有机硅生产废水处理工艺技术研究

赵文成

(云南能投硅材科技发展有限公司,云南 曲靖 655000)

有机硅材料是半无机、半有机结构的一大类功能材料化合物，兼具无机物和有机物的双重优点，具有安全可靠、无毒、无污染、无腐蚀、耐高温、耐老化、耐电弧、防潮、憎水等特点，是一类可以满足节能、无公害、安全可靠、高性能和复合化要求的新型高分子合成材料。有机硅工业产品品种众多，性能优良，在工农业生产、新兴技术、国防军工、医疗卫生以及人民日常生活、交通运输等方面得到广泛应用，近几年国内外有机硅工业发展迅速。近年来，虽然有机硅单体及下游产品的生产技术日渐成熟，但有机硅单体生产过程中产生的废水因其产污环节多、水质复杂等特点，仍难实现稳定有效处理，这一现象越来越制约着有机硅单体生产企业的发展。本文对有机硅单体生产废水的来源、特点及组分进行了介绍，对有机硅废水的处理工艺进行了研究与试验，取得了一定的效果。

1 有机硅生产废水来源、特点及水质分析

有机硅生产工艺废水产生环节较多，主要来源于氯甲烷合成、单体合成、盐酸脱吸、二甲水解、裂解、渣浆水解等环节，水质成分复杂，硅氧烷含量高，氯离子浓度高，COD(化学需氧量)高，BOD(生化需氧量)/COD比值低，一般低于0.2，废水可生化性差[1]。废水中主要污染物为COD、Cl-、Cu2+、Zn2+以及硅氧烷。根据废水中污染物的种类及浓度对废水进行分类收集、分类处理。

2 有机硅生产废水处理工艺技术的应用与效果

有机硅生产废水水质成分复杂，采用单一处理方法无法达到理想的处理效果，可采用物理法、化学法及生物法相结合的处理方式，以提高有机硅生产废水处理系统的运行稳定性与处理效率。

2.1 脉冲电凝-Fenton氧化技术

有机硅生产废水经均质调节池调节水质、水量及pH等参数后，采用脉冲电凝-Fenton氧化技术运用电化学原理，对废水中的有机物、无机物进行氧化还原、中和反应，通过凝聚、沉淀、浮除等方式将污染物从水体中分离，从而有效地去除废水中的Cu2+、Zn2+以及COD，大大提高了废水的可生化性，为后续处理工艺的达标排放奠定了基础[2]，对Cu2+、Zn2+的去除效率可达到99%以上。

(1)重金属离子的去除

重金属离子与电解水中的OH-生成金属氢氧化物，形成固态沉淀：Cu2++2OHˉ→Cu(OH)2↓、Zn2++2OHˉ→Zn(OH)2↓。

(2) COD的去除

氧化反应去除COD：Fe-2e→Fe2+、4OHˉ-4e→2H2O+2O→2H2O+O2↑。阳极产生的新生态[O]具有很强的氧化能力，可以将水中的有机或无机化合物进行氧化，有效去除水中的COD。

(3)硅氧烷的去除

在电凝过程中，阳极与阴极表面不断产生氧气和氢气，并以微细气泡逸出，可以粘附于废水中硅氧烷，令其密度变小而浮至水面，产生气浮作用。它比传统气浮法产生的气泡微小，效果更强。

2.2 蒸发结晶

有机硅生产废水经脉冲电凝-Fenton氧化去除Cu2+、Zn2+以及部分COD、硅氧烷后送蒸发结晶单元。蒸发结晶采用多效蒸发方式，蒸发结晶过程中充分对二次蒸汽进行利用，只补充少量新鲜蒸汽，且一次蒸汽凝液也可以返回工业水系统回用，以提高能源利用率。结晶产生的工业盐进行离心脱水和干燥后进行包装外售，产生一定的经济效益。

2.3 厌氧

为提高废水的可生化性，可用其他废水和蒸发结晶工艺的二次凝液对废水进行一定的配水，配水后的废水进入厌氧处理系统，厌氧菌采用特殊驯化的高耐盐菌，在厌氧菌的作用下，废水中的长链硅氧烷被打断，变成小分子物质，废水BOD/COD增大，废水可生化性得到大幅提高。

2.4 好氧

经过厌氧菌处理后的废水进入好氧工艺，好氧工艺采用接触氧化法，主要是在好氧池投加多孔性生物填料，微生物利用填料丰富的微孔进行着床生长，生物填料巨大的比表面积使好氧池内生物菌载有量为常规生物系统的3～4倍，而且生物菌群种类较多，分解彻底，整个好氧生化系统具有较高的去除效率。经好氧氧化的废水进入二沉池进行沉淀，清液进入深度氧化系统进行再氧化，污泥部分回流。

2.5 深度氧化

生化后的废水中可能还含有部分难降解的有机物，为提高废水处理效率，实现达标排放，将生化后的废水送入深度氧化处理系统，通过在深度氧化系统中投入O3，对部分难降解有机物进一步氧化。经深度氧化后的废水可同时满足《GB31571-2015石油化学工业污染物排放标准》和《GB18918-2002城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准的要求。经深度氧化处理后的废水可实现达标排放，也可进入中水回用系统进行膜法回用。

表2 出水水质指标 (mg/L)

3 结论与建议

有机硅单体生产产污环节多，水质成分复杂，处理难度大，严重制约着有机硅生产企业的发展。本文分析了有机硅生产废水的来源、特点及水质指标，采用物理法、化学法及生物法相结合的处理方式，大幅提高了有机硅生产废水处理系统的运行稳定性与处理效率，实现了废水的达标排放。此外，通过对废水及冷凝水的回用以及工业盐的外售，产生了一定的经济效益，降低了运营成本。在有机硅废水处理系统实际运行过程中，需要根据废水中污染物的种类及浓度采用分质分类处理方式，对废水进行分类收集、分类处理，以获得最优的处理效果。