公布日：2023.05.09

申請日：2023.04.12

分類號：C02F9/00(2023.01)I;C02F103/36(2006.01)N;C02F3/30(2023.01)N;C02F1/00(2023.01)N;C02F1/04(2023.01)N;C02F1/44(2023.01)N;C02F1/46(2023.01)N;C02F1

/72(2023.01)N;C02F1/78(2023.01)N

摘要

本發(fā)明公開了有機硅生產(chǎn)廢水零排放系統(tǒng)和工藝，涉及水、廢水、污水或污泥的處理技術(shù)領(lǐng)域，為解決現(xiàn)有有機硅廢水處理工藝不穩(wěn)定、達(dá)標(biāo)困難的問題，同時，大部分有機硅廢水處理后排入了園區(qū)污水處理廠，而園區(qū)污水處理廠采用的都是常規(guī)生化處理和沉淀過濾工藝，對有機硅廢水中所含特征污染物幾乎無效果，所以，有機硅生產(chǎn)廢水排入園區(qū)污水處理廠的實際作用相當(dāng)于稀釋排放，潛在的環(huán)境污染非常嚴(yán)重。所述廢水零排放系統(tǒng)包括預(yù)處理單元、蒸發(fā)單元、生化單元、深度處理單元、膜濃縮單元，所述預(yù)處理單元由隔油接收池、耦合氧化裝置、澄清濾器和污泥脫水設(shè)備構(gòu)成，所述深度處理單元由生物濾池、臭氧發(fā)生器和氧化池構(gòu)成。

權(quán)利要求書

1.有機硅生產(chǎn)廢水零排放系統(tǒng)，其特征在于，包括依次連接的預(yù)處理單元、蒸發(fā)單元、生化單元、深度處理單元、膜濃縮單元；所述預(yù)處理單元包括依次連接的隔油接收池、耦合氧化裝置、澄清濾器和污泥脫水設(shè)備；所述生化單元包括依次連接的廢水調(diào)節(jié)池、脈沖厭氧池、好氧池和二沉池；所述深度處理單元包括依次連接的臭氧發(fā)生器、氧化池和生物濾池；所述膜濃縮單元包括依次連接的超濾裝置、超濾產(chǎn)水池和反滲透系統(tǒng)。

2.有機硅生產(chǎn)廢水零排放工藝，基于權(quán)利要求1所述的有機硅生產(chǎn)廢水零排放系統(tǒng)實現(xiàn)，其特征在于，包括以下步驟：S1：將廢水輸送至預(yù)處理單元；S2：處理完成后，輸送至蒸發(fā)單元；S3：再輸送生化單元進行處理；S4：生化單元處理完成后，輸送至深度處理單元；S5：最后輸送至膜濃縮單元，處理達(dá)標(biāo)后，進行排出。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的有機硅生產(chǎn)廢水零排放工藝，其特征在于，所述S1中預(yù)處理單元的處理過程具體包括以下步驟：S101：首先對生產(chǎn)廢水進行分類接收，按含鹽量劃分，TDS大于3%為高鹽廢水，不同含鹽廢水分別進入高鹽廢水隔油池和低鹽廢水接收池；S102：將廢水打入電脈沖反應(yīng)器，調(diào)整脈沖電壓、脈沖電流和脈沖頻率參數(shù)與之匹配，反應(yīng)時間為15～30min；S103：進一步廢水流入耦合氧化池，按比例投加質(zhì)量濃度為5%～10%的硫酸亞鐵溶液和濃度為27.5%的雙氧水形成催化氧化體系；S104：經(jīng)過S2和S3的耦合氧化反應(yīng)處理的廢水進一步通過澄清濾器將反應(yīng)副產(chǎn)物進行分離，形成的污泥和濾渣送脫水車間進行泥水分離，干泥外送處置，澄清濾器出水進入蒸發(fā)儲池，然后打入蒸發(fā)單元。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的有機硅生產(chǎn)廢水零排放工藝，其特征在于，所述S2中蒸發(fā)單元的具體處理過程包括以下步驟：S201：經(jīng)過預(yù)處理的高鹽廢水選擇蒸發(fā)工藝除鹽；S202：蒸發(fā)母液回流至預(yù)處理單元高鹽廢水隔油池，蒸發(fā)冷凝液排入廢水調(diào)節(jié)池，然后再打入生化單元。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的有機硅生產(chǎn)廢水零排放工藝，其特征在于，所述S3中生化單元的具體處理過程包括以下步驟：S301：廢水調(diào)節(jié)池匯集蒸發(fā)冷凝液、低鹽廢水和生活污水，控制pH在7-9，水溫在15-35°C；S302：調(diào)節(jié)池廢水首先打入脈沖厭氧池進行厭氧生化處理，厭氧系統(tǒng)包括微生物菌群、生物床體、池體、脈沖進水器、導(dǎo)流管、分配器、溢流堰，所述脈沖進水器安裝在池體頂部并連接污水提升泵，當(dāng)進水器內(nèi)水位達(dá)到設(shè)定高度時，廢水在虹吸作用下瞬時進入導(dǎo)流管，并通過分配器進入?yún)捬醭氐撞浚�使厭氧污泥處于懸浮狀態(tài)，廢水與污泥充分接觸，同時，池體中部的廢水經(jīng)過生物床體過濾后從池體上部的溢流堰流出，底部剩余污泥定期外排；S303：經(jīng)過S2厭氧生化處理，廢水進一步自流進入好氧生化處理系統(tǒng)，好氧生化系統(tǒng)采用多級AO工藝，多級AO工藝采用缺氧與好氧交替運行方式，缺氧好氧共設(shè)置3~4段，溶解氧從0.5mg/L到4mg/L交替變化；S304：好氧池出水進入二沉池，在重力的作用下實現(xiàn)泥水分離，上清液排出至過渡池，然后進入深度處理單元，下部污泥用泵回流至S2厭氧池進行消解減量。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的有機硅生產(chǎn)廢水零排放工藝，其特征在于，所述S4中深度處理單元的具體處理過程包括以下步驟：S401：廢水進入氧化池，通入臭氧進行氧化反應(yīng)，臭氧由臭氧發(fā)生器產(chǎn)生，反應(yīng)池內(nèi)置臭氧釋放頭，臭氧投加量和廢水COD含量成正比，質(zhì)量比控制在1~3:1；S402：經(jīng)S1處理后的廢水流入生物濾池，生物濾池內(nèi)置陶粒填料、曝氣頭和反洗裝置，定期反洗，出水進入中轉(zhuǎn)水池。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的有機硅生產(chǎn)廢水零排放工藝，其特征在于所述S5中膜濃縮單元的具體處理過程包括以下步驟：S501：中轉(zhuǎn)池廢水首先提升進入膜濃縮單元的超濾裝置，超濾采用外壓式中空纖維膜組件，材質(zhì)PVDF，過濾精度0.03μm，設(shè)計通量30~50LMH，定期在線反洗和離線清洗，清洗廢水返回生化單元AO池，出水SDI<3進入超濾產(chǎn)水池；S502：超濾產(chǎn)水由泵提升至反滲透系統(tǒng)，在壓力作用下，水分子和其它離子透過反滲透系統(tǒng)，經(jīng)收集后成為產(chǎn)品水，通過產(chǎn)水管道進入回用水池；水中的鹽分和膠體、有機物不能透過反滲透膜，殘留在濃水中，由濃水管排出返回至蒸發(fā)儲池。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供有機硅生產(chǎn)廢水零排放系統(tǒng)和工藝，以解決上述背景技術(shù)中提出的現(xiàn)有的很多在其它工業(yè)廢水上表現(xiàn)很好的處理手段，而在有機硅廢水的處理上表現(xiàn)很差，即使處理流程很長，但最終處理效果不理想，勉強接近三級標(biāo)準(zhǔn)排入園區(qū)污水處理廠，且系統(tǒng)運行很不穩(wěn)定，經(jīng)常超標(biāo)甚至癱瘓；園區(qū)污水處理廠一般都是常規(guī)的生化處理和沉淀過濾工藝，根本無法處理有機硅廢水中所含的特征污染物，幾乎無效果,所以，有機硅生產(chǎn)廢水排入園區(qū)污水處理廠的實際作用相當(dāng)于稀釋排放，潛在的環(huán)境污染非常嚴(yán)重；產(chǎn)生的廢鹽和污泥為危廢，處置費用巨大，企業(yè)在經(jīng)濟上很難承受，實際情況是大部分企業(yè)將含鹽廢水排入園區(qū)污水處理廠稀釋，不回收鹽的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：有機硅生產(chǎn)廢水零排放系統(tǒng)，包括依次連接的預(yù)處理單元、蒸發(fā)單元、生化單元、深度處理單元、膜濃縮單元；所述預(yù)處理單元包括依次連接的隔油接收池、耦合氧化裝置、澄清濾器和污泥脫水設(shè)備；所述生化單元包括依次連接的廢水調(diào)節(jié)池、脈沖厭氧池、好氧池和二沉池；所述深度處理單元包括依次連接的臭氧發(fā)生器、氧化池和生物濾池；所述膜濃縮單元包括依次連接的超濾裝置、超濾產(chǎn)水池和反滲透系統(tǒng)。

本發(fā)明還提供有機硅生產(chǎn)廢水零排放工藝，基于上述的有機硅生產(chǎn)廢水零排放系統(tǒng)實現(xiàn)，包括以下步驟：S1：將廢水輸送至預(yù)處理單元；S2：處理完成后，輸送至蒸發(fā)單元；S3：再輸送生化單元進行處理；S4：生化單元處理完成后，輸送至深度處理單元；S5：最后輸送至膜濃縮單元，處理達(dá)標(biāo)后，進行排出。

優(yōu)選的，所述S1中預(yù)處理單元的處理過程具體包括以下步驟：S101：首先對生產(chǎn)廢水進行分類接收，按含鹽量劃分（一般TDS大于3%為高鹽廢水），不同含鹽廢水分別進入高鹽廢水隔油接收池和低鹽廢水接收池；S102：將廢水打入電脈沖反應(yīng)器，調(diào)整脈沖電壓100～300V、脈沖電流50～200A和脈沖頻率500～2000HZ參數(shù)與之匹配，反應(yīng)時間為15～30min，電脈沖技術(shù)借助外加電壓作用在廢水中產(chǎn)生電子遷移現(xiàn)象，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，使廢水中的各種有機物和無機物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，可有效分解有毒有害物質(zhì)，改善水質(zhì)；S103：進一步廢水流入耦合氧化池，按比例投加質(zhì)量濃度為5%～10%的硫酸亞鐵溶液和濃度為27.5%的雙氧水形成催化氧化體系，工藝參數(shù)包括pH值3~7、藥劑投加量（硫酸亞鐵0.1～1kg/噸，雙氧水0.5～5kg/噸）、攪拌轉(zhuǎn)速（20~60rpm）、反應(yīng)時間2～5h，通過催化氧化反應(yīng)，可進一步降解有機物并改善水質(zhì)；S104：經(jīng)過S2和S3的耦合氧化反應(yīng)處理的廢水，進一步通過澄清濾器將反應(yīng)副產(chǎn)物進行分離，形成的污泥和濾渣送脫水車間進行泥水分離，干泥外送處置，澄清濾器出水進入蒸發(fā)儲池，然后打入蒸發(fā)單元。

優(yōu)選的，所述S2中蒸發(fā)單元的處理過程具體包括以下步驟：S201：經(jīng)過預(yù)處理的高鹽廢水選擇蒸發(fā)工藝除鹽；S202：蒸發(fā)母液回流至預(yù)處理單元高鹽接收池，蒸發(fā)冷凝液排入廢水調(diào)節(jié)池，然后再打入生化單元。

優(yōu)選的，所述S3中生化單元的處理過程具體包括以下步驟：S301：廢水調(diào)節(jié)池匯集蒸發(fā)冷凝液、低鹽廢水和生活等其它污水，控制pH在7-9，水溫在15-35°C；S302：調(diào)節(jié)池廢水首先打入脈沖厭氧池進行厭氧生化處理，厭氧系統(tǒng)包括微生物菌群（污泥）、生物床體（填料）、池體、脈沖進水器、導(dǎo)流管、分配器、溢流堰構(gòu)成，所述脈沖進水器安裝在池體頂部并連接污水提升泵，當(dāng)進水器內(nèi)水位達(dá)到設(shè)定高度0.8～1.2m時，廢水會在虹吸作用下瞬時進入導(dǎo)流管，并通過分配器進入?yún)捬醭氐撞�，可使厭氧污泥處于懸浮狀態(tài)，廢水與污泥充分接觸，與此同時，池體中部的廢水經(jīng)過生物床體過濾后從池體上部的溢流堰流出，底部剩余污泥定期外排；S303：經(jīng)過S2厭氧生化處理，廢水進一步自流進入好氧生化處理系統(tǒng)，好氧生化系統(tǒng)采用多級AO工藝。多級AO工藝采用缺氧與好氧交替運行方式，缺氧好氧共設(shè)置3~4段，溶解氧從0.5mg/L到4mg/L交替變化，其中活性污泥來自附近市政污水處理廠，池體中可選擇設(shè)置生物填料或不設(shè)置，對于不設(shè)置生物填料的需要增加污泥回流泵以維持池體中的污泥濃度；S304：好氧池出水進入二沉池，在重力的作用下實現(xiàn)泥水分離，上清液排出至深度處理單元（出水已達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)），下部污泥用泵回流至S2厭氧池進行消解減量。

優(yōu)選的，所述S4中深度處理單元的處理過程具體包括以下步驟：S401：廢水進入氧化池，通入臭氧進行氧化反應(yīng)，臭氧由臭氧發(fā)生器產(chǎn)生，反應(yīng)池內(nèi)置臭氧釋放頭，臭氧投加量和廢水COD含量成正比，質(zhì)量比控制在1~3:1；S402:1處理后的廢水然后流入生物濾池，生物濾池內(nèi)置陶粒填料、曝氣頭和反洗裝置，定期反洗，出水進入中轉(zhuǎn)水池。

優(yōu)選的，所述S5中膜濃縮單元的處理過程具體包括以下步驟：S501：中轉(zhuǎn)池廢水首先提升進入膜濃縮單元的超濾裝置。超濾采用外壓式中空纖維膜組件，材質(zhì)PVDF，過濾精度0.03μm，設(shè)計通量30~50LMH，定期在線反洗和離線清洗，清洗廢水返回生化單元AO池，出水SDI<3進入超濾產(chǎn)水池；S502：超濾產(chǎn)水由泵提升至反滲透系統(tǒng)，在壓力作用下，大部分水分子和微量其它離子透過反滲透系統(tǒng)，經(jīng)收集后成為產(chǎn)品水，通過產(chǎn)水管道進入回用水池；水中的大部分鹽分和膠體、有機物等不能透過反滲透膜，殘留在少量濃水中，由濃水管排出返回至蒸發(fā)儲池。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：1、本發(fā)明通過在預(yù)處理單元創(chuàng)新性地采用了耦合氧化工藝，充分發(fā)揮了電脈沖和藥劑的協(xié)同作用，節(jié)省了運行費用，水質(zhì)改善效果明顯，保證了后續(xù)蒸發(fā)單元的穩(wěn)定運行；同時本發(fā)明對蒸發(fā)工藝進行了優(yōu)化，將蒸發(fā)母液全部回流至預(yù)處理單元，提高了蒸發(fā)裝置運行的穩(wěn)定性以及結(jié)晶鹽的技術(shù)指標(biāo)；還通過生化處理大幅降解廢水中的COD，節(jié)省費用，其中厭氧工藝采用了脈沖布水方式，池體無死區(qū)，池容利用率高，不存在堵塞現(xiàn)象，可長期免維護運行；多級AO工藝采用缺氧－好氧交替運行方式，水質(zhì)變化適應(yīng)能力強，操作簡單，運行穩(wěn)定，能耗低；以及生化出水采用了深度處理和反滲透膜濃縮組合工藝，保證了膜裝置的穩(wěn)定運行，將成熟的膜技術(shù)成功應(yīng)用于高難度有機硅廢水的處理上，濃水全部返回預(yù)處理單元，實現(xiàn)了廢水處理系統(tǒng)的零排放。

本發(fā)明針對有機硅生產(chǎn)廢水長期困擾企業(yè)生存發(fā)展的痛點，提供了一套完整的、可靠的解決方案，本方案不僅可以保證廢水處理系統(tǒng)達(dá)標(biāo)排放，還可以滿足生產(chǎn)回用要求，無外排廢水，實現(xiàn)了廢水零排；更進一步，本方案產(chǎn)生的廢鹽可滿足工業(yè)二級干鹽指標(biāo)，實現(xiàn)了廢鹽資源化，具有顯著的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益。

（發(fā)明人：任德勝;張兵;汪佛松;劉陽贊;馮敏;丁丙恒;周思晨;敖艷波;任笑玄）