近年来我国光伏产业发展迅速,光伏废水处理日益受到关注。光伏废水主要来源于硅棒在切断、磨削、切片以及硅片在研磨、腐蚀、抛光等过程产生的助剂废液和清洗废水,其处理难点主要包括:有机物(主要是聚乙二醇等)、悬浮物(主要是硅粉、碳化硅)浓度高,并含有氟离子及酸碱(主要是氢氟酸、硝酸及其他缓冲酸)等污染物。 浙江某阳光能源有限公司成立于2005 年,主要从事太阳能电池用单晶硅片、多晶硅片等产品的生产、销售。企业共分4 个厂区,其中二厂区设计产能为年产350 MW 太阳能电池用多晶硅片(仅具备切片、研磨能力)。二厂区原有2 套废水处理设施(一期、二期),由于处理能力不足、设备老化、出水长期不达标等问题,已不能满足生产要求,亟待改造。 1 处理设施现状及问题 1.2 现有处理设施
图 1 一期处理设施工艺流程
图 2 二期处理设施工艺流程 1.3 存在问题分析 2 改造方案设计
2.2 工艺流程
图 3 改造后工艺流程 二期废水提升后和一期废水一道经过栅间距2 mm 的细格栅进入预沉池,沉淀硅粉等颗粒物后进入调节池。调节池出水经泵提升进入一体化反应池,经投加废碱pH 调节、投加PAC 混凝、投加PAM 絮凝后重力流入斜管沉淀池。沉淀池出水进入1# 水解酸化池,由于原构筑物间存在3.2 m 高差,1# 水解酸化池出水需经泵提升后进入2# 水解酸化池。2# 水解酸化池出水靠重力流入好氧池,再流入MBR 池进一步降解有机物。MBR 出水部分储存在回用水池备回用,其他出水排放。 预沉池污泥用气动隔膜泵输送至污泥池; 斜板沉淀池污泥靠重力排入污泥池;MBR 池剩余污泥部分通过回流泵支路排入污泥池,部分排入水解酸化池,既可补充水解酸化泥量,也起到通过厌氧酸化消解剩余污泥的作用。污泥池污泥经板框压滤机脱水后外运处置。 2.3 工艺特点 (2)处理效果稳定可靠,协同处理作用显著。水解酸化停留时间达30 h 以上,充分改善进水可生化性。后续采用MBR 工艺,提高反应池污泥浓度,有利于高浓度有机物的充分降解。MBR 近年来广泛应用于工业废水处理〔5〕,本项目MBR 采用中空纤维膜组件,主要有以下特点:中空纤维膜技术成熟、出水稳定、价格低廉,在工业水处理中应用广泛;MBR 能高效地进行固液分离,大幅提高活性污泥浓度和反应池容积负荷,减少水力停留时间,减少池容需求,并可省去二沉池,且出水水质更好,从而节省占地面积及土建投资;MBR 将微生物完全截留在生物反应器内,实现水力停留时间(HRT)和污泥停留时间(SRT)全分离,有利于硝化菌的生长,在降解有机物的同时,对氨氮也有较好去除效果,为应对今后更高的排放标准留有余地; 自动化程度高,采用在线清洗,可有效降低膜污染,便于维护管理。 (3)产泥量少,减少二次污染。MBR 使好氧池形成高容积负荷、低污泥负荷的运行状态,从根本上减少剩余污泥的产生;MBR 产生的剩余污泥有相当部分排入水解酸化池,通过厌氧消解减少污泥量。因此,整个系统生物段剩余污泥排放量很少,可有效降低污泥处理、处置费用。 2.4 主要构筑物及设备 (2)预沉池、调节池。由原一期处理站综合废水池改造。清淤后分隔改造为3 部分:细格栅井,新增机械细格栅1 台,栅间距2 mm;预沉池,对进水中硅粉等颗粒物预沉淀,水平流速3.5 mm/s,有效水深1.2 m,设2 只泥斗,配排泥气动隔膜泵2 台,Q=3.5m3/h,H=70 m; 调节池,HRT=12.3 h,新增自吸泵2台,Q=55 m3/h,H=15 m,氟塑料衬里。增加穿孔曝气管,不定时曝气,防止积泥。 (3)一体化反应池。新增钢结构设备,含pH 调节、混凝、絮凝、沉淀4 个单元。pH 调节、混凝HRT均为6.7 min,絮凝HRT 为18 min,新增搅拌机4台,转速分别为80、15、10 r/min; 沉淀池表面负荷0.75 m3/(m2·h)。 (4)1# 水解酸化池。由原二期处理站调节池清淤后改造,HRT=8.3 h。由于和2# 水解酸化池存在高差,新增提升潜污泵2 台,Q=75 m3/h,H=10 m;新增尺寸为D 150 mm×80 mm 组合填料240 m3; 增加穿孔曝气管,间歇开启防止积泥。 (5)2# 水解酸化池。由原二期处理站UASB 池、兼氧池以及好氧池的前两格改造,HRT 共计23.3 h。新增尺寸为D 150 mm×80 mm 组合填料730 m3;增加穿孔曝气管,间歇开启防止积泥。 (6)好氧池。由原二期处理站好氧池后两格、沉淀池改造,HRT 共计14.5 h,MLSS=7 g/L,污泥负荷(以BOD5/MLSS 计)达0.1 kg/(kg·d)。新增EDI 曝气器(尺寸为D 91 mm×1 000 mm)68 根,曝气量12.1m3/h。 (7)MBR 池。由原一期处理站回收池改造,内部分隔出膜清洗池一座,敞开半地下式,HRT=9.8 h,MLSS= 7 g/L,污泥负荷( 以BOD5/MLSS 计) 达0.1kg/(kg·d)。新增10 套中空纤维膜膜组件,每套组件含膜片1 320 片;膜材质聚丙烯,膜孔径0.1 μm,孔隙率40%~50%,单片膜面积16 m2,单片膜通量1.2~2.0 m3/d;配自吸泵3 台,Q=30 m3/h,吸程13 m,2 用1 备,每运行10 min 停2 min;配反洗泵1 台,Q=26m3/h,H=25 m,每运行24 h 后对各组膜组件分别单独反洗3 min,每组组件间隔30 min 清洗。膜池配污泥回流泵3 台,Q=60 m3/h,H=15 m。 (8)鼓风机房。1# 鼓风机房是原有机房,内有3台风机,Q=18 m3/min,H=8 m,经核算满足改造后好氧池、水解酸化池等供气需求,故保留。2# 鼓风机房由原二期备料房改建,配有2 台MBR 风机,Q=19.8m3/min,H=5 m;2 台调节池风机,Q=15 m3/min,H=5 m。 (9)污泥池及脱水设施。利用原污泥池改造,有效容积近45 m3,可贮泥约4 d。处理站现有板框压滤机4 台,板框面积分别为60、80、100、300 m2。经核算,仅使用后3 台脱水机完全满足要求,配套气动隔膜泵利用原有设备。 2.5 处理效果
由表 2 可以看出,改造后不仅有机物处理效果好,对氨氮、总磷也起到了协同处理作用。此外,还在2011 年12 月—2012 年2 月对该工程在冬季低温条件下对有机物的处理效果进行了监测,结果显?荆浩诩浣瓹OD 在2 000~4 000 mg/L,平均2 882 mg/L,出水COD 平均58 mg/L,基本能保持在100 mg/L 以下,COD 总体去除率达到95%以上,其中物化沉淀去除率12%~14%,水解酸化去除率10%~30%,MBR去除率50%~75%,处理效果稳定,出水水质优良。 2.6 技术经济 3 总结 (2)现有处理设施存在工艺路线、单元技术不合理、处理能力不足、布局混乱等六大问题。结合本项目进水水质特点和现场改造条件,提出物化沉淀—水解酸化—MBR 改造工艺,改造后现有混凝土构筑物全部得到利用,处理能力由原不足1 000 m3/d 提升至1 320 m3/d,节约用地、节省投资,处理效果稳定可靠。 (3)本项目MBR 采用中空纤维膜组件,具有技术成熟、出水稳定、价格低廉,应用广泛等特点。MBR 大幅提高污泥浓度和容积负荷,无需二沉池,节约用地;采用在线清洗,便于维护管理。冬季低温条件下进水COD 为2 000~4 000 mg/L 时(平均2 882mg/L),出水COD 平均58 mg/L,基本能保持在100mg/L 以下,出水水质稳定可靠,同时对氨氮具有明显的协同处理作用,为应对今后更高的排放标准留有余地。 (4)改造项目总投资455 万元,单位处理水量投资3 447 元。改造后处理站运行电耗2 kW·h/m3,工业废碱投加质量浓度0.08 kg/m3,PAC 投加质量浓度0.15 kg/m3,PAM 投加质量浓度2 g/m3,吨水处理费用(仅电耗、药耗)约1.8 元。 |