水解酸化—厌氧—两级接触氧化工艺处理多晶硅废水中CODCr

董 俊，刘鲁建，吴靖霆，刘卫勇，王 芳，张双峰

（1．武汉长江工商学院 科亮生物工程研究院，湖北 武汉430065；2．湖北科亮生物工程有限公司，湖北 武汉430065）

江西九江某太阳能多晶硅片生产企业的硅片清洗及生活污水处理规模为3000m3·d－1，主要来自切片／开方车间，含有硅粉、碳化硅、聚乙二醇、清洗液和乳酸等物质，废水的CODCr值和SS值较高，由于聚乙二醇具有一定的生物稳定性［1］且其它N、P等营养微量元素欠缺，导致处理困难［2～4］。

目前处理多晶硅废水的常规工艺［5］为：废水进入调节池后曝气均质→氢氧化钠中和→加入PAC以及PAM絮凝沉淀→经水解酸化和好氧的生化作用→混凝气浮进一步优化出水水质。该工艺存在污泥膨胀、需大量补充碳源、处理成本高、工艺控制要求严格等缺点。

作者在此对该工艺絮凝后出水的生化工艺进行改进，采用水解酸化—厌氧—两级接触氧化工艺，去除多晶硅废水中CODCr，以期为多晶硅废水的处理提供新途径。

1 实验

1．1 废水水质

多晶硅废水经絮凝处理后的水质如下：pH值8～9、CODCr2000～2400mg·L－1、BOD5500mg·L－1。

1．2 工艺流程

生化处理的核心工艺是水解酸化－厌氧－两级接触氧化工艺，处理系统最基本单元是一系列圆形和矩形生物反应池，池之间水力相通，反应池设有曝气系统、生物带，并投加科利尔复合活菌净水剂。利用生物带的高比表面积及生物易吸附性，在生化系统内保持较大规模的生物量，充分利用微生物的降解作用去除表面活性剂、降解有机物。工艺流程如图1所示，装置主要参数见表1。

图1 水解酸化－厌氧－两级接触氧化工艺流程示意图Fig．1 Schematic diagram of hydrolysis acidificationanaerobic－two level contact oxidation

表1装置主要参数Tab．1 The main parameters of device

1．3 主要工艺说明

1．3．1 水解酸化

多晶硅废水成分复杂，可生化性差（BOD5／COD＝0．22），含有大量难以降解的聚乙二醇。水解酸化能有效提高废水的可生化性，缩短废水在接触氧化池的停留时间。

由于好氧的负荷高、进水浓度高，因此，将接触氧化池1的水回流至水解酸化池，可以稀释进水浓度、降低冲击负荷、提高处理系统的稳定性，同时有利于一些未被生物降解的有机物的进一步处理。

1．3．2 厌氧

利用水解酸化菌和厌氧菌的作用，去除废水中的有机物，主要是将水中大分子有机酸分解为小分子有机酸，同时利用小分子有机物增殖并产生二氧化碳和甲烷。

1．3．3 接触氧化

生物接触氧化池采用两级，曝气方式采用橡胶盘中孔鼓风曝气，内置生物带，水解酸化出水由接触氧化池下部流入，与曝气气流形成逆流，增大气、水接触面积。采用多级反应池，可提高处理效果。

2 结果与讨论

2．1 水解酸化阶段的去除效果

经过水解酸化处理后，BOD5／COD值由0．22升至0．36，可生化性大大提高，为后续接触氧化去除CODCr提供了有利的条件。

2．2 系统对CODCr的去除效果

系统调试阶段各单元出水CODCr值随处理进程的变化情况如图2所示。

图2 各单元CODCr的去除效果Fig．2 CODCrRemoval efficiency in different units of process

由图2可以看出，进水CODCr浓度范围为2000～2400mg·L－1，进水浓度和容积负荷波动较大，平均浓度为2200mg·L－1；水解酸化段CODCr去除效果不明显，主要依靠回流稀释作用；厌氧段去除了大部分有机物，去除率不断升高，CODCr值由1200mg·L－1左右降至400mg·L－1，去除率达60%；接触氧化段CODCr去除效果稳定，CODCr值不断下降，最后稳定在100mg·L－1以下；调试后期阶段CODCr的去除率稳定在96%以上，出水符合GB 8978－1996《污水综合排放标准》的一级排放标准（CODCr≤100mg·L－1、BOD5≤30mg·L－1、NH3－N≤15mg·L－1、pH 值6～9）。表明改进的生化段微生物的活性较高，能抵抗冲击负荷，是一种高效的生物处理方式。

2．3 水力停留时间对CODCr去除效果的影响

在水处理设备大小不变的情况下，进水流量直接影响到水力停留时间（HRT），从而影响污水的处理效果。一般来说，较长的停留时间能够使生化作用充分进行，污水得到比较理想的处理，有助于提高有机物的去除效果。

固定其它运行参数不变，改变进水流量为80L·d－1、120L·d－1、160L·d－1，即水力停留时间分别为8d、5．5d、4d，考察水力停留时间对CODCr去除效果的影响，结果见图3。

图3 水力停留时间对CODCr去除效果的影响Fig．3 Effect of HRT on CODCrremoval efficiency

由图3可以看出，随水力停留时间的缩短（即进水流量的增大），CODCr去除率略有下降，但始终保持在95%以上，出水CODCr值达到GB 8978－1996《污水综合排放标准》一级排放标准（CODCr≤100mg·L－1）。

3 结论

水解酸化－厌氧－两级接触氧化工艺能有效地去除多晶硅废水中CODCr。在无需投加碳源的情况下，调试后期阶段CODCr去除率稳定在96%以上，出水达到GB 8978－1996《污水综合排放标准》的一级排放标准。

CODCr去除率随着水力停留时间的延长略有下降，当水力停留时间为4d时，CODCr去除率仍达到95%以上，出水达到《污水综合排放标准》的一级排放标准。

该工艺在进水营养单一的情况下，无需投加碳源，运行稳定，具有较强的抗冲击负荷的能力，能耗低，经济效益和环境效益明显。

［1］李发站，吕锡武，朱晓超．生物稳定性及生物稳定水制备工艺研究［J］．水处理技术，2011，37（2）：59－64．

［2］郭瑾，李积和．国内外多晶硅工业现状［J］．上海有色金属，2007，28（1）：20－25．

［3］严大洲．我国多晶硅生产现状与发展［J］．世界有色金属，2001，（1）：6－8．

［4］何丽雯．太阳能多晶硅的制备生产工艺综述［J］．化学工程与装备，2010，（2）：117－120．

［5］刘浔，陆少鸣．曝气生物滤池出水微生物在给水常规处理工艺中的作用［J］．工业用水与废水，2008，39（6）：19－21．