有机硅废水处理的工艺改造

张萌，郭豪

（蓝星环境工程有限公司，北京 101318）

有机硅废水处理的工艺改造

张萌，郭豪

（蓝星环境工程有限公司，北京 101318）

某有机硅废水处理工程工艺调试过程中出现了预处理系统pH值调节不稳、油渣排除困难、絮凝沉淀固液分离困难，以及污泥处理系统调理剂投加位置不当、压滤机进泥缺少联锁控制等方面的问题，为解决这些问题，采取了增加或更改管道、设置联锁关系等措施进行改造。实际运行情况表明，改造后的系统提高了自动化程度和运行稳定性，降低了运行事故风险。

有机硅废水；预处理；污泥处理；工艺改造

有机硅是一种重要的化工材料，广泛应用于航空、尖端技术、军事技术部门、建筑、机械、化工轻工等行业［1］。有机硅产品生产废水的特点是CODCr浓度高、酸性强、毒性大、可生化性差、处理难度大［2］。目前处理有机硅废水的方法主要有高级氧化法以及物化-生化耦合工艺，如王云波等［3］采用二级Fenton氧化法处理高浓度有机硅废水，CODCr去除率可达89.2%；谭万春等［4］采用光催化氧化法预处理有机硅树脂废水，能够使出水CODCr质量浓度从81 856 mg／L降至678 mg／L；仝武刚等［5］采用铁碳微电解-水解-好氧工艺-活性炭吸附进行有机硅废水处理试验，出水CODCr质量浓度小于100 mg／L。

有机硅废水处理大多处于试验研究阶段，国内对于该种废水的综合处理尚未有成功的工程案例。本文针对国内某有机硅生产厂污水处理站的工艺调试过程中所存在的问题，进行了一些改进和探索，改造效果明显。

1 有机硅生产废水来源和废水性质

1.1 废水来源

通过对某有机硅厂排水情况分析，废水主要来源为氯甲烷的水洗酸性废水、氯甲烷洗涤碱性废水、有机硅单体水解及有机硅中间体硅氧烷聚物生产过程中产生的碱性废水、水解酸性气体洗涤塔废水，其次为硅粉制备中排放的含尘尾气洗涤水、甲基单体合成装置产生的含尘尾气洗涤水、尾气焚烧后的洗涤水以及残渣综合处理单元废水。

1.2 废水性质

有机硅废水中有机物种类较多，除甲醇、有机卤硅烷外，还有有机硅中间体、硅偶联剂及中间体、硅油、硅树脂、硅橡胶等高聚物，废水的化学组分复杂，基本都属于难生化降解（少量甲醇、乙醇除外）物质，因此废水的CODCr浓度高，可生化性极差；废水酸性也极强，除水解装置排放少量碱性水，其它各生产单元都是强酸性（主要是HCl）废水，同时废水中无机物以盐酸、钠盐为主，因此pH值低，Cl－含量高；废水中尚含有一定肉眼可见的浮油、浮渣［6］。

该污水处理站的进水量为380～480 m3／h，进水水质见表1，出水水质执行GB 8978—1996《污水综合排放标准》中的一级标准。

表1 污水处理站进、出水水质Tab.1 Influent and effluent water quality of sewage treatment station

2 有机硅生产废水处理工艺

2.1 工艺流程

废水处理工艺流程见图1。

图1 废水处理工艺流程Fig.1 Process flow of wastewater treatment

有机硅废水首先进入预中和池，进行pH值的预调节，出水进入隔油沉淀池，去除大部分的油类及硅粉类SS后进入均质调节池，为后续的微电解池及生化系统创造一个较稳定的进水条件，均质调节池内设搅拌机搅拌以防止悬浮物沉淀，并使水质均匀。经过均质后的废水进入气浮池，进一步去除废水中的油类，为后段微电解池提供适宜的条件。有机硅废水经过微电解处理后，虽然其pH值得到大幅度提升，同时提高了可生化性［6］，但pH值还是比较低，因此设置中和絮凝池，通过投加碱进行中和。中和絮凝池出水在沉淀池进行泥水分离后，沉淀污泥进入污泥处理单元进行处置，上清液进入生化池。生化池采用AO工艺，经缺氧段的废水进入好氧段，通过曝气管对好氧段废水鼓风曝气，大部分有机物在该段中通过微生物的好氧生化作用降解去除，同时废水中有机氮及氨氮除微生物自身生长利用一部分外，其余部分大多被氧化成硝态氮。好氧段出水一部分回流至缺氧段，其余进入二沉池进行泥水分离，并将二沉池活性污泥回流至缺氧段继续发挥作用。二沉池上清液经过出水监测池在线仪表监测合格后外排。

处理系统产生的污泥均进入污泥收集池，经污泥泵进入污泥脱水间，进行压滤处理。滤饼外运，滤液返回废水处理系统。

2.2 存在的问题及原因分析

2.2.1 预处理系统

针对有机硅废水pH值较低，油类含量高，可生化性差等特点，有必要对其进行预处理。在原工艺预处理系统运行过程中，存在以下问题：

（1）由于进水pH值较低，设计采用投加石灰乳的方式对废水进行预中和处理，调节pH值，以满足后续处理单元对进水pH值上升到3左右的要求。然而，在实际调试运行中发现，由于来水水量、水质波动较大，有时甚至有碱性废水进入，仅通过投加石灰乳，反应时间长，产泥量大，且管道阀门为手动控制，难以使出水pH值稳定在3左右。后续中和处理单元也存在类似问题。

（2）有机硅废水含油量较大（油类污染物主要成分为硅油），需进行隔油处理。设计设置隔油沉淀池，通过重力沉淀去除预中和作用产生的沉淀物；池顶部安装刮油刮泥机，刮除表面的浮渣及硅油，浮渣及硅油在重力作用下，通过隔油排放管流入污泥收集池进行污泥压滤处理。在实际调试运行中发现，随着浮渣及硅油逐渐增多，其流动性越来越差，难以靠重力作用流入污泥收集池，甚至有堵塞管道的可能。

（3）铁碳微电解池对废水进行预处理，以提高废水的可生化性，有利于后续生化处理。考虑铁碳微电解反应会产生大量的Fe3＋，在中和去除Fe3＋后，产生的Fe（OH）3具有絮凝作用，因此设置絮凝沉淀池进行固液分离。实际调试运行中发现，絮凝沉淀池中的Fe（OH）3以非常小的胶体颗粒稳定悬浮在水中，难以凝聚成大颗粒［7］，再加上设计沉淀时间短，造成固液分离困难，出水浊度增加。

2.2.2 污泥处理系统

该有机硅废水在处理过程中，产生大量污泥，主要包括中和处理产生的无机污泥、隔油处理中的油泥以及生化处理产生的剩余污泥等。所有污泥汇入污泥收集池，通过投泥螺杆泵加入板框压滤机，对污泥进行压滤脱水，泥饼装车外运。在污泥处理系统实际调试运行中存在以下问题：

（1）在污泥脱水之前，采用聚丙烯酰胺（PAM）对污泥进行调理，以提高污泥的脱水性能。设计PAM投加管道与压滤机进料入口管道直接相连。在进料过程中由于进料压力高，PAM不易投加进去，且PAM加到管道上即直接进入压滤机中造成反应时间短，降低了污泥的脱水性能，并且PAM黏性较强，极易粘在滤布上，降低了泥水分离效果，同时使得滤布清洗困难。

（2）由于投泥泵设计为中控室远程控制或就地启停，而进料口气动阀设计为压滤机控制箱控制，两者各自开停，不存在联锁关系。实际调试运行过程中，当投泥泵开启时，若操作不当，有可能气动阀仍处于关闭状态，造成管道憋压，严重时会使管道接合处爆裂。

（3）由于投泥螺杆泵为变频控制，在进料时，随着压滤机不断压榨，进料阻力逐渐增大，螺杆泵频率随之升高。当进料压力达到其最大值（0.8 MPa）时，螺杆泵频率仍然在升高，进料压力不能保持在稳定压力，导致管道内压力愈来愈大，造成管道损坏。

3 改造方案及效果

改造方案的制定建立在对原有工艺充分了解和详细分析的基础之上，针对系统出现的问题，充分利用原有设施设备进行改造，尽可能减少新增设备。

3.1 预处理系统

（1）为便于调节控制pH值，在预中和池旁边增设2台液碱储罐（配磁翻板液位计），通过管道将厂区氯碱装置生产的NaOH（质量分数为32%）引至储罐内，供预中和池调节pH值使用，同时安装2台加碱离心泵，将进水流量计、pH计、加碱离心泵、磁翻板液位计设置联锁关系，联合控制设定预中和池内pH值。最终达到采用石灰乳粗调、液碱微调pH值的目的。

在微电解后的中和池上增加1台液碱箱，水箱设远传磁翻板液位计，与预中和池加碱泵联锁控制补充碱液。增设2台计量泵，分别向对应中和池中加碱，计量泵与现有pH计联锁控制调节出水pH值，以满足后续生化池进水要求。

预处理系统改造后的进、出水pH值变化趋势见图2。

图2 改造后的预处理进、出水pH值Fig.2 pH value of influent and effluent water of pretreatment system after technology transformation

（2）隔油沉淀池至污泥收集池的隔油排放管仅保留出隔油沉淀池的垂直管道，取消其余管道。在垂直管道下方连接一台储罐储存油渣。储罐底部与就近污泥泵吸泥管连接，浮渣及硅油通过污泥泵输送至污泥收集池。

工艺改造后，在污泥泵的作用下，油渣能够顺利输送至污泥收集池，有效防止了管道堵塞情况的发生。

（3）在絮凝沉淀单元的絮凝池上增加PAM投加管线，利用现有PAM制备车间中的原加药及溶药箱，增加2台加药泵，将PAM投加至絮凝池中。池内设有搅拌机，促进PAM与水中胶体物质充分混合。

实际运行情况证明，PAM加速了Fe（OH）3的凝聚沉淀，提高了沉淀效率，固液分离效果明显增强。

3.2 污泥处理系统

（1）为了提高污泥脱水效果，延长反应时间，将絮凝剂投加管线改至污泥收集池，污泥收集池中设有搅拌机，使PAM和污泥充分反应，实际运行情况表明，改造后泥水分离效果明显提高，滤布也易清洗。

（2）在每套压滤机控制箱内增加联锁程序：按下压滤机控制箱上“进料”按钮后，进料口气动阀门打开，之后启动相对应的投泥螺杆泵。板框压滤机进口压力信号达到0.8 MPa时，相对应的投泥螺杆泵先停止运行，然后进料口气动阀门关闭。改造后，消除了管道憋压的风险，有效防止了运行事故的发生。

（3）在每台板框压滤机进口处增设隔膜压力变送器（量程为0～1.6 MPa），与相对应的投泥螺杆泵的变频装置联锁，当压力达到设定值后，恒压控制压榨进料。实际运行情况表明，设置联锁后，进料压力能够保持在稳定压力（0.8 MPa），避免了因管道压力增大造成管道损坏。

4 结论与建议

对于有机硅废水的处理，由于其进水水量、水质变化大，pH值较低，可生化性差，且油泥产量大，故预处理系统和污泥处理系统非常关键，在实际运行中，需要根据实际情况进行调试和改进。实践证明，本次改进是成功的，改进后的系统提高了自动化程度和运行稳定性，降低了运行事故风险。

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

［2］石秀旺，周元祥，吴淼.有机硅生产废水厌氧处理研究［J］.广西轻工业，2009，（2）：89－93.

［3］王云波，谭万春，郑思鑫，等.二级Fenton氧化高浓度有机硅废水研究［J］.环境工程学报，2010，4（4）：776－780.

［4］谭万春，李杰华，万俊力，等.光催化氧化法预处理有机硅树脂生产废水［J］.工业水处理，2012，32（1）：87－89.

［5］仝武刚，梅荣武，韦彦斐.有机硅生产排放废水综合处理的工艺路线研究［J］.给水排水，2011，37（7）：145－148.

［6］张开萍，孙爱国.铁碳微电解-高效微生物生化法处理有机硅废水的工程设计［J］.工业用水与废水，2011，42（5）：66－69.

［7］孙去斌.高浓度酸洗废水处理工程的改造［J］.中国给水排水，2007，23（7）：26－28.

Technology transformation of organic silicon wastewater treatment

ZHANG Meng，GUO Hao
（Bluestar Environment Engineering Co.,Ltd.,Beijing 101318,China）

According to the problems such as: unstable adjustment of pH value,difficult fat dregs discharging and difficult solid-liquid separation by flocculation sedimentation,that occurred in the pretreatment system of an organic silicon wastewater treatment engineering during the debugging process,as well as the problems of its sludge treatment system included: improper sites for conditioner addition,lake of interconnected control of filter press sludge feed,and so on,a technology transformation with measures of adding or changing the pipelines,setting the interlocking relationship etc.,were carried out.The operation practice indicated that the operation stability and the automation of the improved system were enhanced,besides,the operating accident risk was also reduced.

organic silicon wastewater; pretreatment; sludge treatment; technology transformation

X703.1

A

1009－2455（2016）01－0039－04

张萌（1983－），男，河北沧州人，工程师，硕士，主要从事水废水处理工程管理与技术开发工作，（电子信箱）zm254＠126.com。

2015-12-16（修回稿）