水解酸化—厭氧—兩級接觸氧化工藝處理多晶硅廢水中CODCr

董 俊，劉魯建，吳靖霆，劉衛(wèi)勇，王 芳，張雙峰

（1．武漢長江工商學院 科亮生物工程研究院，湖北 武漢430065；2．湖北科亮生物工程有限公司，湖北 武漢430065）

江西九江某太陽能多晶硅片生產(chǎn)企業(yè)的硅片清洗及生活污水處理規(guī)模為3000m3·d－1，主要來自切片／開方車間，含有硅粉、碳化硅、聚乙二醇、清洗液和乳酸等物質(zhì)，廢水的CODCr值和SS值較高，由于聚乙二醇具有一定的生物穩(wěn)定性［1］且其它N、P等營養(yǎng)微量元素欠缺，導致處理困難［2～4］。

目前處理多晶硅廢水的常規(guī)工藝［5］為：廢水進入調(diào)節(jié)池后曝氣均質(zhì)→氫氧化鈉中和→加入PAC以及PAM絮凝沉淀→經(jīng)水解酸化和好氧的生化作用→混凝氣浮進一步優(yōu)化出水水質(zhì)。該工藝存在污泥膨脹、需大量補充碳源、處理成本高、工藝控制要求嚴格等缺點。

作者在此對該工藝絮凝后出水的生化工藝進行改進，采用水解酸化—厭氧—兩級接觸氧化工藝，去除多晶硅廢水中CODCr，以期為多晶硅廢水的處理提供新途徑。

1 實驗

1．1 廢水水質(zhì)

多晶硅廢水經(jīng)絮凝處理后的水質(zhì)如下：pH值8～9、CODCr2000～2400mg·L－1、BOD5500mg·L－1。

1．2 工藝流程

生化處理的核心工藝是水解酸化－厭氧－兩級接觸氧化工藝，處理系統(tǒng)最基本單元是一系列圓形和矩形生物反應池，池之間水力相通，反應池設有曝氣系統(tǒng)、生物帶，并投加科利爾復合活菌凈水劑。利用生物帶的高比表面積及生物易吸附性，在生化系統(tǒng)內(nèi)保持較大規(guī)模的生物量，充分利用微生物的降解作用去除表面活性劑、降解有機物。工藝流程如圖1所示，裝置主要參數(shù)見表1。

圖1 水解酸化－厭氧－兩級接觸氧化工藝流程示意圖Fig．1 Schematic diagram of hydrolysis acidificationanaerobic－two level contact oxidation

表1裝置主要參數(shù)Tab．1 The main parameters of device

1．3 主要工藝說明

1．3．1 水解酸化

多晶硅廢水成分復雜，可生化性差（BOD5／COD＝0．22），含有大量難以降解的聚乙二醇。水解酸化能有效提高廢水的可生化性，縮短廢水在接觸氧化池的停留時間。

由于好氧的負荷高、進水濃度高，因此，將接觸氧化池1的水回流至水解酸化池，可以稀釋進水濃度、降低沖擊負荷、提高處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時有利于一些未被生物降解的有機物的進一步處理。

1．3．2 厭氧

利用水解酸化菌和厭氧菌的作用，去除廢水中的有機物，主要是將水中大分子有機酸分解為小分子有機酸，同時利用小分子有機物增殖并產(chǎn)生二氧化碳和甲烷。

1．3．3 接觸氧化

生物接觸氧化池采用兩級，曝氣方式采用橡膠盤中孔鼓風曝氣，內(nèi)置生物帶，水解酸化出水由接觸氧化池下部流入，與曝氣氣流形成逆流，增大氣、水接觸面積。采用多級反應池，可提高處理效果。

2 結(jié)果與討論

2．1 水解酸化階段的去除效果

經(jīng)過水解酸化處理后，BOD5／COD值由0．22升至0．36，可生化性大大提高，為后續(xù)接觸氧化去除CODCr提供了有利的條件。

2．2 系統(tǒng)對CODCr的去除效果

系統(tǒng)調(diào)試階段各單元出水CODCr值隨處理進程的變化情況如圖2所示。

圖2 各單元CODCr的去除效果Fig．2 CODCrRemoval efficiency in different units of process

由圖2可以看出，進水CODCr濃度范圍為2000～2400mg·L－1，進水濃度和容積負荷波動較大，平均濃度為2200mg·L－1；水解酸化段CODCr去除效果不明顯，主要依靠回流稀釋作用；厭氧段去除了大部分有機物，去除率不斷升高，CODCr值由1200mg·L－1左右降至400mg·L－1，去除率達60%；接觸氧化段CODCr去除效果穩(wěn)定，CODCr值不斷下降，最后穩(wěn)定在100mg·L－1以下；調(diào)試后期階段CODCr的去除率穩(wěn)定在96%以上，出水符合GB 8978－1996《污水綜合排放標準》的一級排放標準（CODCr≤100mg·L－1、BOD5≤30mg·L－1、NH3－N≤15mg·L－1、pH 值6～9）。表明改進的生化段微生物的活性較高，能抵抗沖擊負荷，是一種高效的生物處理方式。

2．3 水力停留時間對CODCr去除效果的影響

在水處理設備大小不變的情況下，進水流量直接影響到水力停留時間（HRT），從而影響污水的處理效果。一般來說，較長的停留時間能夠使生化作用充分進行，污水得到比較理想的處理，有助于提高有機物的去除效果。

固定其它運行參數(shù)不變，改變進水流量為80L·d－1、120L·d－1、160L·d－1，即水力停留時間分別為8d、5．5d、4d，考察水力停留時間對CODCr去除效果的影響，結(jié)果見圖3。

圖3 水力停留時間對CODCr去除效果的影響Fig．3 Effect of HRT on CODCrremoval efficiency

由圖3可以看出，隨水力停留時間的縮短（即進水流量的增大），CODCr去除率略有下降，但始終保持在95%以上，出水CODCr值達到GB 8978－1996《污水綜合排放標準》一級排放標準（CODCr≤100mg·L－1）。

3 結(jié)論

水解酸化－厭氧－兩級接觸氧化工藝能有效地去除多晶硅廢水中CODCr。在無需投加碳源的情況下，調(diào)試后期階段CODCr去除率穩(wěn)定在96%以上，出水達到GB 8978－1996《污水綜合排放標準》的一級排放標準。

CODCr去除率隨著水力停留時間的延長略有下降，當水力停留時間為4d時，CODCr去除率仍達到95%以上，出水達到《污水綜合排放標準》的一級排放標準。

該工藝在進水營養(yǎng)單一的情況下，無需投加碳源，運行穩(wěn)定，具有較強的抗沖擊負荷的能力，能耗低，經(jīng)濟效益和環(huán)境效益明顯。

［1］李發(fā)站，呂錫武，朱曉超．生物穩(wěn)定性及生物穩(wěn)定水制備工藝研究［J］．水處理技術(shù)，2011，37（2）：59－64．

［2］郭瑾，李積和．國內(nèi)外多晶硅工業(yè)現(xiàn)狀［J］．上海有色金屬，2007，28（1）：20－25．

［3］嚴大洲．我國多晶硅生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展［J］．世界有色金屬，2001，（1）：6－8．

［4］何麗雯．太陽能多晶硅的制備生產(chǎn)工藝綜述［J］．化學工程與裝備，2010，（2）：117－120．

［5］劉潯，陸少鳴．曝氣生物濾池出水微生物在給水常規(guī)處理工藝中的作用［J］．工業(yè)用水與廢水，2008，39（6）：19－21．