有机生产的高效处理方法

申请号 CN201710613098.1 申请日 2017-07-25 公开(公告)号 CN107445392A 公开(公告)日 2017-12-08
申请人 上海问鼎环保科技有限公司; 发明人 张建鹏; 李云峰; 虞素飞; 孙严;
摘要 本 发明 公开了一种有机 硅 生产 废 水 的高效处理方法,括如下步骤:(1)将去除了渣和悬浮物的有机硅生产废水,除去 钙 镁离子,获得低硬度废水,(2)将除硬水用均相电驱动膜进行浓缩处理,得到高含盐量的浓水和低含盐量的 淡水 ;(3)将高含盐量的浓水 蒸发 ,获得冷凝水和杂盐,冷凝水送往后处理工序;将低含盐量的淡水送往电催化系统,进行电催化 氧 化处理,氧化出水送往后处理工序;(4)后处理方法,包括如下步骤:将絮凝剂加入步骤(2)冷凝水和步骤(3)的氧化出水,沉淀,清液送入进入多段式MSFBP系统,进行生化处理;好氧池出水,进入浸没式MBR系统,排出的为处理后的废水。采用GB11914-89进行COD检测,符合城镇污水污染物排放标准一级AGB18918-2002的排放标准。
权利要求

1.有机生产的高效处理方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将去除了渣和悬浮物的有机硅生产废水,除去镁离子,获得低硬度废水,(2)将步骤(1)获得的除硬水,采用均相电驱动膜进行浓缩处理,得到高含盐量的浓水和低含盐量的淡水
(3)将所述的高含盐量的浓水蒸发,获得冷凝水和杂盐,冷凝水和杂盐送往后处理工序;
将低含盐量的淡水送往电催化系统,进行电催化化处理;
所述的氧化出水送往后处理工序;
(4)步骤(2)和步骤(3)所述的后处理工序的后处理方法,包括如下步骤:,将絮凝剂加入步骤(2)冷凝水和步骤(3)的氧化出水,絮凝沉淀,清液送入进入多段式MSFBP系统,进行生化处理;
好氧池出水,进入浸没式MBR系统,排出的即为处理后的废水。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(1)中,除去钙镁离子的方法,包括如下步骤:
将去除了渣和悬浮物的有机硅生产废水,通过双法除硬处理:NaOH-Na2CO3分步处理,得到低硬度出水,运行条件:pH 8-10,温度 15-40℃,反应时间1-2h。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述的双碱法指的是:
先采用重量浓度为25 35%的氢氧化钠溶液调节除了渣和悬浮物的有机硅生产废水的~
pH至8.0-9.5,搅拌反应0.5-1h,取上清溢流液,再在上清液中加入重量浓度为15 25%的~
酸钠溶液,搅拌反应0.5-1h,加入3-5ppm 聚丙稀酰胺絮凝剂,进行混凝沉降,上清液为双碱法处理后的低硬度废水;
所述的有机硅生产过程中产生的废水与除了渣和悬浮物的有机硅生产废水的重量比为1:0.5 1。
~
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述的有机硅生产过程中产生的废水,为一种含有悬浮物的生产废水,其中,悬浮物占废水的重量百分比含量为1-3%;
所述的去除了渣和悬浮物的有机硅生产废水,可以通过投加絮凝剂絮凝沉降的方法获得,其中:
所述的去除了渣和悬浮物的有机硅生产废水的水质如下:
pH值1.5~3,硬度(mg/L)6000~6800,氮(mg/L)8.15~15,总磷(mg/L)4.00-10.0,CODCr(mg/L)1460~2000,BOD5/CODCr0.1~0.2,电导率(ms/cm)60.9~80.1,盐分(mg/L)30000~
36000,总氮(mg/L)81.3 100,氯离子(mg/L)24728.15 28000。
~ ~
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(2)中,运行条件为:电流范围5-18A,电压范围:10-16V。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的电催化系统,包括:电极和涂钌钛板电极,电压范围为5-12V,氧化时间为20min-1h,得到氧化出水。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(4)中,所述的多段式MSFBP系统,包括厌氧池、兼氧池和好氧池,以及安装的高比表面积纤维填料。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(4)中,所述的MBR系统包括池体、MBR膜组件和曝气机;
所述的MBR膜组件设置在池体中,所述的曝气风机设置在膜组件的底部处。
9.据权利要求8所述的方法,其特征在于,浸没式MBR系统是这样运转的:MBR组件浸没在池体里,在外部抽吸的作用下,废水经过MBR膜组件进行分离过滤,膜孔径在0.05-0.4μm,清水从抽洗泵排出,分离后的浓液留在池体中,定期排放,系统工作温度5-40℃,真空泵压<0.05MPa。
10.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述的厌氧池中,氧含量为0mg/L,兼氧池氧含量为0.3-0.5mg/L,好氧池氧含量为3-5mg/L;清液在MSFBP系统中的停留时间为8-10天;
所述的纤维高比表面积为1000-5000m2/m3,污泥浓度为15-20g/L。

说明书全文

有机生产的高效处理方法

技术领域

发明涉及废水处理方法。

背景技术

有机硅是硅产业链中重要的一环,有机硅材料因性能优异、应用广泛。有机硅生产技术路线直接法合成甲基氯硅烷工艺,即采用硅粉和氯甲烷气体在催化体系存在下进行反应生产甲基氯硅烷混合单体。经合成得到的混合甲基单体通过精馏分离得到二甲基二氯硅烷及其它各种精单体。二甲基二氯硅烷经水解、裂解制得二甲基硅烷低聚物(DMC、D4),作为进一步加工为各种有机硅聚合产品的基础原料。
在有机硅生产过程中会产生大量的工业废水,具有成分复杂,COD浓度高,含盐量高,重金属成分复杂,毒性大,可生化性差等特点,属于难处理的工业废水之一。
目前,国内外对有机硅废水处理还没有成熟的针对性的工艺,大部分采用通用的处理流程,如化学氧化、物理法、生化处理工艺等。同时,有机硅废水中有机污染物分子链为硅烷,生化性差,且硅烷键能高,一般氧化方法难以奏效。目前多种工艺联合的处理方式,处理有机硅废水效果也不理想,很难达到环保排放要求。
中国发明专利(CN106430743A)公开了一种处理有机硅废水的设备和方法,提出采用催化剂在中性条件下通过催化剂进行聚合反应,形成高聚合度聚合物进行沉降分离,再在酸性条件下(pH:3.0-4.0)采用Fenton氧化将剩余有机污染物进行矿化,形成CO2和H2O。该过程采用氢氧化作为催化剂,且废水pH调节达到13以上,氢氧化钾投加量300-400ppm,药剂成本过高,且出水CODcr仍在250-300mg/L,难以满足一级A的标准。
中国发明专利(CN101549938B)公开了一种高浓度有机硅废水处理方法,工艺流程主要包括隔油、固液分离、混凝沉降、蒸发、厌氧、接触氧化等,出水执行三级标准,CODCr值在300-
500mg/L之间。该工艺流程没有针对难降解的有机硅污染物或其他有机污染进行预处理,提高可生化性,所以废水生化出水剩余有机污染物进一步仍难处理。
中国发明专利(CN101759329B)公开了一种有机硅废水的处理方法,工艺流程涉及酸中和、电解、一级兼氧、一级好氧、二级好氧等工艺。利用铁碳微电解一方面提高废水的可生化性,另一方面降解部分CODCr,去除率约在30%左右,并利用活性炭作为载体用作好氧池中,强化生化处理过程,废水出水CODCr值400-500mg/L,相比较进水CODCr1546mg/L,系统工艺处理效果不太理想,仅能达到纳管标准。这主要是由于尽管经过铁碳微电解预处理,但是废水的可生化性依旧很低,仍有部分有机污染物在生化过程难以被处理。
综上所述,有机硅生产废水有机物难降解,溶解性固体含量高,硬度高等特点,属于高CODCr高盐难处理废水。目前处理技术为氧化预处理、加后续生化处理。处理效果一般,废水达标排放不稳定。但是随着国家新环保法的实施和“水十条”的颁布,对于高盐废水的排放提出了更高的要求,传统工艺已不能满足新的要求。
因此,在废水排放标准日益严格的新形势下,针对有机硅生产废水,如何高效的实现废水的处理对有机硅工业健康可持续发展具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有机硅生产废水的高效处理方法,以克服现有技术存在的上述缺陷
本发明的方法,包括如下步骤:
(1)将去除了渣和悬浮物的有机硅生产废水,除去镁离子,获得低硬度废水,除去钙镁离子的方法,包括如下步骤:
将去除了渣和悬浮物的有机硅生产废水,通过双碱法除硬处理:NaOH-Na2CO3分步处理,得到低硬度出水,运行条件:pH 8-10,温度15-40℃,反应时间1-2h;
所述的双碱法指的是:
先采用重量浓度为25~35%,优选30%的氢氧化钠溶液调节除了渣和悬浮物的有机硅生产废水的pH至8.0-9.5,搅拌反应0.5-1h,取上清溢流液,再在上清液中加入重量浓度为
15~25%,优选20%的碳酸钠溶液,搅拌反应0.5-1h,加入3-5ppm聚丙稀酰胺絮凝剂,进行混凝沉降,上清液为双碱法处理后的低硬度废水;
所述的有机硅生产过程中产生的废水与除了渣和悬浮物的有机硅生产废水的重量比为1:0.5~1,优选1:0.98;
所述的有机硅生产过程中产生的废水,为一种含有悬浮物的生产废水,其中,悬浮物占废水的重量百分比含量为1-3%;
所述的去除了渣和悬浮物的有机硅生产废水,可以通过投加絮凝剂絮凝沉降的方法获得,其中:
所述的去除了渣和悬浮物的有机硅生产废水的水质如下:
pH值1.5~3,硬度(mg/L)6000~6800,氮(mg/L)8.15~15,总磷(mg/L)4.00-10.0,CODCr(mg/L)1460~2000,BOD5/CODCr0.1~0.2,电导率(ms/cm)60.9~80.1,盐分(mg/L)
30000~36000,总氮(mg/L)81.3~100,氯离子(mg/L)24728.15~28000;
(2)将步骤(1)获得的除硬水,采用均相电驱动膜进行浓缩处理,得到高含盐量的浓水(盐含量10-18%)和低含盐量的淡水(<0.3%),浓缩倍数在2-8倍,运行条件:电流范围5-
18A,电压范围:10-16V;
所述的均相电驱动膜为本领域通用的设备;
(3)将所述的高含盐量的浓水蒸发,获得冷凝水和杂盐,冷凝水和杂盐送往后处理工序;
将低含盐量的淡水送往电催化系统,进行电催化氧化处理;
所述的电催化系统,包括:电极和涂钌钛板电极,电压范围为5-12V,氧化时间为
20min-1h,得到氧化出水,废水可生化性提高,B/C值可从0.1提高至0.3-0.4;
所述的电催化系统为公知的,具体可“电催化氧化工艺用于污水处理的研究,《天津科技》,2016,vol.43No.10,93-99”文献的报导;
术语“B/C值”,指的是五日生化需氧量BOD5和化学需氧量COD的比值,用来表征废水的可生化性;
所述的氧化出水送往后处理工序;
(4)步骤(2)和步骤(3)所述的后处理工序的后处理方法,包括如下步骤:,
将絮凝剂加入步骤(2)冷凝水和步骤(3)氧化出水,絮凝沉淀,清液送入进入多段式MSFBP系统,进行生化处理;
所述的多段式MSFBP系统,包括厌氧池、兼氧池和好氧池,以及安装的高比表面积纤维填料;
所述的厌氧池中,氧含量为0mg/L,兼氧池氧含量为0.3-0.5mg/L,好氧池氧含量为3-
5mg/L;
清液在MSFBP系统中的停留时间为8-10天;
多段式MSFBP生化处理过程采用高比表面积的纤维为填料,采用多隔室水通道设计,形成连续流,并通过各个隔室溶解氧浓度,形成厌氧、兼氧和好氧处理工段。
所述的纤维高比表面积为1000-5000m2/m3,该过程污泥浓度为15-20g/L,且随着水流方向,附着在纤维填料上的细菌生物自行筛选,形成不同功能区的种群菌落,可大幅强化生化处理过程。
好氧池出水,进入浸没式MBR系统,以替代传统二沉池,高效分离悬浮物和细菌微生物,实现高品质出水。
所述的MBR系统包括池体、MBR膜组件和曝气机。
所述的MBR膜组件设置在池体中,所述的曝气风机设置在膜组件的底部处;
所述的MBR膜组件为一种中空纤维膜及不锈支架组成的组件,可采市面上通用的MBR产品;
浸没式MBR系统是这样运转的:
MBR组件浸没在池体里,在外部抽吸的作用下,废水经过MBR膜组件进行分离过滤,膜孔径在0.05-0.4μm,清水从抽洗泵排出,分离后的浓液留在池体中,不断浓缩,并通过污泥的定期排放,系统工作温度范围5-40℃,真空泵压<0.05MPa,>0.05MPa时MBR系统进行清洗,以保证MBR正常运行。
好氧池出水进入池体,然后MBR系统,最后通过抽吸泵排出,即为处理后的废水。
采用GB11914-89标准进行COD检测,符合城镇污水污染物排放标准一级AGB18918-2002的排放标准。
各个工艺单元产生的污泥进入压滤系统,产生泥饼委外处理,滤液循环进入电驱动膜处理系统进行再处理。
本发明与现有技术相比较,具有以下有益效果:
本发明预处理增加碳酸钠除硬步骤,可以有效降低硬度,大大降低后端氧化、蒸发和生化的负荷压力,提供废水处理效率,延长组件寿命;
本发明提供的处理方法对电驱动膜淡水进行电催化氧化处理,一方面可以采用电化学氧化还原反应降解CODCr,另一方面可将废水可生化性B/C值从0.1提高至0.4-0.5,以便生化系统高效处理;
本发明采用高比表面积纤维作为填料,结合水通道设计,形成多段式生化处理隔室,将污泥浓度提高至15-20g/L,强化生化处理效果,且采用MBR替代二沉池,保证出水水质。采用GB11914-89标准进行COD检测,符合城镇污水污染物排放标准一级AGB18918-2002的排放标准。
附图说明
图1为多段式MSFBP系统结构示意图。
图2为浸没式MBR系统结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而,本领域的普通技术人员可以理解,在本发明各实施方式中,为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是,即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改,也可以实现本申请权利要求所要求保护的技术方案。
[0024] 以典型有机硅生产企业的有机硅生产废水的处理对象。参见图1,所述的多段式MSFBP系统,包括:串联连接的厌氧池1、兼氧池2、好氧池3、高比表面积纤维填料和曝气机4,所述的高比表面积纤维填料设置在所述的(1)厌氧池1、兼氧池
2和好氧池3中;
所述的曝气机4通过管线与所述的好氧池3的底部相连接;
所述的厌氧池1、兼氧池2和好氧池3均设有搅拌装置;
所述的厌氧池1设有进水口101,所述的好氧池3设有出水口301;
参见图2,所述的浸没式MBR系统,包括池体4、MBR膜组件5、曝气风机6和抽吸泵7;
所述的MBR膜组件设置在池体中,所述的曝气风机6设置在膜组件的底部,所述的抽吸泵7通过管线与池体内腔相连接;
以下实施例,采用图1的多段式MSFBP系统和图2的浸没式MBR系统。
实施例1
表1实施例1有机硅生产废水经除渣及悬浮物后水质
项目名称 污染物浓度 项目名称 污染物浓度
pH值 1.5 电导率(ms/cm) 60.9
硬度(mg/L) 6000 盐分(mg/L) 35436
氨氮(mg/L) 8.15 总氮(mg/L) 81.3
总磷(mg/L) 4.00 氯离子(mg/L) 24728.15
CODCr(mg/L) 1460 BOD5/CODCr 0.1
经去除渣和悬浮物的有机硅生产废水进入除硬装置,进水CODCr为1460mg/L,硬度为
6000mg/L,对废水中的钙镁硬度进行沉淀处理。出水硬度为30mg/L,去除率99.5%。同时出水CODCr为531.4mg/L,去除率为63.4%。
除硬后的出水,经均相电驱动膜进行浓缩处理;
运行条件:电流范围10A,电压范围:16V,浓缩倍数约3.5倍,分别得到高含盐量的浓水(盐含量12%)和低含盐量的淡水(0.3%),淡水CODCr为456mg/L。
电驱动膜处理后的高含盐量的浓水,进入蒸发器进行蒸发处理,得到冷凝产水和杂盐,冷凝水产水率95%,CODCr 400mg/L。
电驱动膜处理后的低含盐量的淡水,进行电催化氧化处理;
所述的电催化系统,包括:采用钛板和涂钌钛板作为电极,采用恒压模式,电压范围在
8V,氧化时间为30min。得到氧化出水CODCr 400mg/L,废水可生化性提高,B/C值为0.3。
电催化氧化处理后的出水,与蒸发器冷凝水以及有机硅生产配套产生的循环废水和生活污水,一起进入综合调节池,进水CODCr 380mg/L,盐含量0.4%,进入四隔室多段式MSFBP处理系统进行生化处理;
多段式MSFBP生化处理过程,采用高比表面积的纤维(2000m2/m3)为填料,1号隔室为水解酸化室,溶解氧控制在<0.5mg/L,停留时间控制在10-12h,隔室中pH控制7.0,3-4号隔室为好氧室,溶解氧控制在5mg/L,停留时间设计3d,此阶段污泥浓度控制在15g/L,出水CODCr 
60mg/L。
[0034] 好氧池出水进入浸没式MBR系统,高效分离悬浮物和细菌微生物,出水CODCr 35mg/L。表2处理后获得废水的水质
项目名称 污染物浓度 项目名称 污染物浓度
pH值 7.0 电导率(ms/cm) 18.3
硬度(mg/L) 30 盐分(mg/L) 9500
氨氮(mg/L) 6 总氮(mg/L) 30
总磷(mg/L) 0.8 氯离子(mg/L) 3400
CODCr(mg/L) 35 BOD5/CODCr 0.4
实施例2
表3实施例2有机硅生产废水预处理后水质
项目名称 污染物浓度 项目名称 污染物浓度
pH值 2.0 电导率(ms/cm) 70.9
硬度(mg/L) 6500 盐分(mg/L) 30436
氨氮(mg/L) 10 总氮(mg/L) 75.3
总磷(mg/L) 8.00 氯离子(mg/L) 22728.15
CODCr(mg/L) 1760 BOD5/CODCr 0.2
经去除渣和悬浮物的有机硅生产废水进入除硬装置,进水CODCr为1760mg/L,硬度为
6500mg/L,对废水中的钙镁硬度进行沉淀处理。出水硬度为32.5mg/L,去除率99.5%。同时出水CODCr为528mg/L,去除率为70%。
除硬后的出水经均相电驱动膜进行浓缩处理,运行条件:电流范围12A,电压范围:18V,浓缩倍数约5倍,分别得到高含盐量的浓水(盐含量15%)和低含盐量的淡水(0.2%),淡水CODCr为476mg/L。
[0040] 电驱动膜处理后的高含盐量的浓水进入蒸发器进行蒸发处理,得到冷凝产水和杂盐,冷凝水产水率95%,CODCr 405mg/L。电驱动膜处理后的低含盐量的淡水进行电催化氧化处理电催化系统。采用钛板和涂钌钛板作为电极,采用恒压模式,电压范围在10V,氧化时间为30min。得到氧化出水CODCr 
375mg/L,废水可生化性提高,B/C值为0.4。
电催化氧化处理后的出水与蒸发器冷凝水以及有机硅生产配套产生的循环废水和生活污水,一起进入综合调节池,进水CODCr 360mg/L,盐含量0.4%,进入四隔室多段式MSFBP处理系统进行生化处理;
多段式MSFBP生化处理过程采用高比表面积的纤维(4000m2/m3)为填料,1号隔室为水解酸化室,溶解氧控制在<0.5mg/L,停留时间控制在10-12h,隔室中pH控制7.5,3-4号隔室为好氧室,溶解氧控制在5mg/L,停留时间设计3d,此阶段污泥浓度控制在15g/L,出水CODCr 
54mg/L。
[0044] 好氧池出水进入浸没式MBR系统,高效分离悬浮物和细菌微生物,出水CODCr 25mg/L。表4处理后获得废水的水质
以上所述,仅为本发明具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员中本发明揭露的技术范围内,可轻易变换或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
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