关键词：单晶硅废水；混凝沉淀；混凝气浮；水解酸化；ＭＢR

                 ０ 引言

                   ２０１５年工 信 部 发 布 的 《光 伏 制 造 行 业 规 范 条件》进一步提高了光伏各生产环节的清洁生产标准，规范了对废气、废水、恶臭污染物、工业固体废物及噪声的排放、处 置 或 综 合 利 用［１－２］。因此，光伏 废 水的处理日益受到关注。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，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.目前，国内外单晶硅生产废水的处理方法有混凝沉淀、水 解 酸 化、微 电 解、Ｆｅｎｔｏｎ氧 化、生物 接 触氧化、ＭＢＲ 等 工艺.微电解 和 Ｆｅｎｔｏｎ 氧 化工艺运行管理难度大，成本高；水解酸化、生物接触氧化和 ＭＢＲ 工 艺运 行 难 度 相 对 较 小，成 本 低。本 工程设计 采 用“混 凝 气 浮—水 解 酸 化—好 氧—ＭＢＲ”作为主体处理工艺，对光伏废水处理技术的研究具有一定的实践意义。 

                      １ 工程概况

                        银川经济开发区晶体材料产业发展基地建设项目，一期占地面积３２万 ｍ２，总建筑面积１６．５万 ｍ２。 项目由厂前区（综合楼及餐厅）、生产区（单晶及切片车间、清洗车间、辅助车间、污水处理站、１１０ｋＶ 变电站、化学品库、危险废弃化学品库、垃圾站及废弃物堆场、综合仓库及循环水池、污水池、氩气罐区等构筑物）组 成。项目建成达产后，可年产单晶硅片６．３亿片、年产单晶硅棒１２５２５ｔ。该项目配套建设一座污水处理站。

                     １．１ 废水水量及水质

                       污水处理站设计处理废水规模９０３６ｍ３／ｄ，包 括机加废水、原料清洗废水、金刚线切割液废水、插片清洗废水和综合废水（生活污水、脱胶废水、清洗机溶液槽废水、切片机清洗废水以及经过预处理后的金刚线切割废水、插片清洗废水），分类收集、单独处理。该废水含有大量的硅粉和难降解有机物，可生化性较差。设计进水水量和水质如表１所示。

                      １．２ 废水处理排放标准

                          根据工程设计要求，排放标准采用《污水综合排放标准》（ＧＢ８９７８－１９９６）第 二类 污 染 物 最 高 允 许排放标准（１９９８年１月１日 后建 设 的 单 位）中 的 一级标准，如表２所示。 

                       ２ 废水处理工艺

                       ２．１ 工艺流程

                       借鉴单晶硅行业废水处理的成功经验,并 根据本工程生产废水特点，采用的废水处理工艺流程如图１所示。

 

                      ２．１．１ 废水处理系统

                        机加废水自流至集水调节池１后，经泵提升至混凝沉淀池进行混凝沉淀去除ＳＳ、硅粉及部分 ＣＯＤ，沉淀上清液自流入混凝气浮进行加药混凝气浮进一步去除ＳＳ、硅粉及部分ＣＯＤ，上清液自流至机加废水清水池后经泵提升至排放监测池达标排放。

                        原料清洗废水自流至集水调节池２后，经 泵 提升至一级混凝沉淀池进行混凝沉淀去除大部分Ｆ－ 、 ＳＳ、硅粉及部分 ＣＯＤ，沉淀上清液自流入二级混凝沉淀池进行混凝沉淀进一步去除 Ｆ－ 、ＳＳ、硅粉及部分 ＣＯＤ，出水在清水池回调ｐＨ 后再泵至排放监测池达标排放。插片机废水自流至集水调节池３后，经泵提升至混凝气浮沉淀一体池，进行加药混凝气浮沉淀，去除废水中的部分ＣＯＤ、ＳＳ及表面活性剂、螯合剂等物质，出水自流至综合废水集水井，与其他废水合并处理。金刚线切割废液自流至集水调节池４后，经 泵提升至板框压滤机进行固液分离，出泥外运，压滤液自流进入中间水池，然后再经泵提升进行二次压滤，出水进入综合废水集水井，与其他废水合并处理。其他生产废水由管网收集后流入综合废水集水井，经泵提升至混凝气浮沉淀池，在混凝气浮沉淀池通过沉淀作用去除比重大于水的悬浮物后，通过气浮作用去除比重小于水的悬浮物后自流入综合调节池匀质暂存，然后由调节池提升泵提升至水解池，进行水解酸化作用，提高废水可生化性；水解池出水自流入水解沉淀池，进一步去除废水中的细小硅粉；沉淀池上 清 液 自 流 入 好 氧 池 进 行好 氧 处 理，去除大部分有机物，好氧池出水自流入 ＭＢＲ 池进行泥水 分 离 和 生 物 分 离；ＭＢＲ 池出水排入排放监测池达标排放。浓水无需处理，直接排入排放监测池达标排放。

                      ２．１．２ 污泥处理系统

                       原 料 清 洗 废 水 处 理 污 泥 排入含氟污泥槽，经气动隔膜泵提升至含 氟 污 泥 处 理 板 框 进 行 脱水，脱水后污泥外运处理，压 滤液回流至集水调节池２。金刚 线 切 割 废 液 由 集 水 调节池４ 泵 入 板 框 脱 水 机 进 行 固液分离，压滤液自流进入中间水池，并从中间水池泵入板框压滤机进一步脱水，两级板框脱水后污泥用螺旋输送机运出后外运处理，压滤液自流至综合废水集水井。

                       机加废水处理污泥、插片清洗废水预处理污泥、综合废水预处理污泥、水解沉淀池污泥、ＭＢＲ池的污泥一并由排泥泵泵入污泥储池；污泥储池的污泥在处理前泵入污泥调质池并投加絮凝剂调质，通过气动隔膜泵打入板框压滤机进行污泥脱水。脱水后污泥用螺旋输送机运出后外运处理，压滤液回流至集水井。

                           ２．１．３ 加药系统
                          工程的 药 剂 主 要 为 废 水 处 理 加 药、营 养 药 剂、ＭＢＲ膜清洗所需的草酸、次氯酸钠药剂等。其中废水处理加药包括除氟用的石灰、氯化钙；沉淀及气浮絮凝用的 ＰＡＣ、阴离子 ＰＡＭ；污泥储池所用的阳离子 ＰＡＭ；调节ｐＨ 用的酸和碱等。

                           ２．２ 工艺特点

                             处理工艺技术成熟，操作简单可靠。根据 水 质特点，对废水进行分类收集，单独处理，可提高处理效率，降低管理难度，避免构筑物浪费，减少废水处理成本。采用混凝沉淀、混凝气浮等多级预处 理 工艺，可有效去除硅粉、表面活性剂等污染物，降低后续生化系统的负荷。水解酸化池悬挂填料，可 增 加污水与微 生 物 的 接 触 面 积，改 善 污 水 的 可 生 化 性。

                    水解酸化池后设置沉淀池，可进一步沉淀硅粉，降低硅粉对后续好氧处理的影响。好氧池曝气装置采用射流曝气器，可充分搅拌动池底沉积物，提高充氧能力、氧利用率和氧动力转移效率，从而增加活性污泥的表面更新率与吸附表面积。ＭＢＲ 工 艺提 高 了 泥水分离效果，大幅度提高出水水质。

                    ２．３ 主要工艺单体及设计参数

                     ２．３．１ 调节池

                       地下钢混结构，池内壁采用玻璃钢防腐。其中机加废水集水调节池１，尺寸１４ｍ×１３ｍ×６ｍ，停留时 间６．５ｈ，选用卧式化工泵３台（２用１备），潜水搅拌机２台，回转细格栅１台（栅隙５ｍｍ）；原料清洗废水集水调节池２，尺寸５ｍ×４ｍ×６ｍ，停留时间８ｈ，选用卧式化工泵２台（１用１备），潜水搅拌机１台，回转细格栅１台（栅隙５ｍｍ）；插片机废水集水调节池３，尺寸１１．５ｍ×９ｍ×６ｍ，停留时间５．２ｈ，选用卧式化工泵２台（１用１备），潜水搅拌机１台，回转细格栅１ 台（栅隙５ｍｍ）；金刚线切割液废水集水调节池４，尺 寸１５ｍ×５ｍ×５．５ｍ，停留时间２ｈ，选用气动隔膜泵５台（４用１备），潜水搅拌机２台；综合调节池，尺寸１８ｍ×１４ｍ×６．５ｍ，停留时间５．４ｈ，选用潜污泵３ 台（２用１备），潜水搅拌机４台。

                        ２．３．２ 混凝沉淀一体化设备

                        材质碳钢，含混凝反应池和沉淀池，每座设备的混凝反应池分３格，每格设置１台浆式搅拌机，第一格投加酸碱调节ｐＨ，第二格投加 ＰＡＣ，第三格投加ＰＡＭ。其中机加废水混凝沉淀一体化设备共２座，环氧防腐，混凝反应池每格尺寸１．５ｍ×１．５ｍ×３ｍ，沉淀池为辐流式沉淀池，表面负荷为０．８５ｍ３／（ｍ２·ｈ），每座设备选用气动隔膜排泥泵２台（１用１备）；原料清洗废水混凝沉淀一体化设备共２级，玻璃钢防腐，混凝反应池每格尺寸１．１ｍ×１．１ｍ×２ｍ，沉淀池为兰美拉沉淀池，表面负荷为２．２ｍ３／（ｍ２·ｈ），每座设备选用气动隔膜排泥泵２台（１用１备）。

                          ２．３．３ 混凝气浮一体化设备

                          材质碳钢，环氧防腐，含混凝反应池和气浮池，每座设备的混凝反应池分３格（同混凝沉淀一体化设备），气浮 池 溶 气 回 流 比 为５０％。其 中机 加 废 水混凝气浮一体化设备共１座，混凝反应池每格尺寸１．５ｍ×１．５ｍ×２．３ｍ，每 座设 备 选 用 气 动 隔 膜 排泥泵２台（１用１备）；插片机废水混凝气浮一体化设备共１座，混凝反应池每格尺寸 ２ｍ×１．５ｍ×２．６ｍ，每 座设 备 选 用 气 动 隔 膜 排 泥 泵２台（１用１ 备）；综合废水混凝气浮一体化设备共３座，混凝反应池每格尺寸２ｍ×１．５ｍ×２．６ｍ，每座设备选用气动隔膜排泥泵２台（１用１备）。

                          ２．３．４ 水解池

                           半地下 钢 筋 混 凝 土 结 构，分 为 ２ 格，每 格 尺 寸１４ｍ×１２ｍ×６．５ ｍ，停 留时 间８ｈ，池 内 壁 采 用 聚氨酯涂料防腐。选用１５０弹 性填 料９２４ｍ３，潜水 搅拌机４台。

                         ２．３．５ 沉淀池

                          半地下钢筋混凝土结构，辐流式沉淀池，共２座，尺寸Ｄ１４ｍ×４．５ｍ，表面负荷０．８５ｍ３／（ｍ２·ｈ），池内壁采用聚氨酯涂料防腐。每座选用气动隔膜排泥泵２台（１用１备）。

                          ２．３．６ 好氧池

                        半地下钢筋混凝土结构，共２座，尺寸２４．５ｍ×１４ｍ×７ｍ，停留时间１３ｈ，池内壁采用聚氨酯涂料防腐。采用蝶 式 射 流 曝 气 器 １０ 套，鼓 风 机 ３ 台（２ 用１备），循环水泵４台（２用２备）。

                          ２．３．７ ＭＢＲ池

                         半地下钢筋混凝土结构，共４座，尺寸１３ｍ×５ｍ×７ｍ，回 流比２５０％，池 内壁 采 用 聚 氨 酯 涂 料 防腐。每座选用 ＭＢＲ膜组件１２套，回流泵２台（１用 １备），抽吸泵２台（１用１备）。

                          ２．３．８ 含氟污泥储池

                         全地下钢筋混凝土结构，共１座，尺寸３．５ｍ×３．５ｍ×３ｍ，停 留时 间１２ｈ，池 内壁 采 用 玻 璃 钢 防腐。选用气动隔膜排泥泵２台（１用１备）。

                         ２．３．９ 污泥储池

                         全地下钢筋混凝土结构，共１座，尺寸１５ｍ×１２．６ｍ×５．５ｍ，停留时间３ｄ，池内壁采用玻璃钢防腐。选用气动隔膜排泥泵４台（３用１备）。

                          ２．３．１０ 加药系统

                           包括 Ｃａ（ＯＨ）２、ＣａＣｌ２、ＰＡＣ、阴 离子 ＰＡＭ、阳离子 ＰＡＭ、ＮａＯＨ、ＨＣｌ、ＮａＨ２ＰＯ４、草酸、次氯酸钠１０套加药系统。其 中 Ｃａ（ＯＨ）２ 溶药罐２个，有 效容积１５ｍ３，材质ＰＥ；ＣａＣｌ２ 储药罐１个，有效容积５ ｍ３，材质 ＰＥ；ＰＡＣ 溶 药罐１个，有 效 容 积５ｍ３，材 质 ＰＥ；阴 离 子 ＰＡＭ 自 动 加 药 系 统 ２ 套，材 质ＳＳ３０４；阳 离 子 ＰＡＭ 自 动 加 药 系 统 ２ 套，材 质ＳＳ３０４；ＨＣｌ储药罐１个，有效容积１０ｍ３，材质 ＰＥ； ＮａＯＨ 储药池１座，有效容积３１ｍ３，池内壁采用玻璃钢 防 腐；ＮａＨ２ＰＯ４ 溶 药 罐 １ 个，有 效 容 积 １．５ ｍ３，储药罐１个，有效容积５ｍ３，材质 ＰＥ；草酸溶药罐１个，有效容积１０ｍ３，材质 ＰＥ；次氯酸钠储药罐１个，有效容积５ｍ３，材质 ＰＥ。 

                        ３ 运行情况

                         污水处理站施工完成后，经过近１个 月 的 调 试及 试 运 行，系 统 运 转 情 况 良 好，设 备 运 行 正 常，ＣＯＤ、Ｆ－ 及 ＳＳ的 平均 去 除 率 分 别 达 到８３％、７８％和９８％，运行期出水水质见表３，可见出水指标全部达到《污水综合排放标准》（ＧＢ８９７８－１９９６）一级标准要求。

                       污水处理站工程固定投资为６４００万元，含土建工程费用、设备材料费用、工程安装费费用及其他费用。工程运行吨水电费１．４１元／ｍ３；吨水药 剂 费 用２．０４元／ｍ３；吨水自来水费０．１２元／ｍ３；污水处理厂定员８人，人均工资２５００元／月，吨水处理人工费用０．０８元／ｍ３；因此吨水处理运行费用为３．６５元／ｍ３。

                        ４ 结论

                        单晶硅生 产 废 水 ＳＳ 和 难 降 解 有 机 物 含 量 高，可生化性较差。根据废水水质特征，采用分类收集，单独处理的形式。预处理分别采用混凝沉淀、混 凝气浮、板框压滤机压滤等工艺，以降低后续生化系统的负荷，防止生化系统污泥活性下降；主体工艺采用“混凝气浮—水解酸化—好氧—ＭＢＲ”的技术路线，出水水质可 达 到《污 水 综 合 排 放 标 准》（ＧＢ８９７８－１９９６）一级标准要求。工程固定投资为６４００万元， 处理运行费用为３．６５元／ｍ３。

                         原标题：单 晶 硅生产废水处理工程实例

                         原作者：魏 霞