公布日：2023.09.29
申请日：2023.08.31
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/24(2023.01)N;C02F1/78(2023.01)N;C02F1/72(2023.01)N;C02F1/66(2023.01)N;C02F1/00(2023.01)N;C02F3/12(2023.01)N
摘要
本发明涉及一种硅片切割液废水的处理系统及方法和应用，所述处理系统包括依次连接的一级臭氧装置、一级好氧装置、二沉池、二级臭氧装置、二级好氧装置和三沉池。本发明提供的处理系统和方法能够利用臭氧‑生化组合实现对硅切片废水的处理，且处理方法简单，处理系统产地面积小，污泥产生量小，处理成本低，并且处理后的废水完全能够满足排放标准。
权利要求书
1.一种硅片切割液废水处理系统，其特征在于，所述处理系统包括依次连接的一级臭氧装置、一级好氧装置、二沉池、二级臭氧装置、二级好氧装置和三沉池；所述一级好氧装置和所述二级好氧装置中均含有活性污泥；所述一级臭氧装置和所述二级臭氧装置均包括臭氧气浮区和臭氧催化氧化区；所述臭氧气浮区用于对废水进行气浮处理，所述臭氧催化氧化区用于对废水进行氧化处理；在所述一级臭氧装置和所述二级臭氧装置中，臭氧的进气口均设置于所述臭氧催化氧化区，臭氧由所述臭氧催化氧化区通入，然后进入所述臭氧气浮区；所述处理系统还包括浮渣收集装置，所述浮渣收集装置与所述臭氧气浮区相连，用于收集一级臭氧装置中产生的气浮浮渣；所述处理系统还包括污泥浓缩装置，所述污泥浓缩装置与所述二沉池、所述二级臭氧装置和所述三沉池相连；所述处理系统还包括第一回流管道和第二回流管道，所述第一回流管道连接所述二沉池和所述一级好氧装置，所述第二回流管道连接所述三沉池和所述二级好氧装置。
2.一种利用权利要求1所述的处理系统处理硅片切割液废水的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：（1）待处理废水进入所述一级臭氧装置中的臭氧气浮区进行气浮处理，浮渣通过浮渣收集装置进行收集处理；（2）气浮处理后的废水进入所述一级臭氧装置中的臭氧催化氧化区进行氧化预处理，同时，在所述一级臭氧装置中的臭氧催化氧化区中引入过氧化氢，并加入氢氧化物调节溶液pH值为7-8.5；（3）氧化预处理后的废水进入所述一级好氧装置，与其中含有的活性污泥进行第一次生化处理；（4）第一次生化处理后的废水进入所述二沉池进行沉淀，部分沉淀污泥通过第一回流管道回流至所述一级好氧装置中，剩余部分沉淀污泥流入所述污泥浓缩装置进行后处理；（5）二沉池中的上清液进入所述二级臭氧装置中的臭氧气浮区进行气浮处理，污泥浮渣流入所述污泥浓缩装置进行后处理；（6）二级臭氧装置中气浮处理后的废水进入所述二级臭氧装置中的臭氧催化氧化区进行氧化处理，同时，在所述二级臭氧装置中的臭氧催化氧化区中引入过氧化氢，并加入氢氧化物调节溶液pH值为7-8.5；（7）氧化处理后的废水进入所述二级好氧装置，与其中含有的活性污泥进行第二次生化处理；（8）第二次生化处理后的废水进入所述三沉池进行沉淀，部分沉淀污泥通过第二回流管道回流至所述二级好氧装置中，剩余部分沉淀污泥流入所述污泥浓缩装置进行后处理；（9）三沉池中的上清液检测达标，进行排放。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述方法中，引入的臭氧总量为设计COD去除量的1.2-3倍；和/或，在所述步骤（2）和（6）中，引入的过氧化氢与臭氧的体积比各自独立地选自(0.3-0.8):1。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述方法中，所述废水在所述一级臭氧装置和二级臭氧装置中的停留时间各自独立地选自15-45min；和/或，在所述方法中，所述废水在所述一级好氧装置和二级好氧装置中的停留时间各自独立地选自10-24h。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步骤（3）中，所述氧化预处理后的废水的ORP值为280-350mV；和/或，在所述步骤（3）中，所述第一次生化处理的DO值为2-6mg/L；和/或，在所述步骤（7）中，所述氧化处理后的废水的ORP值为280-350mV；和/或，在所述步骤（7）中，所述第二次生化处理的DO值为2-6mg/L。
6.权利要求1所述的处理系统或权利要求2-5中任一项所述的方法在处理光伏硅片切割液废水中的应用。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种硅片切割液废水的处理系统及方法和应用。本发明提供的处理系统和方法能够利用臭氧-生化组合实现对硅切片废水的处理，且处理方法简单，处理系统产地面积小，污泥产生量小，处理成本低，并且处理后的废水完全能够满足排放标准。
第一方面，本发明提供了一种硅片切割液废水处理系统，所述处理系统包括依次连接的一级臭氧装置、一级好氧装置、二沉池、二级臭氧装置、二级好氧装置和三沉池。
由于硅片切割液废水中含有大量复杂的有机成分，且悬浮物浓度高，因此，其属于高难度难降解的有机废水，若仅采用单一的废水处理工艺，则处理效率低，且大多数有机物无法降解，难以实现排放标准。而本发明提供的硅片切割液废水处理系统能够通过采用臭氧-生化组合工艺的方式，使处理后的硅片切割液废水满足排放标准，具体而言：
当待处理废水通入本发明提供的处理系统后，在臭氧装置中，先利用臭氧气浮除去微米级硅粉及氧化硅颗粒等悬浮物，同时臭氧还可以对大分子的有机物进行降解；而后在好氧装置中，利用好氧微生物等对降解后的有机物进行进一步降解，最后再次通过臭氧-生化组合的方法处理，完全能够确保废水达到排放的标准。
作为本发明的一种优选技术方案，所述一级好氧装置和所述二级好氧装置中均含有活性污泥。
作为本发明的一种优选技术方案，所述一级臭氧装置和所述二级臭氧装置均包括臭氧气浮区和臭氧催化氧化区；所述臭氧气浮区用于对废水进行气浮处理，所述臭氧催化氧化区用于对废水进行氧化处理。
本发明所述的臭氧装置和好氧装置均可以采用目前现有的装置进行组合即可，本发明提供的污水处理系统无需额外增加占地面积和体积，占地面积小，处理成本低。
作为本发明的一种优选技术方案，所述处理系统还包括浮渣收集装置，所述浮渣收集装置与所述臭氧气浮区相连，用于收集一级臭氧装置中产生的气浮浮渣。
作为本发明的一种优选技术方案，所述处理系统还包括污泥浓缩装置，所述污泥浓缩装置与所述二沉池、所述二级臭氧装置和所述三沉池相连。
作为本发明的一种优选技术方案，所述处理系统还包括第一回流管道和第二回流管道，所述第一回流管道连接所述二沉池和所述一级好氧装置，所述第二回流管道连接所述三沉池和所述二级好氧装置。
通过设置回流装置，能够保证好氧装置中的污泥量，维持曝气池内的污泥浓度，进而保证生化反应的持续进行，且此种操作还能够保证污泥的产生量小，降低处理成本。
作为本发明的一种优选技术方案，一级臭氧装置和二级臭氧装置中均还包括了pH变送器、臭氧浓度计、ORP变送器、过氧化氢计量泵、进水流量计连接PLC自控装置等，一方面能够实现对处理过程的监控，另一方面能够实现自动化控制。其中：ORP为氧化还原电位，通过臭氧装置出水的ORP值，判断出水中的臭氧或过氧化氢残余量，通过PLC控制过氧化氢加药量，避免影响后续生化作用。
作为本发明的一种优选技术方案，一级好氧装置和二级好氧装置中，均设置有曝气装置，需投加维持微生物所需微量元素，利用微生物消化分解经臭氧氧化分解后的有机物，去除COD，和吸附部分硅粉、碳化硅颗粒。
第二方面，本发明提供了一种利用第一方面所述的处理系统处理硅片切割液废水的方法，所述方法包括如下步骤：
待处理废水进入一级臭氧装置中依次进行气浮处理和氧化预处理，然后进入一级好氧装置中进行生化处理，最后进入二沉池进行沉淀；
二沉池中的上清液进入二级臭氧装置，经过臭氧-过氧化氢处理后，进入二级好氧装置中进行第二次生化处理，最后通过三沉池排放上清液。
作为本发明的一种优选技术方案，所述方法包括如下步骤：
（1）待处理废水进入所述一级臭氧装置中的臭氧气浮区进行气浮处理，浮渣通过浮渣收集装置进行收集处理；
（2）气浮处理后的废水进入所述一级臭氧装置中的臭氧催化氧化区进行氧化预处理，同时，在所述一级臭氧装置中的臭氧催化氧化区中引入过氧化氢，并加入氢氧化物调节溶液pH值为7-8.5，例如7.5、7.8、8.0、8.2等；
（3）氧化预处理后的废水进入所述一级好氧装置，与其中含有的活性污泥进行第一次生化处理；
（4）第一次生化处理后的废水进入所述二沉池进行沉淀，部分沉淀污泥通过第一回流管道回流至所述一级好氧装置中，剩余部分沉淀污泥流入所述污泥浓缩装置进行后处理；
（5）二沉池中的上清液进入所述二级臭氧装置中的臭氧气浮区进行气浮处理，污泥浮渣流入所述污泥浓缩装置进行后处理；
（6）二级臭氧装置中气浮处理后的废水进入所述二级臭氧装置中的臭氧催化氧化区进行氧化处理，同时，在所述二级臭氧装置中的臭氧催化氧化区中引入过氧化氢，并加入氢氧化物调节溶液pH值为7-8.5，例如7.5、7.8、8.0、8.2等；
（7）氧化处理后的废水进入所述二级好氧装置，与其中含有的活性污泥进行第二次生化处理；
（8）第二次生化处理后的废水进入所述三沉池进行沉淀，部分沉淀污泥通过第二回流管道回流至所述二级好氧装置中，剩余部分沉淀污泥流入所述污泥浓缩装置进行后处理；
（9）三沉池中的上清液检测达标，进行排放。
在本发明提供的利用上述系统处理废水的方法中，待处理的切割液废水先气浮后氧化，此种操作能够避免在氧化过程中添加氢氧化钠调节pH值，反而会导致硅粉溶解，增加水中硅酸盐含量的不良后果；同时，由于气浮处理需要的臭氧较少，因此，将臭氧的进气口设置在臭氧催化氧化区，既能够保证氧化分解的充分进行，同时残余的臭氧尾气还能够进行臭氧气浮，除去大部分的微米级硅粉及氧化硅颗粒等悬浮物，而除去的悬浮物还可以利用浮渣收集槽进行收集，进一步回收利用。
在臭氧催化氧化区中，由于废水偏酸性，且氧化过程不断产酸，会导致废水的pH降低，进而影响臭氧氧化分解效率，因此，在利用臭氧进行有机物的氧化分解过程中，需要投加一定量的氢氧化钠调节pH值。
作为本发明的一种优选技术方案，在所述方法中，引入的臭氧总量为设计COD去除量的1.2-3倍，例如1.5倍、1.6倍、1.8倍、2.0倍、2.2倍、2.5倍、2.8倍等。
作为本发明的一种优选技术方案，在所述步骤（2）和（6）中，引入的过氧化氢与臭氧的体积比各自独立地选自(0.3-0.8):1，例如0.4:1、0.5:1、0.6:1、0.7:1等，所述臭氧指的是投加的臭氧总量。
作为本发明的一种优选技术方案，在所述方法中，所述废水在所述一级臭氧装置和二级臭氧装置中的停留时间各自独立地选自15-45min，例如20min、25min、30min、35min、40min等。
作为本发明的一种优选技术方案，在所述方法中，所述废水在所述一级好氧装置和二级好氧装置中的停留时间各自独立地选自10-24h，例如12h、15h、18h、20h、22h等。
为了避免臭氧或过氧化氢的残余量对后续的生化反应造成影响，因此，本发明通过ORP变送器（臭氧装置中包括）来监控臭氧或过氧化氢的残余量，同样也能够避免臭氧或过氧化氢的浪费。
作为本发明的一种优选技术方案，在所述步骤（3）中，所述氧化预处理后的废水的ORP值为280-350mV，例如290mV、300mV、310mV、320mV、330mV、340mV等。
作为本发明的一种优选技术方案，在所述步骤（3）中，所述第一次生化处理的DO值为2-6mg/L，例如3mg/L、4mg/L、5mg/L等。
作为本发明的一种优选技术方案，在所述步骤（7）中，所述氧化处理后的废水的ORP值为280-350mV，例如290mV、300mV、310mV、320mV、330mV、340mV等。
和/或，在所述步骤（7）中，所述第二次生化处理的DO值为2-6mg/L。
第三方面，本发明提供了第一方面所述的处理系统或第二方面所述的方法在处理光伏硅片切割液废水中的应用。
本发明实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本发明提供的处理系统和方法能够利用臭氧-生化组合实现对硅切片废水的处理，且处理方法简单，处理系统产地面积小，污泥产生量小，处理成本低，并且处理后的废水完全能够满足排放标准。
（发明人：黎泽华;张立言;朱希坤;刘牡;孙凯;韩慧铭;苏英强;段梦缘;刘亚顺）