有機(jī)硅廢水達(dá)標(biāo)處理工藝的探討與應(yīng)用

明謙 MING Qian；文正在 WEN Zheng-zai

（①湖北咸寧市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站，咸寧 437100；②武漢清達(dá)環(huán)?？萍加邢薰?，武漢 430070）

（①Xianning Municipal Environmental Protection Monitoring Station，Xianning 437100，China；②Wuhan Qingda Environmental Protection Science and Technology Co.，Ltd.，Wuhan 430070，China）

0 引言

隨著有機(jī)硅產(chǎn)品中硅油、硅橡膠和硅樹脂的應(yīng)用越來越廣泛，全球有機(jī)硅工業(yè)自20世紀(jì)90年代以來，一直保持高速發(fā)展，而中國(guó)成為增長(zhǎng)最快的市場(chǎng)，但是有機(jī)硅工業(yè)廢水的COD濃度高、酸性強(qiáng)、毒性大、處理難度大。目前，對(duì)于有機(jī)硅廢水處理的研究很少，少量研究采用物理化學(xué)方法處理，如Fenton氧化[1]等。江西星火有機(jī)硅廠污水站選擇Fenton氧化處理工藝、活性炭吸附處理工藝、微電解+氧化絮凝、中和+生物處理四種工藝路線進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)小試對(duì)比。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，而微電解和高效微生物處理工藝對(duì)這種廢水的有著明顯優(yōu)勢(shì)[2]。本項(xiàng)目采用鐵炭微電解和高效微生物處理組合的方式對(duì)廠方的有機(jī)硅廢水進(jìn)行處理，旨在實(shí)現(xiàn)在有機(jī)硅廢水處理上的突破。

1 水質(zhì)水量

湖北某電工材料有限公司是一家主要生產(chǎn)各種規(guī)格和型號(hào)的云母紙、云母帶、云母板、云母加工件等的集研發(fā)、生產(chǎn)和銷售于一體的綜合性企業(yè)，目前公司主要廢水包括有機(jī)硅原水20m3/d，清洗水量100m3/d。水質(zhì)情況見表1。

表1 湖北某電工材料有限公司有機(jī)硅樹脂生產(chǎn)廢水水質(zhì)情況表

2 工藝流程及各主要構(gòu)筑物作用與設(shè)計(jì)

工藝流程圖見圖1，各處理單元構(gòu)筑物設(shè)計(jì)參數(shù)、技術(shù)原理及作用如下：①中和池：有收集廢水和調(diào)節(jié)pH的作用，為鐵炭微電解做準(zhǔn)備，其尺寸：4.2m×4m×2.2m；②隔油池：去除漂浮于水面的油污，其尺寸：2m×0.5m×2m；③鐵炭微電解池：廢水中除了含有的有機(jī)物包括甲醇、氯甲烷、有機(jī)鹵硅烷外，還含有硅油、硅樹脂、硅橡膠、硅中間體等高聚物[3]。鐵炭微電解產(chǎn)生了高化學(xué)活性的初生態(tài)的亞鐵離子和原子氫能將這些高聚物斷鏈、開環(huán)，改善有機(jī)硅廢水的可生化性。

圖1 有機(jī)硅廢水處理流程圖

鐵碳微電解運(yùn)行時(shí)，鐵屑和碳顆粒浸沒在酸性廢水中時(shí)，經(jīng)過一定時(shí)間的反應(yīng)，COD去除率達(dá)到24%，BOD/COD可達(dá)0.52。黃瑾[4]等用鐵炭微電解處理高含鹽廢水時(shí)，廢水的可生化性改善后，BOD/COD可達(dá)到0.65，這和本項(xiàng)目調(diào)試期的結(jié)果（0.52）相近。

該技術(shù)原理如下：當(dāng)兩者共存于酸性條件時(shí)，由于鐵和碳之間的電極電位差，廢水中會(huì)形成無數(shù)個(gè)微原電池。這些細(xì)微電池是以電位低的鐵成為陽極，電位高的碳做陰極，在溶液中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的。反應(yīng)的結(jié)果是鐵受到腐蝕變成二價(jià)的鐵離子進(jìn)入溶液。由于鐵離子有混凝作用,它與污染物中帶微弱負(fù)電荷的微粒異性相吸,形成比較穩(wěn)定的絮凝物（也叫鐵泥）而去除，同時(shí)有曝氣，還會(huì)發(fā)生下面的反應(yīng)：

反應(yīng)中生成的OH-是出水pH值升高的原因，而由Fe2+氧化生成的Fe3+逐漸水解生成聚合度大的Fe(OH)3膠體絮凝劑，可以有效地吸附、凝聚水中的污染物，從而增強(qiáng)對(duì)廢水的凈化效果。

④稀酸池：混合有機(jī)硅稀酸廢水和鐵炭微電解池的出水，起到調(diào)節(jié)水質(zhì)水量的作用，其尺寸：6m×4m×4.2m；

⑤水解酸化池：將大分子有機(jī)污染物降解為小分子有機(jī)物，提高有機(jī)物的可生化性，其尺寸：6m×4m×3.2m；

⑥中間水池：起到調(diào)節(jié)水量的作用；其尺寸：5.4m×1.5m×2.5m；

⑦UASB：從水解酸化池出來的廢水，大分子有機(jī)物降解為小分子有機(jī)物，然后進(jìn)入U(xiǎn)ASB反應(yīng)器與顆粒污泥作用，在此，MLSS 為 4000mg/L，SVI為 10ml/g，在厭氧條件下轉(zhuǎn)化為沼氣和生物量（及少量的），然后在UASB中氣、固、液三相在三相分離器作用下進(jìn)行分離，UASB池有效體積為100m3，容積負(fù)荷為20kg/(m3·d)，最終COD大幅度的下降，進(jìn)入后續(xù)的好氧單元進(jìn)行降解。其尺寸：6m×3.5m×6.5m；

⑧曝氣池：通過好氧活性污泥的降解作用，去除廢水中剩余的COD，將其轉(zhuǎn)化為生物量（剩余污泥），其有2座串聯(lián)組合，尺寸分別為：5.2m×8m×6.5m、6m×7.5m×6.5m；

⑨MBR：在第二個(gè)曝氣池中設(shè)置膜生物反應(yīng)器（屬一體式MBR工藝），膜孔徑0.4，膜面積130m2，膜生物反應(yīng)器容積15.5m3。它能替代二沉池的功能，不僅借助于其對(duì)廢水或混合液中微米級(jí)顆粒的截留作用，大大提高了泥水分離的效果，可始終保持高質(zhì)量的出水，并使污泥膨脹對(duì)出水水質(zhì)的影響引刃而解，同時(shí)也使污泥始終處于生物反應(yīng)器中而持續(xù)發(fā)揮其功能，這樣便使生物反應(yīng)器中的活性污泥濃度大大提高，MLSS為16g/L；在強(qiáng)化其處理效能的同時(shí)，有效的延長(zhǎng)了污泥的泥齡（45d），利于減少剩余污泥產(chǎn)生量；

⑩清水池：收集最終處理的出水，以便設(shè)置回流泵，部分回流清水，其余達(dá)標(biāo)排放，其尺寸：3.0m×2.0m×6.5m。

3 處理效果與經(jīng)濟(jì)分析

3.1 處理效果 各主要處理構(gòu)筑物的COD去除率情況見表2。

表2 主要構(gòu)造物進(jìn)、出水COD及其去除率統(tǒng)計(jì)表單位（mg/L）

3.2 經(jīng)濟(jì)分析 污水設(shè)施日常運(yùn)行費(fèi)用情況見表3。

表3 污水處理系統(tǒng)日運(yùn)行費(fèi)用統(tǒng)計(jì)表

折算成水處理費(fèi)用為：1760.97元/120m3=14.67元/m3。

4 結(jié)語

對(duì)起主要污染作用的原水，通過鐵炭微電解顯著改善了其可生化特性（BOD/COD=0.52）；然后依次進(jìn)入水解酸化池、厭氧UASB等，COD逐級(jí)降解；最后進(jìn)入好氧單元（加設(shè)MBR裝置）后，COD去除效果同樣顯著（去除率達(dá)96%）。成功實(shí)現(xiàn)了達(dá)標(biāo)排放。

[1]顧曉揚(yáng)，汪曉軍，等.Fenton試劑處理含有機(jī)硅廢水的研究[J].印染助劑，2007，24（7）：29-30.

[2]李芳軍.有機(jī)硅廢水綜合處理的試驗(yàn)研究[J].清洗世界，2010,26（4）：23-26.

[3]幸松民，王一璐.有機(jī)硅合成工藝及產(chǎn)品應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[4]黃瑾，胡翔，等.鐵炭微電解法處理高鹽度有機(jī)廢水[J].化工環(huán)保，2007，27（3）：250-252.