摘要： 本文介紹了單晶硅棒在開(kāi)斷、研磨成硅片生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水水質(zhì)及特征。針對(duì)該廢水特點(diǎn)，采用以生物處理為主，多項(xiàng)預(yù)處理為輔的工藝，即氣浮—水解酸化-接觸氧化處理工藝。實(shí)際工程運(yùn)行結(jié)果表明，該處理工藝處理效率高，處理出水COD、BOD、SS分別為53mg/L,14.5mg/L,47.2mg/L， pH 7.41，超過(guò)設(shè)計(jì)指標(biāo)和《遼寧省污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB21/1627-2008)標(biāo)準(zhǔn)要求。
　　關(guān)鍵詞： 單晶硅片生產(chǎn)廢水，氣浮， 水解酸化， 接觸氧化
　　Abstract: this paper introduces the silicon rods in the open circuit, grinding into silicon wafer production process and characteristics of wastewater quality of produce. According to the characteristics of wastewater, the biological treatment is given priority to, a number of pretreatment, supplemented by technology, namely floating-hydrolysis acidification-contact oxidation process. The actual engineering operation results show that the treatment process of high efficiency, water treatment of COD, BOD, SS were 53 mg/L, 14.5 mg/L, 47.2 mg/L, pH 7.41, more than design indexes and the liaoning province integrated wastewater discharge standard "(DB21/1627-2008) the standard.
　　Keywords: monocrystalline silicon slice production waste water, floating, hydrolysis acidification, contact oxidation
　　中圖分類號(hào)： X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
　　1.引言
　　某太陽(yáng)能硅材料企業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)品為太陽(yáng)能電池用的單晶硅棒、硅片。是國(guó)內(nèi)唯一一家獲得太陽(yáng)能電池用單晶硅錠國(guó)家免檢產(chǎn)品殊榮，集科研、生產(chǎn)、銷售為一體在香港聯(lián)交所主板上市的高新技術(shù)企業(yè)。近幾年，隨著國(guó)際太陽(yáng)能電池產(chǎn)銷量、需求量的飛速增長(zhǎng)，2010年該公司異地新建年產(chǎn)2000噸硅單晶4000萬(wàn)片硅片工程項(xiàng)目。該項(xiàng)目日排單晶硅片生產(chǎn)加工廢水3000噸，采用預(yù)氣浮—水解酸化-接觸氧化處理工藝。實(shí)際工程運(yùn)行結(jié)果表明，該處理工藝處理效率高，處理出水COD、BOD、SS等指標(biāo)超過(guò)設(shè)計(jì)指標(biāo)和《遼寧省污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB21/1627-2008)的要求。
　　2.廢水水質(zhì)水量
　　2.1廢水來(lái)源及特征
　　廢水主要來(lái)自單晶硅片生產(chǎn)過(guò)程，即開(kāi)斷、滾圓、研磨過(guò)程產(chǎn)生的廢水，預(yù)清洗廢水，脫膠廢水，超聲波清洗廢水及制高純水產(chǎn)生的廢水等。廢水中主要含有無(wú)機(jī)單晶硅粉末、碳化硅、聚乙二醇，還含有少量氫氟酸和表面活性劑，水質(zhì)波動(dòng)性大，廢水有機(jī)物濃度較高，氮、磷含量低，可生化性差。
　　2.2廢水水質(zhì)水量
　　根據(jù)該企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模和提供的有關(guān)資料，本工程設(shè)計(jì)水量為3000m3/d。進(jìn)水水質(zhì)經(jīng)多次監(jiān)測(cè)分析確定。污水處理站進(jìn)水水質(zhì)表見(jiàn)表1.
　　表1 進(jìn)水水質(zhì)表
　　Tab.1 Water quality of inlet

項(xiàng)目	CODcr	BOD5	SS	NH3-N	石油類	pH
進(jìn)水	2500	300～350	400	2.3	0.68	6～7

　　2.3廢水排放標(biāo)準(zhǔn)
　　根據(jù)環(huán)保要求及該企業(yè)所處地理位置，處理后的廢水排入開(kāi)發(fā)區(qū)的城市污水處理廠，排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《遼寧省廢水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB21/1627-2008)中的要求。
　　3. 處理工藝
　　3.1工藝流程
　　該廢水中主要含有聚乙二醇及表面活性劑和細(xì)小顆粒物，屬于可生化性差的廢水，其水量變化也較大，對(duì)生化處理產(chǎn)生的影響很大，為了保證生化處理效果的高效、穩(wěn)定，必須在生化處理前設(shè)置必要的預(yù)處理過(guò)程，通過(guò)預(yù)處理降低污染物有機(jī)負(fù)荷，即最大程度地去除廢水中的細(xì)小顆粒物、表面活性劑同時(shí)進(jìn)一步提高廢水的可生化性。以保證后續(xù)生化處理的正常可靠運(yùn)行。工藝流程見(jiàn)圖1。
　　3.2工藝簡(jiǎn)述
　　生產(chǎn)車間排出的污水首先經(jīng)污水渠沉淀部分懸浮物后進(jìn)入污水處理站，在污水渠內(nèi)設(shè)置平板格柵攔截水中的固體污染物，防止堵塞污水提升泵，減輕后續(xù)處理構(gòu)筑物的負(fù)荷。
　　進(jìn)入污水站的污水首先進(jìn)入集水池，在集水池內(nèi)設(shè)置液位控制儀，控制污水提升泵在高液位開(kāi)泵，低液位停泵。集水池內(nèi)污水通過(guò)污水提升泵提升至調(diào)節(jié)沉淀池，在泵出口管道上安裝管道混合器，并加入混凝劑和助凝劑。調(diào)節(jié)沉淀池沉淀混凝反應(yīng)生成的絮狀物并均衡水質(zhì)水量。調(diào)節(jié)池內(nèi)污水通過(guò)提升泵提升至氣浮池，通過(guò)管道混合器在氣浮池前端加入混凝劑(PAC)和助凝劑(PAM)，通過(guò)氣浮進(jìn)一步去除污水中的細(xì)小懸浮物和表面活性劑。氣浮池出水進(jìn)入水解池，在兼性菌和產(chǎn)酸微生物的作用下，將水中的大分子和不易生物降解的有機(jī)物降解為易于生物降解的小分子有機(jī)物，提高污水的可生化性。水解池出水自流至接觸氧化池，調(diào)試初期在氧化池進(jìn)水端加入營(yíng)養(yǎng)鹽(尿素和磷酸二銨)，調(diào)整廢水的C、N、P的比值，并在鼓風(fēng)曝氣作用下，利用好氧微生物將污水中的有機(jī)物降解去除。氧化池出水進(jìn)入平流式二沉池，在沉淀池內(nèi)沉淀氧化池出水中挾帶的部分脫落生物膜。沉淀池出水達(dá)標(biāo)排放。
　　二沉池產(chǎn)生的污泥一部分回流至水解池和接觸氧化池，一部分泵入貯泥池。調(diào)節(jié)沉淀池和氣浮池產(chǎn)生的浮渣定期排入貯泥池，貯泥池內(nèi)污泥泵入離心脫水機(jī)脫水，產(chǎn)生的泥餅定期外運(yùn)有資質(zhì)的單位處置。
　　4.主要建構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)
　　4.1格柵
　　在排水渠內(nèi)設(shè)置三道平板格柵攔截固體雜質(zhì)，防止泵的阻塞和損傷，減輕后續(xù)處理構(gòu)筑物的負(fù)荷。平板格柵為不銹鋼材質(zhì)，尺寸為1.0m×1.0m。
　　4.2調(diào)節(jié)池
　　調(diào)節(jié)池用以調(diào)節(jié)水量、均化水質(zhì)，使后續(xù)處理工藝在相對(duì)穩(wěn)定的條件下運(yùn)行。調(diào)節(jié)池底部設(shè)置污泥斗，沉淀污泥定期排至貯泥池。
　　調(diào)節(jié)池采用半地上鋼混結(jié)構(gòu)，地上高2.0m。有效容積1485m3。
　　在調(diào)節(jié)池內(nèi)安裝污水提升泵3臺(tái)(2用1備)，污泥泵3臺(tái)，液位控制器1套。
　　4.3氣浮系統(tǒng)
　　采用高效溶氣氣浮，通過(guò)高壓回流溶氣水減壓產(chǎn)生大量的微氣泡，進(jìn)行固-液或液-液分離。同時(shí)利用管道混合器給氣浮機(jī)投加混凝劑和助凝劑提高固-液分離效果。
　　JF-70型高效溶氣氣浮2臺(tái)，DN200×L1100mm管道混合器2個(gè)。
　　4.4水解酸化池
　　水解酸化池采用多點(diǎn)布水的方式進(jìn)水，將廢水均勻地分配到整個(gè)池底，出水也采用表面多點(diǎn)收集，保證池面均勻出水。水解池上進(jìn)下出的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，具有水利攪拌功能，使池內(nèi)污泥處于懸浮狀態(tài)，大大提高水解菌酸化菌的水解效率。
　　水解池1座，采用半地上鋼混結(jié)構(gòu)，有效容積1512m3,地上高1.5m。池內(nèi)安裝QJB型(中速)推流攪拌器2臺(tái)。
　　4.5接觸氧化池
　　接觸氧化池內(nèi)填加對(duì)微生物無(wú)毒害、易掛膜、質(zhì)輕、高強(qiáng)度、抗老化、比表面積大和空隙率高的組合填料，池底布置高效傳氧速率的球冠型微孔曝氣器。有效容積3300m3,分三序列運(yùn)行,鋼混結(jié)構(gòu)，地上高1.5m。球冠型微孔曝氣器2256套。填料2268m3。
　　4.6二沉池
　　平流沉淀池2座，主要是分離接觸氧化池出水中攜帶的懸浮污泥。停留時(shí)間3小時(shí)。半地上鋼混結(jié)構(gòu)，地上高1.0m。每座沉淀池內(nèi)安裝一臺(tái)行車式刮泥機(jī)和一臺(tái)污泥回流泵。
　　5.工程運(yùn)行情況
　　污水處理站24h連續(xù)運(yùn)行，三日連續(xù)監(jiān)測(cè)結(jié)果的水質(zhì)平均值見(jiàn)表3。
　　表3 驗(yàn)收監(jiān)測(cè)結(jié)果
　　Tab.3 Determination results

項(xiàng)目	CODcr (mg/L)	BOD5 (mg/L)	SS (mg/L)	pH
進(jìn)口均值	2370	325	400.5	6.25
出口均值	53.0	14.5	47.2	7.41

　　從表3監(jiān)測(cè)結(jié)果可以看出，監(jiān)測(cè)結(jié)果大大低于標(biāo)準(zhǔn)值。在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，水解池對(duì)CODcr的去除率為25%左右，廢水的B/C值升至0.35～0.38，大大提高了廢水的可生化性。該處理系統(tǒng)在進(jìn)水負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，也能夠保證出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。
　　6.工程經(jīng)濟(jì)分析
　　該工程總投資670萬(wàn)元。2010年9月動(dòng)工興建，2011年4月竣工。現(xiàn)以達(dá)標(biāo)排放。聚丙稀酰胺用量為3kg/d，聚合氯化鋁用量為150kg/d，噸水處理費(fèi)用為0.83元/m3。
　　7結(jié)論
　　采用混凝調(diào)節(jié)沉淀、氣浮相組合的二級(jí)加藥預(yù)處理系統(tǒng)，降低了廢水中的硅粉和碳化硅等無(wú)機(jī)顆粒以及表面活性劑，對(duì)生化處理系統(tǒng)的影響。
　　水解酸化工藝對(duì)COD、SS有一定的去除率，同時(shí)明顯提高BOD5/CODcr值。改善了廢水的可生化性，出水水質(zhì)能穩(wěn)定達(dá)到《遼寧省廢水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB21/1627-2008)標(biāo)準(zhǔn)，大大降低了向水體環(huán)境中排放污染物的總量。目前該處理系統(tǒng)已成功運(yùn)行，并取得了良好的環(huán)境效益和社會(huì)效益。
　　生物為主，預(yù)處理為輔的工藝，無(wú)二次污染，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、環(huán)境效益十分明顯。適應(yīng)在該行業(yè)廢水處理中廣泛推廣應(yīng)用。
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