有机硅废水达标处理工艺的探讨与应用

明谦 MING Qian；文正在 WEN Zheng-zai

（①湖北咸宁市环境保护监测站，咸宁 437100；②武汉清达环保科技有限公司，武汉 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

随着有机硅产品中硅油、硅橡胶和硅树脂的应用越来越广泛，全球有机硅工业自20世纪90年代以来，一直保持高速发展，而中国成为增长最快的市场，但是有机硅工业废水的COD浓度高、酸性强、毒性大、处理难度大。目前，对于有机硅废水处理的研究很少，少量研究采用物理化学方法处理，如Fenton氧化[1]等。江西星火有机硅厂污水站选择Fenton氧化处理工艺、活性炭吸附处理工艺、微电解+氧化絮凝、中和+生物处理四种工艺路线进行现场小试对比。结果发现，而微电解和高效微生物处理工艺对这种废水的有着明显优势[2]。本项目采用铁炭微电解和高效微生物处理组合的方式对厂方的有机硅废水进行处理，旨在实现在有机硅废水处理上的突破。

1 水质水量

湖北某电工材料有限公司是一家主要生产各种规格和型号的云母纸、云母带、云母板、云母加工件等的集研发、生产和销售于一体的综合性企业，目前公司主要废水包括有机硅原水20m3/d，清洗水量100m3/d。水质情况见表1。

表1 湖北某电工材料有限公司有机硅树脂生产废水水质情况表

2 工艺流程及各主要构筑物作用与设计

工艺流程图见图1，各处理单元构筑物设计参数、技术原理及作用如下：①中和池：有收集废水和调节pH的作用，为铁炭微电解做准备，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铁炭微电解池：废水中除了含有的有机物包括甲醇、氯甲烷、有机卤硅烷外，还含有硅油、硅树脂、硅橡胶、硅中间体等高聚物[3]。铁炭微电解产生了高化学活性的初生态的亚铁离子和原子氢能将这些高聚物断链、开环，改善有机硅废水的可生化性。

图1 有机硅废水处理流程图

铁碳微电解运行时，铁屑和碳颗粒浸没在酸性废水中时，经过一定时间的反应，COD去除率达到24%，BOD/COD可达0.52。黄瑾[4]等用铁炭微电解处理高含盐废水时，废水的可生化性改善后，BOD/COD可达到0.65，这和本项目调试期的结果（0.52）相近。

该技术原理如下：当两者共存于酸性条件时，由于铁和碳之间的电极电位差，废水中会形成无数个微原电池。这些细微电池是以电位低的铁成为阳极，电位高的碳做阴极，在溶液中发生电化学反应的。反应的结果是铁受到腐蚀变成二价的铁离子进入溶液。由于铁离子有混凝作用,它与污染物中带微弱负电荷的微粒异性相吸,形成比较稳定的絮凝物（也叫铁泥）而去除，同时有曝气，还会发生下面的反应：

反应中生成的OH-是出水pH值升高的原因，而由Fe2+氧化生成的Fe3+逐渐水解生成聚合度大的Fe(OH)3胶体絮凝剂，可以有效地吸附、凝聚水中的污染物，从而增强对废水的净化效果。

④稀酸池：混合有机硅稀酸废水和铁炭微电解池的出水，起到调节水质水量的作用，其尺寸：6m×4m×4.2m；

⑤水解酸化池：将大分子有机污染物降解为小分子有机物，提高有机物的可生化性，其尺寸：6m×4m×3.2m；

⑥中间水池：起到调节水量的作用；其尺寸：5.4m×1.5m×2.5m；

⑦UASB：从水解酸化池出来的废水，大分子有机物降解为小分子有机物，然后进入UASB反应器与颗粒污泥作用，在此，MLSS 为 4000mg/L，SVI为 10ml/g，在厌氧条件下转化为沼气和生物量（及少量的），然后在UASB中气、固、液三相在三相分离器作用下进行分离，UASB池有效体积为100m3，容积负荷为20kg/(m3·d)，最终COD大幅度的下降，进入后续的好氧单元进行降解。其尺寸：6m×3.5m×6.5m；

⑧曝气池：通过好氧活性污泥的降解作用，去除废水中剩余的COD，将其转化为生物量（剩余污泥），其有2座串联组合，尺寸分别为：5.2m×8m×6.5m、6m×7.5m×6.5m；

⑨MBR：在第二个曝气池中设置膜生物反应器（属一体式MBR工艺），膜孔径0.4，膜面积130m2，膜生物反应器容积15.5m3。它能替代二沉池的功能，不仅借助于其对废水或混合液中微米级颗粒的截留作用，大大提高了泥水分离的效果，可始终保持高质量的出水，并使污泥膨胀对出水水质的影响引刃而解，同时也使污泥始终处于生物反应器中而持续发挥其功能，这样便使生物反应器中的活性污泥浓度大大提高，MLSS为16g/L；在强化其处理效能的同时，有效的延长了污泥的泥龄（45d），利于减少剩余污泥产生量；

⑩清水池：收集最终处理的出水，以便设置回流泵，部分回流清水，其余达标排放，其尺寸：3.0m×2.0m×6.5m。

3 处理效果与经济分析

3.1 处理效果 各主要处理构筑物的COD去除率情况见表2。

表2 主要构造物进、出水COD及其去除率统计表单位（mg/L）

3.2 经济分析 污水设施日常运行费用情况见表3。

表3 污水处理系统日运行费用统计表

折算成水处理费用为：1760.97元/120m3=14.67元/m3。

4 结语

对起主要污染作用的原水，通过铁炭微电解显著改善了其可生化特性（BOD/COD=0.52）；然后依次进入水解酸化池、厌氧UASB等，COD逐级降解；最后进入好氧单元（加设MBR装置）后，COD去除效果同样显著（去除率达96%）。成功实现了达标排放。

[1]顾晓扬，汪晓军，等.Fenton试剂处理含有机硅废水的研究[J].印染助剂，2007，24（7）：29-30.

[2]李芳军.有机硅废水综合处理的试验研究[J].清洗世界，2010,26（4）：23-26.

[3]幸松民，王一璐.有机硅合成工艺及产品应用[M].北京：化学工业出版社，2003.

[4]黄瑾，胡翔，等.铁炭微电解法处理高盐度有机废水[J].化工环保，2007，27（3）：250-252.