15～25分钟；废水在水解酸化池中的停留时间为10～60小时；

（5）废水在预曝气池中进行预曝气处理，采用微孔曝气，废水在预曝气池中的停留时间为10～96小时；每分钟通气量与预曝气池容积比为1：20～50；

（6）废水用膜反应器池处理，活性污泥浓度在6～15g/L，通过膜组件过滤后出水。

优选的，步骤（6）中，膜反应器池中的有0～100%混合液体回流至水解酸化池，200～600%的混合液回流至预曝气池。

本发明将分类收集的光伏有机废水通过格栅集水池合并进入调节池进行曝气、均质均量，且进入集水池前的进水管路均采用明渠收集输送，便于硅粉和碳化硅粉的清除。

水解酸化池内悬挂绳式填料，水解酸化池最后一格设置预沉池，沉淀水解池污泥，沉淀后的污泥不定期进行回流至水解池前段。

上述处理光伏有机废水的工艺，在MBR池中安装有中空纤维膜组件或平板膜组件，通过膜组件过滤后出水，活性污泥浓度在6～15g/L，水力停留时间根据膜组件占地确定，一般为10～20小时。

在预曝气池或者MBR池定期投加一定量的氮磷等营养盐，补充废水缺少的氮磷等物质，改善污泥性能。

根据工况定期（1-15天一次）或不定期停止预曝气池及MBR池曝气管路，静置沉淀后，排放上清液至调节池，排除MBR池系统中的胶体、胞外聚合物（EPS）、溶解性微生物产物（SMP）等，可显著减缓膜污染。该工艺方法不仅仅适用于光伏有机废水MBR系统，也适用于所有废水的MBR处理系统。

本发明主要通过“物化沉淀+水解酸化+MBR”作为处理光伏有机废水的主体工艺，以膜生物反应器工艺代替传统工艺的生化反应池和二沉池，在光伏有机废水COD1000～3000mg/L，SS500～1500mg/L，整体工艺出水COD稳定小于100mg/L，出水SS小于5mg/L。完全达到一级排放标准。在保证有机物去除效果的基础上，膜污染得到有效控制。

附图说明

图1为本发明所述处理工艺的流程图

图2为本发明所述装置的结构示意图

图3为本发明所述装置的格栅集水池、调节池、反应池和沉淀池的结构

图4为本发明所述装置的水解酸化池、预曝气池、膜反应器池的结构

1—格栅集水池，2—调节池，202—通气装置3—反应池，302—pH调节池，303—混凝池，304—絮凝池A，305—絮凝池B，306—NaOH罐，307—PAC罐，308—PAM罐，4—沉淀池，5—水解酸化池，502—挂绳式填料，503—通气装置，6—预曝气池，602—通气装置，7—膜反应器池，701—膜组件，702—通气装置，703—吸水阀门，704—反冲洗阀门，8—污泥池，9—污泥脱水系统

具体实施方式

如图1～4，装置的结构为：依次连接的格栅集水池1、调节池2、反应池3、沉淀池4、水解酸化池5、预曝气池6、膜反应器池7；

所述调节池底部与通气装置202相连，格栅集水池1的底部与污泥池8连接。

如图2和图3，反应池分隔为pH调节池302、混凝池303和絮凝池A304和絮凝池B305；pH调节池302、混凝池303和絮凝池A304内设有搅拌装置，并且分别与NaOH罐306，PAC罐307和PAM罐308连接。pH调节池和混凝池之间的连通通孔位于池壁底部，混凝池和絮凝池A之间的连通通孔位于池壁上部，絮凝池A和絮凝池B之间的连通通孔位于池壁底部。水流依次流经上述四个池。

如图2和图4，水解酸化池5数量为两个，相互串联，内设置填料挂绳（502），底部分别与通气装置503连接。沉淀池为竖流式沉淀池。膜反应器池底部与通气装置702连接。

光伏有机废水经过格栅集水井，通过水泵提升至调节池后，再提升进入反应池，同时通过药剂投加系统，加入氢氧化钠、PAC、PAM进行混凝絮凝反应，重力流入沉淀池去除废水中的悬浮物质后，进入水解酸化池进行废水的水解酸化，将大分子有机物质转化为小分子易降解物质，提高BOD/COD后，重力流入预曝气池进行好氧微生物降解，混合液流入MBR池进行进一步降解有机物，并经过MBR膜的过滤后，抽吸出水，出水达标排放。污泥混合液按照一定比例回流至水解酸化池和预曝气池，沉淀池污泥和部分膜反应器内的污泥混合液排入污泥池，进入污泥脱水系统（如板框压滤机）进行污泥脱水，脱水污泥中含有大量硅粉和碳化硅粉，可以回收后加以利用或者销售。

实施例1

（1）光伏有机废水进入格栅集水池1，停留时间0.5小时，经过初步沉淀，沉淀得到的污泥用泵抽入污泥池8，液体通过水泵提升入调节池2，停留时间为6小时，通风设备向预处理池203底部通气使废水均质；

（2）调节池内的废水通过提升泵送入反应池3，依次调节pH以及进行混凝和絮凝反应；向pH调节池内投加碱（NaOH），将pH值调节为8-9，向混凝池内投加混凝剂PAC，向絮凝池A内投加助凝剂PAM，在絮凝池B内进行絮凝反应；混凝剂和絮凝剂的投加量与废水的比例分别为500mg/L；废水在pH调节池、混凝池、絮凝池A和絮凝池B内的停留时间分别为15分钟；

（3）絮凝处理后的混合液流入沉淀池4停留2.5～3小时，去除其中的悬浮物沉淀，沉淀池底部的固体送入污泥池8；

（4）沉淀处理后的液体进入水解酸化池，利用通气装置，采用空气搅拌方式，每4小时搅拌15分钟；废水在水解酸化池中的停留时间为12～13小时；

（5）废水在预曝气池中进行预曝气处理，采用微孔曝气，废水在预曝气池中的停留时间为6小时；每分钟通气量与预曝气池容积比为1：20～50；

（6）废水用膜反应器池处理，废水在膜反应器池中的停留时间为12～13小时；通过膜组件过滤后出水，符合要求的上清液排放，利用通气装置702向其中通气，每分钟通气量与膜反应器池容积比为1：50。

利用与膜组件上方连接的吸水阀门703将膜反应器处理后的上清液水抽出排放。

根据水质状况，膜反应器池中的有0～100%混合液体从膜反应器中部抽出，回流至水解酸化池，200～600%的混合液回流至预曝气池。

污泥池内的污泥经脱水后，干燥的污泥可回收利用，分离的液体送回调节池内。

关闭曝气池及MBR池曝气管路，静置沉淀后，排放上清液至调节池，排出MBR池系统中的胶体、胞外聚合物（EPS）、溶解性微生物产物（SMP）等，可显著减缓膜污染。

膜组件上方还连接反冲洗阀门704，清洗时，关闭吸水阀门，清洗用水经反冲洗阀门流入膜组件进行清洗，将混合液送至污泥池或调节池，或者其他排放口。

水解酸化池最后一格设置预沉池，沉淀水解池污泥，沉淀后的污泥不定期进行回流至水解池前段。

某光伏电池企业500t/d光伏有机废水处理，经上述工艺处理后进出水水质见表1和表2。

其中膜反应器池使用南京瑞洁特膜分离有限公司16组平板膜膜组件，运行近3年，出水COD稳定在60mg/L以下，SS小于5mg/L，膜组件平均半年以上清洗一次。出水水质稳定且膜污染得到有效控制。

表1 进出水水质指标

表2

实施例2

某光伏电池企业1320t/d光伏有机废水处理，设计进水COD_cr≤3000mg/L；SS≤800mg/L，出水水质COD_cr≤100mg/L；SS≤5mg/L。

处理工艺同实施例1，区别在于，步骤（1）中，格栅集水池（1）内停留时间为1小时，调节池内停留时间为7.5小时；沉淀池为斜板沉淀池。

其中膜反应器池中使用浙江大学求是膜10组中空纤维膜膜组件，运行3年多，出水COD稳定在100mg/L以下，SS小于5mg/L，膜组件平均半年以上清洗一次。出水水质稳定且膜污染得到有效控制。如表3。

表3

Claims

1.一种处理光伏有机废水的装置，其特征在于，结构包括依次连接的格栅集水池（1）、调节池（2）、反应池（3）、沉淀池（4）、水解酸化池（5）、预曝气池（6）、膜反应器池（7）；

所述的反应池分隔为pH调节池、混凝池（303）、絮凝池A（304）和絮凝池B（305）；pH调节池（302）、混凝池（303）和絮凝池A（304）分别与加药系统连接；

沉淀池（4）的上部与水解酸化池连接，底部连接到污泥池（8）；

膜反应器池（7）内设置多个膜组件（702），底部连接到污泥池（8）；中所述的膜组件为空纤维膜组件或平板膜组件。

2.权利要求1所述处理光伏有机废水的装置，其特征在于，格栅集水池（1）的底部与污泥池（8）连接，所述调节池（2）与通气装置（204）相连。

3.权利要求1所述处理光伏有机废水的装置，其特征在于，；水解酸化池（5）的数量为一至三个；当水解酸化池（5）的数量大于一个时，各水解酸化池（5）之间为并联或者串联。

4.权利要求1所述处理光伏有机废水的装置，其特征在于，所述的pH调节池（302）、混凝池（303）和絮凝池（304）内设有搅拌装置。

5.权利要求1所述处理光伏有机废水的装置，其特征在于，所述的沉淀池为竖流式、平流、斜板、斜管或幅流式沉淀池。

6.一种处理光伏有机废水的工艺，其特征在于，使用权利要求1～5任一项所述的装置，步骤包括：

（1）光伏有机废水进入格栅集水池（1），停留0.5～2小时，经过初步沉淀，沉淀得到的污泥用泵抽入污泥池（8），液体通过水泵提升入调节池（2），停留时间为6～24小时，通风设备向预处理池（203）底部通气使废水均质；

（2）调节池内的废水通过提升泵送入反应池（3），依次调节pH以及进行混凝和絮凝反应；向pH调节池内投加碱，将pH值调节为8～9，向混凝池内投加混凝剂，向絮凝池A内投加助凝剂，在絮凝池B内进行絮凝反应；混凝剂和絮凝剂的投加量与废水的比例为100～1000mg/L；废水在pH调节池、混凝池、絮凝池A和絮凝池B内的停留时间分别为15～90分钟；

（3）絮凝处理后的混合液流入沉淀池（4），停留时间为1.5～4小时，去除其中的悬浮物沉淀，沉淀池底部的固体送入污泥池（8）；

（5）废水在预曝气池中进行预曝气处理，采用微孔曝气，废水在预曝气池中的停留时间为5～96小时；每分钟通气量与预曝气池容积比为1：20～50；

（6）废水用膜反应器池处理，通过膜组件过滤后出水。

7.权利要求6所述处理光伏有机废水的工艺，其特征在于，步骤（6）中，膜反应器池中的有0～100%混合液体回流至水解酸化池，200～600%的混合液回流至预曝气池。

8.权利要求6所述处理光伏有机废水的工艺，其特征在于，步骤（1）中所述光伏有机废水的COD为1000～3000mg/L，固体悬浮物为500～1500mg/L。

9.权利要求6所述处理光伏有机废水的工艺，其特征在于，步骤（6）中，膜反应器池中活性污泥的浓度为6～15g/L，废水在膜反应器池中的停留时间为10～20小时。