有機(jī)硅生產(chǎn)廢水處理工藝技術(shù)研究

趙文成

(云南能投硅材科技發(fā)展有限公司,云南 曲靖 655000)

有機(jī)硅材料是半無機(jī)、半有機(jī)結(jié)構(gòu)的一大類功能材料化合物，兼具無機(jī)物和有機(jī)物的雙重優(yōu)點(diǎn)，具有安全可靠、無毒、無污染、無腐蝕、耐高溫、耐老化、耐電弧、防潮、憎水等特點(diǎn)，是一類可以滿足節(jié)能、無公害、安全可靠、高性能和復(fù)合化要求的新型高分子合成材料。有機(jī)硅工業(yè)產(chǎn)品品種眾多，性能優(yōu)良，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、新興技術(shù)、國防軍工、醫(yī)療衛(wèi)生以及人民日常生活、交通運(yùn)輸?shù)确矫娴玫綇V泛應(yīng)用，近幾年國內(nèi)外有機(jī)硅工業(yè)發(fā)展迅速。近年來，雖然有機(jī)硅單體及下游產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)日漸成熟，但有機(jī)硅單體生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水因其產(chǎn)污環(huán)節(jié)多、水質(zhì)復(fù)雜等特點(diǎn)，仍難實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定有效處理，這一現(xiàn)象越來越制約著有機(jī)硅單體生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展。本文對有機(jī)硅單體生產(chǎn)廢水的來源、特點(diǎn)及組分進(jìn)行了介紹，對有機(jī)硅廢水的處理工藝進(jìn)行了研究與試驗(yàn)，取得了一定的效果。

1 有機(jī)硅生產(chǎn)廢水來源、特點(diǎn)及水質(zhì)分析

有機(jī)硅生產(chǎn)工藝廢水產(chǎn)生環(huán)節(jié)較多，主要來源于氯甲烷合成、單體合成、鹽酸脫吸、二甲水解、裂解、渣漿水解等環(huán)節(jié)，水質(zhì)成分復(fù)雜，硅氧烷含量高，氯離子濃度高，COD(化學(xué)需氧量)高，BOD(生化需氧量)/COD比值低，一般低于0.2，廢水可生化性差[1]。廢水中主要污染物為COD、Cl-、Cu2+、Zn2+以及硅氧烷。根據(jù)廢水中污染物的種類及濃度對廢水進(jìn)行分類收集、分類處理。

2 有機(jī)硅生產(chǎn)廢水處理工藝技術(shù)的應(yīng)用與效果

有機(jī)硅生產(chǎn)廢水水質(zhì)成分復(fù)雜，采用單一處理方法無法達(dá)到理想的處理效果，可采用物理法、化學(xué)法及生物法相結(jié)合的處理方式，以提高有機(jī)硅生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性與處理效率。

2.1 脈沖電凝-Fenton氧化技術(shù)

有機(jī)硅生產(chǎn)廢水經(jīng)均質(zhì)調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量及pH等參數(shù)后，采用脈沖電凝-Fenton氧化技術(shù)運(yùn)用電化學(xué)原理，對廢水中的有機(jī)物、無機(jī)物進(jìn)行氧化還原、中和反應(yīng)，通過凝聚、沉淀、浮除等方式將污染物從水體中分離，從而有效地去除廢水中的Cu2+、Zn2+以及COD，大大提高了廢水的可生化性，為后續(xù)處理工藝的達(dá)標(biāo)排放奠定了基礎(chǔ)[2]，對Cu2+、Zn2+的去除效率可達(dá)到99%以上。

(1)重金屬離子的去除

重金屬離子與電解水中的OH-生成金屬氫氧化物，形成固態(tài)沉淀：Cu2++2OHˉ→Cu(OH)2↓、Zn2++2OHˉ→Zn(OH)2↓。

(2) COD的去除

氧化反應(yīng)去除COD：Fe-2e→Fe2+、4OHˉ-4e→2H2O+2O→2H2O+O2↑。陽極產(chǎn)生的新生態(tài)[O]具有很強(qiáng)的氧化能力，可以將水中的有機(jī)或無機(jī)化合物進(jìn)行氧化，有效去除水中的COD。

(3)硅氧烷的去除

在電凝過程中，陽極與陰極表面不斷產(chǎn)生氧氣和氫氣，并以微細(xì)氣泡逸出，可以粘附于廢水中硅氧烷，令其密度變小而浮至水面，產(chǎn)生氣浮作用。它比傳統(tǒng)氣浮法產(chǎn)生的氣泡微小，效果更強(qiáng)。

2.2 蒸發(fā)結(jié)晶

有機(jī)硅生產(chǎn)廢水經(jīng)脈沖電凝-Fenton氧化去除Cu2+、Zn2+以及部分COD、硅氧烷后送蒸發(fā)結(jié)晶單元。蒸發(fā)結(jié)晶采用多效蒸發(fā)方式，蒸發(fā)結(jié)晶過程中充分對二次蒸汽進(jìn)行利用，只補(bǔ)充少量新鮮蒸汽，且一次蒸汽凝液也可以返回工業(yè)水系統(tǒng)回用，以提高能源利用率。結(jié)晶產(chǎn)生的工業(yè)鹽進(jìn)行離心脫水和干燥后進(jìn)行包裝外售，產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 厭氧

為提高廢水的可生化性，可用其他廢水和蒸發(fā)結(jié)晶工藝的二次凝液對廢水進(jìn)行一定的配水，配水后的廢水進(jìn)入?yún)捬跆幚硐到y(tǒng)，厭氧菌采用特殊馴化的高耐鹽菌，在厭氧菌的作用下，廢水中的長鏈硅氧烷被打斷，變成小分子物質(zhì)，廢水BOD/COD增大，廢水可生化性得到大幅提高。

2.4 好氧

經(jīng)過厭氧菌處理后的廢水進(jìn)入好氧工藝，好氧工藝采用接觸氧化法，主要是在好氧池投加多孔性生物填料，微生物利用填料豐富的微孔進(jìn)行著床生長，生物填料巨大的比表面積使好氧池內(nèi)生物菌載有量為常規(guī)生物系統(tǒng)的3～4倍，而且生物菌群種類較多，分解徹底，整個(gè)好氧生化系統(tǒng)具有較高的去除效率。經(jīng)好氧氧化的廢水進(jìn)入二沉池進(jìn)行沉淀，清液進(jìn)入深度氧化系統(tǒng)進(jìn)行再氧化，污泥部分回流。

2.5 深度氧化

生化后的廢水中可能還含有部分難降解的有機(jī)物，為提高廢水處理效率，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，將生化后的廢水送入深度氧化處理系統(tǒng)，通過在深度氧化系統(tǒng)中投入O3，對部分難降解有機(jī)物進(jìn)一步氧化。經(jīng)深度氧化后的廢水可同時(shí)滿足《GB31571-2015石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》和《GB18918-2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A標(biāo)準(zhǔn)的要求。經(jīng)深度氧化處理后的廢水可實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，也可進(jìn)入中水回用系統(tǒng)進(jìn)行膜法回用。

表2 出水水質(zhì)指標(biāo) (mg/L)

3 結(jié)論與建議

有機(jī)硅單體生產(chǎn)產(chǎn)污環(huán)節(jié)多，水質(zhì)成分復(fù)雜，處理難度大，嚴(yán)重制約著有機(jī)硅生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展。本文分析了有機(jī)硅生產(chǎn)廢水的來源、特點(diǎn)及水質(zhì)指標(biāo)，采用物理法、化學(xué)法及生物法相結(jié)合的處理方式，大幅提高了有機(jī)硅生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性與處理效率，實(shí)現(xiàn)了廢水的達(dá)標(biāo)排放。此外，通過對廢水及冷凝水的回用以及工業(yè)鹽的外售，產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟(jì)效益，降低了運(yùn)營成本。在有機(jī)硅廢水處理系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過程中，需要根據(jù)廢水中污染物的種類及濃度采用分質(zhì)分類處理方式，對廢水進(jìn)行分類收集、分類處理，以獲得最優(yōu)的處理效果。