CN105923925B - 一种高cod含细硅粉废水处理装置及处理方法 - Google Patents

一种高cod含细硅粉废水处理装置及处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高COD含细硅粉废水处理装置及处理方法，包括沿水流方向依次连接的调节池(1)、混凝池(2)、斜板沉淀池一(3)、水解酸化池(4)、斜板沉淀池二(5)、分体式MBR(6)以及贮泥池(7)，所述斜板沉淀池一(3)与贮泥池(7)之间通过管道连接；所述斜板沉淀池二(5)与水解酸化池(4)之间设置有回流管道一，且所述斜板沉淀池二(5)与贮泥池(7)之间通过管道连接，本发明能够高效去除细小硅粉颗粒、降解COD，而且装置处理单元简单、占地面积小、出水效果好、膜不易堵塞。

Description

一种高COD含细硅粉废水处理装置及处理方法
技术领域
本发明涉及一种高COD含细硅粉废水处理装置及处理方法，属于工业废水处理领域。
背景技术
多晶硅是制造集成电路、光伏太阳能的关键基础材料，是国家信息产业和新能源产业发展的重要基石。然而在多晶硅产业生产过程中产生大量的成分复杂的工业废水，目前大多采取分别收集、分类处理的方法。其中切断研磨废水、清洗废水含有大量的线切割液、碳化硅和硅粉等，硅粉颗粒非常细小，甚至静止半年以上也只有少部分大颗粒沉积于底部，大部分细小颗粒仍悬浮于废水中，使废水一直处于浑浊状态，而且硅粉硬度较大，对后续的处理设备会产生很大的磨损，严重影响设备的稳定运行和使用寿命。这类废水污染物典型，COD含量较高且难降解，硅粉颗粒细微难以沉淀，处理难度较大。
目前，国内比较有效的处理方法为物化沉淀/水解酸化/好氧处理，物化沉淀能够将硅粉等细小悬浮物质去除，水解酸化将线切割液中的大分子难降解物质转化为小分子易降解的物质，从而提高废水的可生化性，为后续好氧处理做准备。在好氧处理工艺单元，通过微生物的降解完成COD的去除。好氧处理方法中普通活性污泥和膜生物反应器两种方法均有使用。但是传统的好氧曝气池污泥浓度较低，对COD的去除能力有限，尤其是温度较低的时候，出水COD甚至能够达到500mg/L。利用膜生物反应器降解COD时，虽然膜生物反应器具有污泥浓度高和出水效果好的优点，能够有效去除废水中COD，但是如果前段单元不能将硅粉等细颗粒物有效去除，造成膜组件的严重阻塞，高硬度的硅粉微粒对膜面也会造成严重损伤，进而影响膜组件的稳定运行和使用寿命。
混凝-斜板沉淀、水解酸化-斜板沉淀的两级沉淀方法通过混凝药剂和水解酸化污泥对废水中细硅粉微粒吸附、包裹以及两级斜板沉淀的强化沉淀分离作用够能高效去除废水中的细微硅粉颗粒，同时水解酸化将线切割液中大分子难降解有机物转化为小分子易降解有机物，提高废水的可生化性能，为后续的MBR单元做充分的准备。分体式MBR的高效截留功能利于富集和培养增长缓慢、世代周期长的分解线切割液中有机物的菌落，而且分体式MBR污泥浓度高，出水效果好，方便膜组件的清洗和维护。同时加之前段两级沉淀处理单元对细硅粉颗粒的有效去除，相对于普通的处理方法分体式MBR具有独特优势。
发明内容
为了克服现有处理技术中难以去除细小硅粉颗粒的不足以及COD降解欠佳的缺点，本发明提供一种高COD含细硅粉废水处理装置及处理方法，能够去除细小硅粉颗粒、高效降解COD，同时解决了传统处理单元复杂、占地面积大、出水效果差、膜堵塞严重的问题。
本发明为解决上述技术问题提出的技术方案是：
一种高COD含细硅粉废水处理装置，包括沿水流方向依次连接的调节池(1)、混凝池(2)、斜板沉淀池一(3)、水解酸化池(4)、斜板沉淀池二(5)、分体式MBR(6)以及贮泥池(7)，所述斜板沉淀池一(3)与贮泥池(7)之间通过管道连接；所述斜板沉淀池二(5)与水解酸化池(4)之间设置有回流管道一，且所述斜板沉淀池二(5)与贮泥池(7)通过管道连接。
进一步地：所述调节池(1)与混凝池(2)之间设置有提升泵一(14)，通过提升泵一(14)将调节池(1)内的废水泵入混凝池(2)内。
优选的：所述混凝池(2)内部沿水流方向依次设置有PAC加药混合区(8)、PAM加药混合区(9)和混凝反应区(10)。
进一步地：所述斜板沉淀池一(3)与贮泥池(7)之间设置有污泥泵一(16)；所述污泥泵一(16)将斜板沉淀池一(3)内的混凝反应污泥泵入贮泥池(7)。
进一步地：所述回流管道一上设置有污泥泵二(17)，所述污泥泵二(17)将斜板沉淀池二(5)的污泥回流至水解酸化池(4)内，且将剩余污泥排至贮泥池(7)中。
优选的：所述分体式MBR(6)包括沿水流方向依次设置的主反应池(11)和膜反应池(12)，所述主反应池(11)和膜反应池(12)之间设置有鼓风机(19)，所述主反应池(11)进口与斜板沉淀池二(5)相连，出口与膜反应池(12)相连；所述膜反应池(12)中设置有膜组件(13)，所述膜组件(13)设置有MBR抽吸泵(15)；所述鼓风机(19)设置有两个出风口，其中一个出风口设置于主反应池(11)内，另一个出风口设置于膜反应池(12)内。
进一步地：所述分体式MBR(6)出口端设置有污泥泵三(18)，污泥泵三(18)将膜反应池(12)内污泥回流至主反应池(11)以维持主反应池较高的污泥浓度，将剩余污泥泵入贮泥池(7)中。
一种高COD含细硅粉废水处理方法，废水首先进入调节池(1)，以调节流量以及污染物含量，废水在调节池(1)中通过潜水搅拌机搅拌均匀；接下来通过提升泵一(14)将调节池(1)中的废水泵入混凝池(2)，废水依次经过混凝池(2)中的PAC加药混合区(8)、PAM加药混合区(9)和混凝反应区(10)，通过PAC加药混合区(8)往废水中按照每升废水投加100-150mg浓度为10％的PAC溶液，使得PAC或其水解产物以及废水中悬浮物质开始凝聚形成微絮粒；通过PAM加药混合区(9)往废水中按照每升污水投加4-6mg浓度为0.10％的PAM溶液，使得通过PAM促使微絮粒进一步增大；在混凝反应区(10)废水完成絮凝过程，形成更大的絮体；废水和絮体的混合液体进入到斜板沉淀池一(3)，在斜板沉淀池一(3)完成絮体与废水的分离过程，污泥泵一(16)将混合液体中分离出的混凝反应污泥泵入贮泥池(7)；分离后的废水进入水解酸化池(4)，此时废水PH在6-9，有效停留时间8h，水解酸化后产生的污水进入到斜板沉淀池二(5)，在斜板沉淀池二(5)完成泥水分离，污泥泵二(17)将分离出来的部分污泥回流至水解酸化池(4)，而将另一部分污泥排至贮泥池(7)；斜板沉淀池二(5)分离出来的废水进入到分体式MBR(6)中；废水依次进入主反应池(11)和膜反应池(12)中，通过鼓风机(19)为主反应池(11)和膜反应池(12)鼓风曝气，使得在主反应池(11)和膜反应池(12)中的气水比为18-22:1，通过MBR抽吸泵(15)抽吸膜组件(13)出水；通过污泥泵三(18)将膜反应池(12)内部分污泥回流至主反应池(11)内以维持主反应池(11)较高的污泥浓度，将剩余污泥泵入贮泥池(7)内。
优选的：废水在调节池(1)中的搅拌时间在7-9h；废水进入混凝池(2)的PH在6-9，在混凝池(2)中停留时间30-50min；混合液体在斜板沉淀池一(3)有效停留时间2.5-3.5h；废水在分体式MBR(6)中总停留时间为18-22h。
优选的：进入分体式MBR(6)中的废水的MLSS浓度为8000mg/L，COD负荷为0.1kgCOD/(kg MLSS·d)。
本发明的一种高COD含细硅粉废水处理装置及处理方法，相比现有技术，具有以下有益效果：
采用混凝-斜板沉淀、水解酸化-斜板沉淀的两级沉淀方法，具有细小硅粉颗粒的去除速度快，效果好的优点，可以避免细小硅粉颗粒对后续膜组件的堵塞和磨损，同时可以提高废水可生化性，为分体式MBR处理单元做充分准备；采用分体式MBR，通过高污泥浓度强化生物处理，实现高浓度COD有效降解，而且分体式便于膜组件的清洗与维护；装置最终通过膜组件实现高效泥水分离，出水水质好，因此能够有效去除细小硅粉颗粒，高效降解COD，而且单元简单、占地面积小、出水效果好、膜不易堵塞。
附图说明
图1是本发明的一种高COD含细硅粉废水处理装置的结构示意图。
图中：1、调节池；2、混凝池；3、斜板沉淀池一；4、水解酸化池；5、斜板沉淀池二；6、分体式MBR；7、贮泥池；8、PAC加药混合区；9、PAM加药混合区；10、混凝反应区；11、主反应池；12、膜反应池；13、膜组件；14、提升泵一；15、MBR抽吸泵；16、污泥泵一；17、污泥泵二；18、污泥泵三；19、鼓风机。
具体实施方式
附图非限制性地公开了本发明一个优选实施例的结构示意图，以下将结合附图详细地说明本发明的技术方案。
实施例1
本实施例的一种高COD含细硅粉废水处理装置，如图1所示，包括沿水流方向依次连接的调节池1、混凝池2、斜板沉淀池一3、水解酸化池4、斜板沉淀池二5、分体式MBR6以及贮泥池7，所述调节池1与混凝池2之间设置有提升泵一14，通过提升泵一14将调节池1内的废水泵入混凝池2内。
所述混凝池2内部沿水流方向依次设置有PAC加药混合区8、PAM加药混合区9和混凝反应区10。
所述斜板沉淀池一3与贮泥池7之间通过管道连接，所述斜板沉淀池一3与贮泥池7之间设置有污泥泵一16。所述污泥泵一16将斜板沉淀池一3内的混凝反应污泥泵入贮泥池7。
所述斜板沉淀池二5与水解酸化池4之间设置有回流管道一，且所述斜板沉淀池二5与贮泥池7通过管道连接。所述回流管道一上设置有污泥泵二17，所述污泥泵二17将斜板沉淀池二5的污泥回流至水解酸化池4内，且将剩余污泥排至贮泥池7中。
所述分体式MBR6包括沿水流方向依次设置的主反应池11和膜反应池12，所述主反应池11和膜反应池12之间设置有鼓风机19，所述主反应池11进口与斜板沉淀池二5相连，出口与膜反应池12相连；所述膜反应池12中设置有膜组件13，所述膜组件13设置有MBR抽吸泵15；所述鼓风机19设置有两个出风口，其中一个出风口设置于主反应池11内，另一个出风口设置于膜反应池12内。
所述分体式MBR6出口端设置有污泥泵三18，污泥泵三18将膜反应池12内污泥回流至主反应池11以维持主反应池较高的污泥浓度，将剩余污泥泵入贮泥池7中。
一种高COD含细硅粉废水处理方法，可采用连续方式运行。如图1所示，废水首先进入调节池1，以调节流量以及污染物含量。接下来通过提升泵一14将调节池1中的废水泵入混凝池2，混凝池2设有PAC加药混合区8、PAM加药混合区9和混凝反应区10。废水进入混凝池2的PAC加药混合区8，PAC或其水解产物以及废水中悬浮物质(主要是细小硅粉颗粒)开始凝聚形成微絮粒；在PAM加药混合区9，高分子絮凝剂促使微絮体进一步增大；在混凝反应区10废水完成絮凝过程，形成更大的絮体。在斜板沉淀池一3完成絮体与废水的分离过程，污泥泵一16将混凝反应污泥泵入贮泥池7。在一级混凝-斜板沉淀过程中，通过药剂的吸附、包裹，以及斜板沉淀池的高效分离，去除了大部分细小硅粉颗粒。废水自流进入水解酸化池4，水解酸化后的污水在斜板沉淀池二5完成泥水分离，污泥泵二17将污泥回流至水解酸化池4，将剩余污泥排至贮泥池7。在二级水解酸化-斜板沉淀过程中，污泥絮体将废水中的颗粒物质和胶体物质进一步截留和吸附，进一步去除残余细小硅粉颗粒物质。分体式MBR 6包括主反应池11和膜反应池12，膜反应池12中设置有膜组件13。在分体式MBR中废水中有机物完成降解和去除，这是废水中有机物被去除的主要阶段。分体式MBR通过MBR抽吸泵15抽吸膜组件13出水。膜反应池12设有污泥泵三18将膜反应池内污泥回流至主反应池11以维持主反应池较高的污泥浓度，将剩余污泥泵入贮泥池7，通过鼓风机19为分体式MBR 6鼓风曝气，提供微生物降解代谢所需要的氧气。采用混凝-斜板沉淀、水解酸化-斜板沉淀的两级沉淀方法，具有细小硅粉颗粒去除速度快，效果好的优点，可以避免细小硅粉颗粒对后续膜组件的堵塞和磨损，同时可以提高废水可生化性，为分体式MBR处理单元做充分准备；采用分体式MBR，通过高污泥浓度强化生物处理，实现高浓度COD有效降解，而且分体式便于膜组件的清洗与维护；装置最终通过膜组件实现高效泥水分离，出水水质好，因此处理单元简单、占地面积小、出水效果好、膜不易堵塞，同时能够去除细小硅粉颗粒，且COD降解效果好。
实例主要处理单元与设备参数如下：
调节池1有效停留时间8h，主要配置设备包括废水提升泵(12m，60m3/h)，超声波液位计(0-8m)，电磁流量计，潜水搅拌机(5kw)。
混凝池2设有PAC加药混合区8、PAM加药混合区9和混凝反应区10，进水PH在6-9，总停留时间40min。PAC加药混合区8投加浓度10％的PAC溶液，根据需要，按照每升污水投加100-150mgPAC药剂的量进行投加。装置设置有完善的PAC投加系统，包括溶/贮药罐(5m3)、计量泵(2台，600L/h)，PAC加药混合区8配备搅拌机(136r/min,可手动调节)。PAM加药混合区9投加0.10％的PAM溶液，根据需要，按照每升污水投加5mgPAM药剂的量进行投加。装置配备PAC投加系统，包括计量泵(0.3Mpa，1200L/h)，搅拌机(50r/min,可手动调节)。
斜板沉淀池一3表面负荷0.77m3/(m2·h)，有效停留时间3h，斜板倾角60度，配备有排泥泵(15m，15m3/h)。
水解酸化池4有效停留时间8h，进水PH在6-9，设置有潜水搅拌机(2台，4kw),水解酸化池内放置填料，填充率50％。
斜板沉淀池二5表面负荷1.16m3/(m2·h)，有效停留时间2h，斜板倾角60度，配备有污泥回流泵(10m，50m3/h)。
分体式MBR 6包括主反应池11和膜反应池12，总停留时间为20h，MLSS浓度8000mg/L，COD负荷0.1kgCOD/(kg MLSS·d)。配置鼓风机(7m，19.6m3/min)，气水比为20:1，设置MBR抽吸泵(12m，40m3/h，抽/停比为9min/1min)，污泥回流泵(8m，80m3/h)。
实施例2
本实施例与实施例1的区别之处在于：废水在调节池1中的搅拌时间在7h；废水进入混凝池2的PH在6，在混凝池2中停留时间30min；混合液体在斜板沉淀池一3有效停留时间2.5h；废水在分体式MBR 6中总停留时间为18h。
实施例3
本实施例与实施例1的区别之处在于：废水在调节池1中的搅拌时间在9h；废水进入混凝池2的PH在9，在混凝池2中停留时间50min；混合液体在斜板沉淀池一3有效停留时间3.5h；废水在分体式MBR 6中总停留时间为22h。
处理效果：
上面结合附图所描述的本发明优选具体实施例仅用于说明本发明的实施方式，而不是作为对前述发明目的和所附权利要求内容和范围的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术和权利保护范畴。

Claims (10)

1.一种高COD含细硅粉废水处理装置，其特征在于：包括沿水流方向依次连接的调节池(1)、混凝池(2)、斜板沉淀池一(3)、水解酸化池(4)、斜板沉淀池二(5)、分体式MBR(6)以及贮泥池(7)，所述斜板沉淀池一(3)与贮泥池(7)之间通过管道连接；所述斜板沉淀池二(5)与水解酸化池(4)之间设置有回流管道一，且所述斜板沉淀池二(5)与贮泥池(7)之间通过管道连接；所述调节池(1)配置有潜水搅拌机。
2.根据权利要求1所述的高COD含细硅粉废水处理装置，其特征在于：所述调节池(1)与混凝池(2)之间设置有将调节池(1)内的废水泵入混凝池(2)内的提升泵一(14)。
3.根据权利要求1所述的高COD含细硅粉废水处理装置，其特征在于：所述混凝池(2)内部沿水流方向依次设置有PAC加药混合区(8)、PAM加药混合区(9)和混凝反应区(10)。
4.根据权利要求1所述的高COD含细硅粉废水处理装置，其特征在于：所述斜板沉淀池一(3)与贮泥池(7)之间设置有将斜板沉淀池一(3)内的混凝反应污泥泵入贮泥池(7)的污泥泵一(16)。
5.根据权利要求1所述的高COD含细硅粉废水处理装置，其特征在于：所述回流管道一上设置有将斜板沉淀池二(5)的污泥回流至水解酸化池(4)内且将剩余污泥排至贮泥池(7)中的污泥泵二(17)。
6.根据权利要求1所述的高COD含细硅粉废水处理装置，其特征在于：所述分体式MBR(6)包括沿水流方向依次设置的主反应池(11)和膜反应池(12)，所述主反应池(11)和膜反应池(12)之间设置有鼓风机(19)，所述主反应池(11)进口与斜板沉淀池二(5)相连，出口与膜反应池(12)相连；所述膜反应池(12)中设置有膜组件(13)，所述膜组件(13)设置有MBR抽吸泵(15)；所述鼓风机(19)设置有两个出风口，其中一个出风口设置于主反应池(11)内，另一个出风口设置于膜反应池(12)内。
7.根据权利要求6所述的高COD含细硅粉废水处理装置，其特征在于：所述分体式MBR(6)出口端设置有将膜反应池(12)内污泥回流至主反应池(11)且将剩余污泥泵入贮泥池(7)中的污泥泵三(18)。
8.一种基于权利要求1-7任一所述的高COD含细硅粉废水处理装置的处理方法，其特征在于：废水首先进入调节池(1)，以调节流量以及污染物含量，废水在调节池(1)中通过潜水搅拌机搅拌均匀；接下来通过提升泵一(14)将调节池(1)中的废水泵入混凝池(2)，废水依次经过混凝池(2)中的PAC加药混合区(8)、PAM加药混合区(9)和混凝反应区(10)，通过PAC加药混合区(8)往废水中按照每升废水投加100-150mg浓度为10％的PAC溶液，使得PAC或其水解产物以及废水中悬浮物质开始凝聚形成微絮粒；通过PAM加药混合区(9)往废水中按照每升污水投加4-6mg浓度为0.10％的PAM溶液，使得通过PAM促使微絮粒进一步增大；在混凝反应区(10)废水完成絮凝过程，形成更大的絮体；废水和絮体的混合液体进入到斜板沉淀池一(3)，在斜板沉淀池一(3)完成絮体与废水的分离过程，污泥泵一(16)将混合液体中分离出的混凝反应污泥泵入贮泥池(7)；分离后的废水进入水解酸化池(4)，此时废水PH在6-9，有效停留时间8h，水解酸化后产生的污水进入到斜板沉淀池二(5)，在斜板沉淀池二(5)完成泥水分离，污泥泵二(17)将分离出来的部分污泥回流至水解酸化池(4)，而将另一部分污泥排至贮泥池(7)；斜板沉淀池二(5)分离出来的废水进入到分体式MBR(6)中；废水依次进入主反应池(11)和膜反应池(12)中，通过鼓风机(19)为主反应池(11)和膜反应池(12)鼓风曝气，使得在主反应池(11)和膜反应池(12)中的气水比为18-22:1，通过MBR抽吸泵(15)抽吸膜组件(13)出水；通过污泥泵三(18)将膜反应池(12)内部分污泥回流至主反应池(11)内以维持主反应池较高的污泥浓度，将剩余污泥泵入贮泥池(7)内。
9.根据权利要求8所述的处理方法，其特征在于：废水在调节池(1)中的搅拌时间在7-9h；废水进入混凝池(2)的PH在6-9，在混凝池(2)中停留时间30-50min；混合液体在斜板沉淀池一(3)有效停留时间2.5-3.5h；废水在分体式MBR(6)中总停留时间为18-22h。
10.根据权利要求9所述的处理方法，其特征在于：进入分体式MBR(6)中的废水的MLSS浓度为8000mg/L，COD负荷为0.1kgCOD/(kg MLSS·d)。
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