有機硅廢水達標處理工藝的探討與應用

明謙 MING Qian；文正在 WEN Zheng-zai

（①湖北咸寧市環境保護監測站，咸寧 437100；②武漢清達環保科技有限公司，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

隨著有機硅產品中硅油、硅橡膠和硅樹脂的應用越來越廣泛，全球有機硅工業自20世紀90年代以來，一直保持高速發展，而中國成為增長最快的市場，但是有機硅工業廢水的COD濃度高、酸性強、毒性大、處理難度大。目前，對于有機硅廢水處理的研究很少，少量研究采用物理化學方法處理，如Fenton氧化[1]等。江西星火有機硅廠污水站選擇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行現場小試對比。結果發現，而微電解和高效微生物處理工藝對這種廢水的有著明顯優勢[2]。本項目采用鐵炭微電解和高效微生物處理組合的方式對廠方的有機硅廢水進行處理，旨在實現在有機硅廢水處理上的突破。

1 水質水量

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

表1 湖北某電工材料有限公司有機硅樹脂生產廢水水質情況表

2 工藝流程及各主要構筑物作用與設計

工藝流程圖見圖1，各處理單元構筑物設計參數、技術原理及作用如下：①中和池：有收集廢水和調節pH的作用，為鐵炭微電解做準備，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物包括甲醇、氯甲烷、有機鹵硅烷外，還含有硅油、硅樹脂、硅橡膠、硅中間體等高聚物[3]。鐵炭微電解產生了高化學活性的初生態的亞鐵離子和原子氫能將這些高聚物斷鏈、開環，改善有機硅廢水的可生化性。

圖1 有機硅廢水處理流程圖

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

該技術原理如下：當兩者共存于酸性條件時，由于鐵和碳之間的電極電位差，廢水中會形成無數個微原電池。這些細微電池是以電位低的鐵成為陽極，電位高的碳做陰極，在溶液中發生電化學反應的。反應的結果是鐵受到腐蝕變成二價的鐵離子進入溶液。由于鐵離子有混凝作用,它與污染物中帶微弱負電荷的微粒異性相吸,形成比較穩定的絮凝物（也叫鐵泥）而去除，同時有曝氣，還會發生下面的反應：

反應中生成的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，從而增強對廢水的凈化效果。

④稀酸池：混合有機硅稀酸廢水和鐵炭微電解池的出水，起到調節水質水量的作用，其尺寸：6m×4m×4.2m；

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

⑥中間水池：起到調節水量的作用；其尺寸：5.4m×1.5m×2.5m；

⑦UASB：從水解酸化池出來的廢水，大分子有機物降解為小分子有機物，然后進入UASB反應器與顆粒污泥作用，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行分離，UASB池有效體積為100m3，容積負荷為20kg/(m3·d)，最終COD大幅度的下降，進入后續的好氧單元進行降解。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，將其轉化為生物量（剩余污泥），其有2座串聯組合，尺寸分別為：5.2m×8m×6.5m、6m×7.5m×6.5m；

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

⑩清水池：收集最終處理的出水，以便設置回流泵，部分回流清水，其余達標排放，其尺寸：3.0m×2.0m×6.5m。

3 處理效果與經濟分析

3.1 處理效果 各主要處理構筑物的COD去除率情況見表2。

表2 主要構造物進、出水COD及其去除率統計表單位（mg/L）

3.2 經濟分析 污水設施日常運行費用情況見表3。

表3 污水處理系統日運行費用統計表

折算成水處理費用為：1760.97元/120m3=14.67元/m3。

4 結語

對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）；然后依次進入水解酸化池、厭氧UASB等，COD逐級降解；最后進入好氧單元（加設MBR裝置）后，COD去除效果同樣顯著（去除率達96%）。成功實現了達標排放。

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

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

[3]幸松民，王一璐.有機硅合成工藝及產品應用[M].北京：化學工業出版社，2003.

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