CN105036408A - 含高浓度活性硅废水的处理方法 - Google Patents

Abstract

一种含高浓度活性硅废水的处理方法,包括以下工艺步骤，选用镁剂或铁盐对废水脱硅，镁剂脱硅的条件如下：pH值：pH值为9～10.8；为保证pH值，在处理系统中加入石灰水或苛性钠；镁剂或铁盐脱硅时同时添加混凝剂，混凝剂的用量：采用镁剂脱硅时，所用的混凝剂为铁盐，其添加量为0.2～0.35mmol/L；水温：通过热泵换器加热到25-40℃；然后进入高密度沉淀池即澄清器进行澄清，水在澄清器中的停留时间：水温为25-40℃时，实际停留时间应＞1h，小于2h；高效高密度沉淀池之后再采用多介质过滤器进行过滤的工艺。

Description

含高浓度活性硅废水的处理方法

技术领域

本发明涉及工业废水处理领域，具体涉及一种含高浓度活性硅废水的处理工艺及其装置。

背景技术

电力、化工、海水淡化等行业产生高盐废水，尤其是在多晶硅还原、有机硅生产领域，污水中含有高浓度的活性硅，比如SiO2、氯硅烷等、此类废水水质硬度高，腐蚀性强，含盐量高，水质非常复杂，且水质波动非常大，在电力、化工、海水淡化等行业高盐废水。如在多晶硅还原、有机硅等生产领域，污水中含有高浓度的活性硅，比如SiO2、氯硅烷等、此类废水水质硬度高，腐蚀性强，含盐量高，水质非常复杂，且水质波动非常大，废水处理系统工程方案，尤其是减少活性硅等比较困难，例如：SiO2的减少。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明目的是，提供一种适用于电力、化工、海水淡化、多晶硅还原、有机硅等生产领域等行业高盐水的废水深度处理方法，尤其是取得循环废水的利用，确保取得满意的效果。

本发明技术方案是，一种含高浓度活性硅废水的处理方法,包括以下工艺步骤，选用镁剂或铁盐对废水脱硅，镁剂脱硅的条件如下：

pH值：pH值为9～10.8；为保证pH值，在处理系统中加入石灰水或苛性钠；镁剂或铁盐脱硅时同时添加混凝剂，混凝剂的用量：采用镁剂脱硅时，所用的混凝剂为铁盐，其添加量为0.2～0.35mmol/L；

水温：通过热泵换器加热到25-40℃；

然后进入高密度沉淀池即澄清器进行澄清，水在澄清器中的停留时间：水温为25-40℃时，实际停留时间应＞1h，小于2h；

高效高密度沉淀池之后再采用多介质过滤器进行过滤的工艺。加入生石灰代替石灰水或苛性钠，石灰不仅有调节pH的功能，而且还可以除去部分二氧化硅、暂时硬度和二氧化碳等。热泵换器的一换热器置于絮凝池，另一换热器置于高效高密度沉淀池。

石灰乳软化，并石灰+苏打软化或苛性钠+苏打软化；先加石灰乳降低原水的暂时硬度、碱度和一些金属粒子，再加苛性钠+苏打软化。

进入高效高密度沉淀池进行澄清，高密度澄清池进水SS≤300mg/L，短时内进水浊度不大于3000NTU时，出水浊度不大于10NTU；

高密度澄清混合单元反应、沉淀浓缩和斜管分离三个部分：混合单元反应的池，分为两个部分：一个是快速混凝搅拌反应池将投加的药剂进行快速混合，另一个是慢速混凝推流式反应池；

快速混凝搅拌反应池：将原水(通常已经过预混凝)引入到反应池底板的中央；使反应池内水流均匀混合，加入适量的助凝剂PAM，采用搅拌机进行均匀搅拌，同时通过污泥循环，并为絮凝和聚合电解质的分配提供所需的动能量；

慢速混凝推流式反应池：产生扫粒絮凝，以获得较大的絮状物，达到沉淀区内的快速沉淀；

以上两个部分的反应池可获得大量高密度、均质的矾花；

沉淀浓缩在沉淀区、澄清区和浓缩区中进行，

矾花慢速地从沉淀区进入到澄清区，矾花在澄清池下部汇集成污泥并浓缩；浓缩区分为两层：一层位于排泥斗上部，一层位于其下部；

上层为再循环污泥的浓缩，污泥在这层的停留时间为几小时，然后排入到排泥斗内，部分浓缩污泥自浓缩区用污泥泵排出，循环至反应池入口；

下层为收集大量剩余浓缩污泥的地方；浓缩污泥的浓度至少为120g/l(澄清工艺)；采用污泥泵从泥斗的底部抽出剩余污泥，送至污泥脱水间或现有的可接纳高浓度泥水的排水管网或排污管、渠等。

斜管分离采用逆流式斜管，在斜管分离的沉淀区将剩余的矾花沉淀，通过固定在清水收集槽下侧的纵向板进行水力分布。

澄清水由一个清水收集槽回收；絮凝物堆积在澄清池的下部，形成的污泥也在这部分区域浓缩。

所述的澄清水通过集水槽收集进多介质过滤，多介质过滤，采用多介质过滤器双层滤料，双层滤料在过滤层上部放置较轻的大颗粒无烟煤，下部为大比重的小颗粒石英砂。

镁剂脱硅的最佳pH值为10.1～10.3。

本发明的有益效果：通过减少活性硅，使其小于20PPm，在本发明中脱硅作为预处理工艺，选用化学、混凝脱硅，混凝脱硅是利用某些金属的氧化物或氢氧化物对硅的吸附或凝聚来达到脱硅目的的一种物理化学方法，镁剂脱硅加铁盐和石灰脱硅等工艺。本发明的脱硅性能极佳，镁剂脱硅的综合效果和成本亦低。尤其是再经理高密度沉淀池沉淀和多介质过滤器进行过滤，排放的可以达到国家一级排放标准。

附图说明

图1为本发明的方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

减少活性硅，使其小于20PPm，脱硅方法非常多，混凝脱硅、离子交换、超滤、反渗透等等，在本项目中作为预处理工艺，我们选用化学、混凝脱硅，混凝脱硅是利用某些金属的氧化物或氢氧化物对硅的吸附或凝聚来达到脱硅目的的一种物理化学方法，比如：镁剂脱硅、铝盐脱硅、铁盐脱硅、石灰脱硅等。考虑到水质特点，本发明选用镁剂脱硅和铁盐脱硅为主。镁剂脱硅的指标决定于：

①pH值：镁剂脱硅的最佳pH值为10.1～10.3。为保证pH值，有必要在处理系统中加入石灰(也可以是石灰水)或苛性钠。石灰不仅有调节pH的功能，而且还可以除去部分二氧化硅、暂时硬度和二氧化碳等。

②混凝剂的用量：采用镁剂脱硅时，通常都加混凝剂。一般所用的混凝剂为铁盐，其添加量为0.2～0.35mmol/L。镁剂或铁盐脱硅时同时添加混凝剂，混凝剂的用量：采用镁剂脱硅时，所用的混凝剂为铁盐，适当的混凝剂可以改善氧化镁沉渣的性质，提高除硅效果。

③水温：提高水温可以加速除硅过程，并使除硅效果提高。考虑到节能，水温可通过热泵换器加热到25-40℃。

④然后进入高效高密度沉淀池即澄清器进行澄清，水在澄清器中的停留时间：水温为25-40℃时，实际停留时间应＞1h，小于2h；温度低可适当减低时间。

⑤原水水质：原水的硬度大时对镁剂脱硅的效果有利。原水中硅化合物含量对镁剂比耗(mgMgO/mgSiO2-3)有影响。镁剂比耗随原水硅化合物含量的增加而减少，随水中胶体硅所占比例的增加而增加。

高效高密度沉淀池之后再采用多介质过滤器进行过滤的工艺。

上述工艺确定以后，反应设备选用反应池+高效高密度沉淀池+多介质过滤器工艺。

根据以上所述，设计以下工艺流程：

废水来水、缓冲池、泵、絮凝池、高密度澄清池、中间池、泵、多介质过滤器过滤、排水；

澄清池沉降污泥、污泥浓缩池、污泥泵、板框压滤机、干泥外运处置；

经过水质调节后废水自流进入缓冲池，再经泵提升至反应池，投加镁剂、铁盐，再经絮凝池投加PAM，反应出水进入高密度澄清池。高密度澄清池是集反应、澄清、浓缩及污泥回流为一体的高效水处理构筑物，分为絮凝反应区、预沉浓缩区、斜管分离区。是法国利得满公司专利技术，20世纪90年代中期被引入国内。特点是分离效率高、排泥水量低、占地面积小，出水浊度低。

沉降污泥则排入污泥浓缩池内待处理。污泥通过污泥泵提升进入污泥脱水机脱水后外运处理。由于本工艺污泥的特性含水率高、泥量大、污泥粘度高，因此本技术方案采用板框式压滤机。产生污泥外运。

对于硬度的去除，主要方法石灰乳软化、石灰+苏打软化或苛性钠+苏打软化等，加石灰乳主要降低原水的暂时硬度和碱度和一些金属粒子，由于本项目主要是非碳酸盐硬度，来水中已加入大量石灰中和，所以为了防止后续膜的污染，我们还可再用苛性钠+苏打软化工艺,主要反应式：

Na₂CO₃+CaCl₂→CaCO₃↓+NaCl；式1

Na₂CO₃+CaSO₄→CaCO₃↓+Na₂SO₄；式2

NaOH+MgCl＝Mg(OH)₂↓+NaCl；式3

上述工艺确定以后，反应设备我们选用高效高密度沉淀池+多介质过滤器+活性炭工艺。

高密度澄清池：

澄清池设计正常进水SS≤300mg/L，短时内进水浊度不大于3000NTU时，出水浊度不大于10NTU。

高密度澄清池是一种高速一体式沉淀/浓缩池，其工艺基于以下五个技术：

●独特的一体化反应区设计；●反应区到沉淀区较低的流速变化；●沉淀区到反应区的污泥循环；

●采用有机絮凝剂；●采用斜管沉淀布置。

由以上澄清池及工艺具有的优点为：污泥循环提高了进泥的絮凝能力，使絮状物更均匀密实；斜管布置提高了沉淀效果，具有较高的沉淀速度，可达20m/h；澄清水质量较高；对进水波动不敏感，并可承受较大范围的流量变化。澄清池澄清过程先后由混合单元反应区、沉淀浓缩区以及斜管分离区组成。

混合单元，采用快速混合池，通过快速搅拌机将投加的药剂进行快速混合。

反应池混合单元分为两个部分：一个是快速混凝搅拌反应池，另一个是慢速混凝推流式反应池。

快速混凝搅拌反应池：将原水(通常已经过预混凝)引入到反应池底板的中央。使反应池内水流均匀混合，并为絮凝和聚合电解质的分配提供所需的动能量。

在该区加入适量的助凝剂，采用搅拌机进行均匀搅拌，同时通过污泥循环以达到最佳的固体浓度。助凝剂根据水质情况确定，一般采用PAM。

为保持反应池中悬浮絮状或晶状固体颗粒的浓度在最佳状态，通过调整来自污泥浓缩区的浓缩污泥的外部再循环系统使池中污泥浓度得以保障。

慢速混凝推流式反应池：其作用就是产生扫粒絮凝，以获得较大的絮状物，达到沉淀区内的快速沉淀。

因此，整个反应池可获得大量高密度、均质的矾花，以达到最初设计的要求。沉淀区的速度应比其他系统的速度快得多，以获得高密度矾花。

沉淀浓缩区

矾花慢速地从一个大的沉淀区进入到澄清区，这样可避免损坏矾花或产生旋涡，确使大量的悬浮固体颗粒在该区均匀沉积。

矾花在澄清池下部汇集成污泥并浓缩。浓缩区分为两层：一层位于排泥斗上部，一层位于其下部。

上层为再循环污泥的浓缩。污泥在这层的停留时间为几小时。然后排入到排泥斗内。部分浓缩污泥自浓缩区用污泥泵排出，循环至反应池入口。

下层为收集大量剩余浓缩污泥的地方。浓缩污泥的浓度至少为120g/l(澄清工艺)。采用污泥泵从泥斗的底部抽出剩余污泥，送至污泥脱水间或现有的可接纳高浓度泥水的排水管网或排污管、渠等。

污泥浓缩区设有超声位泥位控制开关，用来控制污泥泵的运行，保证浓缩污泥层在所控制的范围内，并保证浓缩池的正常工作。

斜管分离区

采用逆流式斜管沉淀区将剩余的矾花沉淀。通过固定在清水收集槽下侧的纵向板进行水力分布。

澄清水由一个集水槽系统回收。絮凝物堆积在澄清池的下部，形成的污泥也在这部分区域浓缩。

通过刮泥机将污泥收集起来，进入污泥浓缩区的泥斗中。

在混合反应区内靠搅拌器的提升作用完成泥渣、药剂、原水的快速凝聚反应，然后经叶轮提升至推流反应区进行慢速絮凝反应，以结成较大的絮凝体，再进入斜管沉淀区进行分离。澄清水通过集水槽收集进入后续处理构筑物(本发明采用多介质过滤)，沉淀物通过刮泥机刮到泥斗中，经容积式循环泵提升将部分污泥送至反应池进水管，剩余污泥排放。

多介质过滤，采用多介质过滤器，利用一种或几种过滤介质，在一定的压力下把浊度较高的水通过一定厚度的粒状或非粒材料，从而有效的除去悬浮杂质使水澄清的过程，常用的滤料有石英砂，无烟煤，锰砂等，主要用于水处理除浊，软化水，纯水的前级预处理等，出水浊度可达3NTU以下。

多介质过滤器是利用石英砂、无烟煤等滤料去除原水中的悬浮物，属于普通快滤设备。含有悬浮物颗粒的水与絮凝剂充分混合，使水中形成胶体颗粒的双电层被压缩。当胶体颗粒流过多介质过滤器的滤料层时，滤料缝隙对悬浮物起筛滤作用使悬浮物易于吸附在滤料表面。当在滤料表层截留了一定量的污物形成滤膜，随时间推移过滤器的前后压差将会很快升高，直至失效。此时需要利用逆向水流反洗滤料，使过滤器内石英砂及无烟煤层悬浮松动，从而使粘附于石英砂及无烟煤表面的截留物剥离并被水流带走，恢复过滤功能。本发明使用的双层滤料是在过滤层上部放置较轻的大颗粒无烟煤，下部为大比重的小颗粒石英砂，这样可以充分发挥整个滤层的效率、提高截污能力。

多介质过滤器的特性：

1)可以极为有效地去除胶体、悬浮物。

2)具有独特的均匀布水方式，使过滤达到最大效果。

3)带空气擦洗的反洗装置，能力强、时间短、水耗低。

4)选用较低的流速8m/h，以适应将来水质变坏的可能性。

采用专门用于多介质过滤器的长柄水帽，填充精选的均匀滤料，以保证良好的过滤效果，且不会出现反洗乱层现象。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (8)

1.一种含高浓度活性硅废水的处理方法,其特征在于：包括以下工艺步骤，选用镁剂或铁盐对废水脱硅，镁剂脱硅的条件如下：

pH值：pH值为9～10.8；为保证pH值，在处理系统中加入石灰水或苛性钠；镁剂或铁盐脱硅时同时添加混凝剂，混凝剂的用量：采用镁剂脱硅时，所用的混凝剂为铁盐，其添加量为0.2～0.35mmol/L；

水温：通过热泵换器加热到25-40℃；

然后进入高密度沉淀池即澄清器进行澄清，水在澄清器中的停留时间：水温为25-40℃时，实际停留时间应＞1h，小于2h；

高效高密度沉淀池之后再采用多介质过滤器进行过滤的工艺。

2.根据权利要求1所述的含高浓度活性硅废水的处理方法，其特征在于加入生石灰代替石灰水或苛性钠，石灰不仅有调节pH的功能，而且还可以除去部分二氧化硅、暂时硬度和二氧化碳等。

3.根据权利要求1所述的含高浓度活性硅废水的处理方法，其特征在于热泵换器的一换热器置于絮凝池，另一换热器置于高效高密度沉淀池。

4.根据权利要求1所述的含高浓度活性硅废水的处理方法，其特征在于石灰乳软化，并石灰+苏打软化或苛性钠+苏打软化；先加石灰乳降低原水的暂时硬度、碱度和一些金属粒子，再加苛性钠+苏打软化。

5.根据权利要求1所述的含高浓度活性硅废水的处理方法，其特征在于进入高效高密度沉淀池进行澄清，高密度澄清池进水SS≤300mg/L，短时内进水浊度不大于3000NTU时，出水浊度不大于10NTU。

6.根据权利要求1所述的含高浓度活性硅废水的处理方法，其特征在于高密度澄清混合单元反应、沉淀浓缩和斜管分离三个部分：混合单元反应的池，分为两个部分：一个是快速混凝搅拌反应池将投加的药剂进行快速混合，另一个是慢速混凝推流式反应池；

快速混凝搅拌反应池：将原水(通常已经过预混凝)引入到反应池底板的中央；使反应池内水流均匀混合，加入适量的助凝剂PAM，采用搅拌机进行均匀搅拌，同时通过污泥循环，并为絮凝和聚合电解质的分配提供所需的动能量；

慢速混凝推流式反应池：产生扫粒絮凝，以获得较大的絮状物，达到沉淀区内的快速沉淀；

以上两个部分的反应池可获得大量高密度、均质的矾花；

沉淀浓缩在沉淀区、澄清区和浓缩区中进行，

矾花慢速地从沉淀区进入到澄清区，矾花在澄清池下部汇集成污泥并浓缩；浓缩区分为两层：一层位于排泥斗上部，一层位于其下部；

上层为再循环污泥的浓缩，污泥在这层的停留时间为几小时，然后排入到排泥斗内，部分浓缩污泥自浓缩区用污泥泵排出，循环至反应池入口；

下层为收集大量剩余浓缩污泥的地方；浓缩污泥的浓度至少为120g/l(澄清工艺)；采用污泥泵从泥斗的底部抽出剩余污泥，送至污泥脱水间或现有的可接纳高浓度泥水的排水管网或排污管、渠等。

斜管分离采用逆流式斜管，在斜管分离的沉淀区将剩余的矾花沉淀，通过固定在清水收集槽下侧的纵向板进行水力分布。

澄清水由一个清水收集槽回收；絮凝物堆积在澄清池的下部，形成的污泥也在这部分区域浓缩。

7.根据权利要求6所述的含高浓度活性硅废水的处理方法，其特征在于所述的澄清水通过集水槽收集进多介质过滤，多介质过滤，采用多介质过滤器双层滤料，双层滤料在过滤层上部放置较轻的大颗粒无烟煤，下部为大比重的小颗粒石英砂。

8.根据权利要求1所述的含高浓度活性硅废水的处理方法，其特征在于镁剂脱硅的pH值为10.1～10.3。