有機硅生產廢水處理工藝技術研究

趙文成

(云南能投硅材科技發展有限公司,云南 曲靖 655000)

有機硅材料是半無機、半有機結構的一大類功能材料化合物，兼具無機物和有機物的雙重優點，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，是一類可以滿足節能、無公害、安全可靠、高性能和復合化要求的新型高分子合成材料。有機硅工業產品品種眾多，性能優良，在工農業生產、新興技術、國防軍工、醫療衛生以及人民日常生活、交通運輸等方面得到廣泛應用，近幾年國內外有機硅工業發展迅速。近年來，雖然有機硅單體及下游產品的生產技術日漸成熟，但有機硅單體生產過程中產生的廢水因其產污環節多、水質復雜等特點，仍難實現穩定有效處理，這一現象越來越制約著有機硅單體生產企業的發展。本文對有機硅單體生產廢水的來源、特點及組分進行了介紹，對有機硅廢水的處理工藝進行了研究與試驗，取得了一定的效果。

1 有機硅生產廢水來源、特點及水質分析

有機硅生產工藝廢水產生環節較多，主要來源于氯甲烷合成、單體合成、鹽酸脫吸、二甲水解、裂解、渣漿水解等環節，水質成分復雜，硅氧烷含量高，氯離子濃度高，COD(化學需氧量)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。根據廢水中污染物的種類及濃度對廢水進行分類收集、分類處理。

2 有機硅生產廢水處理工藝技術的應用與效果

有機硅生產廢水水質成分復雜，采用單一處理方法無法達到理想的處理效果，可采用物理法、化學法及生物法相結合的處理方式，以提高有機硅生產廢水處理系統的運行穩定性與處理效率。

2.1 脈沖電凝-Fenton氧化技術

有機硅生產廢水經均質調節池調節水質、水量及pH等參數后，采用脈沖電凝-Fenton氧化技術運用電化學原理，對廢水中的有機物、無機物進行氧化還原、中和反應，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，為后續處理工藝的達標排放奠定了基礎[2]，對Cu2+、Zn2+的去除效率可達到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，形成固態沉淀：Cu2++2OHˉ→Cu(OH)2↓、Zn2++2OHˉ→Zn(OH)2↓。

(2) COD的去除

氧化反應去除COD：Fe-2e→Fe2+、4OHˉ-4e→2H2O+2O→2H2O+O2↑。陽極產生的新生態[O]具有很強的氧化能力，可以將水中的有機或無機化合物進行氧化，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生氧氣和氫氣，并以微細氣泡逸出，可以粘附于廢水中硅氧烷，令其密度變小而浮至水面，產生氣浮作用。它比傳統氣浮法產生的氣泡微小，效果更強。

2.2 蒸發結晶

有機硅生產廢水經脈沖電凝-Fenton氧化去除Cu2+、Zn2+以及部分COD、硅氧烷后送蒸發結晶單元。蒸發結晶采用多效蒸發方式，蒸發結晶過程中充分對二次蒸汽進行利用，只補充少量新鮮蒸汽，且一次蒸汽凝液也可以返回工業水系統回用，以提高能源利用率。結晶產生的工業鹽進行離心脫水和干燥后進行包裝外售，產生一定的經濟效益。

2.3 厭氧

為提高廢水的可生化性，可用其他廢水和蒸發結晶工藝的二次凝液對廢水進行一定的配水，配水后的廢水進入厭氧處理系統，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，廢水BOD/COD增大，廢水可生化性得到大幅提高。

2.4 好氧

經過厭氧菌處理后的廢水進入好氧工藝，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行著床生長，生物填料巨大的比表面積使好氧池內生物菌載有量為常規生物系統的3～4倍，而且生物菌群種類較多，分解徹底，整個好氧生化系統具有較高的去除效率。經好氧氧化的廢水進入二沉池進行沉淀，清液進入深度氧化系統進行再氧化，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物，為提高廢水處理效率，實現達標排放，將生化后的廢水送入深度氧化處理系統，通過在深度氧化系統中投入O3，對部分難降解有機物進一步氧化。經深度氧化后的廢水可同時滿足《GB31571-2015石油化學工業污染物排放標準》和《GB18918-2002城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準的要求。經深度氧化處理后的廢水可實現達標排放，也可進入中水回用系統進行膜法回用。

表2 出水水質指標 (mg/L)

3 結論與建議

有機硅單體生產產污環節多，水質成分復雜，處理難度大，嚴重制約著有機硅生產企業的發展。本文分析了有機硅生產廢水的來源、特點及水質指標，采用物理法、化學法及生物法相結合的處理方式，大幅提高了有機硅生產廢水處理系統的運行穩定性與處理效率，實現了廢水的達標排放。此外，通過對廢水及冷凝水的回用以及工業鹽的外售，產生了一定的經濟效益，降低了運營成本。在有機硅廢水處理系統實際運行過程中，需要根據廢水中污染物的種類及濃度采用分質分類處理方式，對廢水進行分類收集、分類處理，以獲得最優的處理效果。