工業廢水零排放技術在多晶硅生產應用的探討

沈峰 田野

摘 要：隨著國家對環保要求越來越嚴格，工業廢水的排放標準逐漸提高，零排放技術成為今后企業發展的趨勢。目前，零排放技術在煤化工行業、氯堿行業、電廠廢水處理方面已有應用。而在多晶硅行業中，目前生產的廢水大多未實現零排放，本文通過對比目前工業污廢水零排放的技術特點及應用，并結合多晶硅行業的廢水特點，重點分析多晶硅生產廢水零排放技術的應用可行性。

關鍵詞：工業廢水；零排放；多晶硅

工業廢水零排放概念最早是美國1970年提出并由美國電力研究中心定義，定義為“不向地面水域排放任何形式的水（包括排出或滲出），所有電廠排放的水都是以固化在灰渣中或者濕氣的形式”。水資源短缺問題阻礙了經濟的前進發展，基于這一背景，實現零排放十分必要。

1 廢水零排放技術對比

1.1 焚燒技術

焚燒技術一般在800～950℃的溫度下，工業廢水中的可燃性有機物或通過添加助燃劑的有機物，與氧氣反應產生水、CO、無機物灰分以及熱能，實現零排放的過程。該過程包括進料預處理，高溫焚燒，熱量回收及煙氣處理等。焚燒技術主要針對有機物含量高的廢水，對于有機物含量低的廢水，因熱值低，難以燃燒，通常需要將廢水濃縮，提高熱值后再燃燒，否則能耗高、投資大。焚燒技術一般會存在設備結焦、粉塵二次污染、尾氣含二噁英等問題。

1.2 蒸發結晶技術

蒸發結晶技術，是工業生產中比較中成熟的化工單元。在冶金、化工、污水處理、海水淡化等過程中得到廣泛使用。對于廢水深化處理形成的高鹽廢水，一般采用蒸發結晶工藝能夠實現零排放。現階段，國內外主要的蒸發技術包括多效蒸發（MEE）、機械蒸汽再壓縮蒸發（MVR）、臥式薄膜噴淋蒸發（MVC）等。

1.3 蒸發聯合技術

目前工業廢水主要分為有機廢水和無機廢水，其中包括低鹽廢水和高鹽廢水。根據不同物料的廢水，采用蒸發聯合技術針對性的處理不同種類的廢水，選擇合適的組合，則能夠最大限度的實現零排放，并在節能，降低設備投資、節約運營費用起到較好的作用。

2 多晶硅生產過程中廢水零排放的可行性

2.1 多晶硅生產水排放情況

多晶硅生產廢水主要有F-、Cl-、懸浮物、有機物等，多采用混合廢水混凝沉淀-生化處理，弊端較多。一般情況下納管排放，但是向環境中排放的污染總量巨大，還需要花費較高的運行費用予以治理。

2.2 廢水零排放技術主要工藝流程

生產廢水在調節池中收集，均勻水質水量。然后用泵提升至催化氧化池，對廢水進行氧化預處理。出水自流進入混凝沉淀反應池，加入水處理藥劑進行絮凝沉降，上清液進入后續處理系統，底部污泥在濃縮池濃縮，然后用壓濾機進行壓濾，壓濾后的固體廢渣回收用于燒磚或填埋。混凝沉淀池及壓濾機出水自流到水解池。廢水在水解池水解酸化，大分子的有機物被水解成易于被好氧菌所降解的小分子有機物。水解池出水自流到接觸氧化池，利用好氧微生物的作用，降解污染物。多晶硅企業涉及的高濃度Cl-問題，可以采用蒸發結晶工藝進行解決。

2.3 多晶硅企業廢水處理帶來的問題

①納管排放達標處理涉及到藥劑費用、電費以及人工費、制造費用等，運行成本較高；②納管排放依然向外界排放大量污染物，一般執行三級標準，對于廢水中Cl-、F-、COD、懸浮物等排放濃度及總量有嚴格要求；③廢水中硅粉以及有機污泥等作為固體廢物排放，填埋場填埋等，會產生二次污染。

2.4 廢水零排放為多晶硅企業帶來的效益

①廢水零排放實現資源的回收利用，提高物料回收利用率，有效的降低物料消耗，治理了工廠及周邊環境，對保護當地的生態環境具有積極的作用；②可以從根本上解決多晶硅生產廢水的排放問題，削減污染物排放濃度及總量；③污水零排放，可以節約企業排污費用，降低生產成本；④為企業節約了排污費降低多晶硅企業用水成本。現在國內多晶硅產能向西部轉移，西部用水成本較高，廢水經處理后回用生產可節約大量新鮮用水消耗，大幅度降低企業用水成本。在水資源日益緊張的今天，效益顯著；⑤廢水經處理后還可回收較多資源：從系統物化污泥中回用的硅粉、碳化硅等原料等固體廢渣，可以用于燒磚；生化污泥堆肥后可用于園林綠化用肥。以上各項措施都可為企業節約大量費用，產生非常大的經濟效益。

綜上所述，工業廢水零排放技術在煤化工、氯堿、電廠等行業有了成功的應用，隨著環保趨勢的嚴峻以及多晶硅產能向西部轉移，多晶硅生產的廢水零排放將成為必然。通過將傳統廢水處理技術膜濃縮預處理，結合膜濃縮及機械蒸汽再壓縮蒸發，根據水質要求，聯合離子交換吸附，將能夠較為經濟的實現零排放。同時風能、太陽能的利用等新的冷排放聯合技術的開發在廢水零排放工藝中的運用，具備較好的前景。

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