公布日：2023.09.29
申請日：2023.08.31
分類號：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
本發明涉及一種硅片切割液廢水的處理系統及方法和應用，所述處理系統包括依次連接的一級臭氧裝置、一級好氧裝置、二沉池、二級臭氧裝置、二級好氧裝置和三沉池。本發明提供的處理系統和方法能夠利用臭氧‑生化組合實現對硅切片廢水的處理，且處理方法簡單，處理系統產地面積小，污泥產生量小，處理成本低，并且處理后的廢水完全能夠滿足排放標準。
權利要求書
1.一種硅片切割液廢水處理系統，其特征在于，所述處理系統包括依次連接的一級臭氧裝置、一級好氧裝置、二沉池、二級臭氧裝置、二級好氧裝置和三沉池；所述一級好氧裝置和所述二級好氧裝置中均含有活性污泥；所述一級臭氧裝置和所述二級臭氧裝置均包括臭氧氣浮區和臭氧催化氧化區；所述臭氧氣浮區用于對廢水進行氣浮處理，所述臭氧催化氧化區用于對廢水進行氧化處理；在所述一級臭氧裝置和所述二級臭氧裝置中，臭氧的進氣口均設置于所述臭氧催化氧化區，臭氧由所述臭氧催化氧化區通入，然后進入所述臭氧氣浮區；所述處理系統還包括浮渣收集裝置，所述浮渣收集裝置與所述臭氧氣浮區相連，用于收集一級臭氧裝置中產生的氣浮浮渣；所述處理系統還包括污泥濃縮裝置，所述污泥濃縮裝置與所述二沉池、所述二級臭氧裝置和所述三沉池相連；所述處理系統還包括第一回流管道和第二回流管道，所述第一回流管道連接所述二沉池和所述一級好氧裝置，所述第二回流管道連接所述三沉池和所述二級好氧裝置。
2.一種利用權利要求1所述的處理系統處理硅片切割液廢水的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：（1）待處理廢水進入所述一級臭氧裝置中的臭氧氣浮區進行氣浮處理，浮渣通過浮渣收集裝置進行收集處理；（2）氣浮處理后的廢水進入所述一級臭氧裝置中的臭氧催化氧化區進行氧化預處理，同時，在所述一級臭氧裝置中的臭氧催化氧化區中引入過氧化氫，并加入氫氧化物調節溶液pH值為7-8.5；（3）氧化預處理后的廢水進入所述一級好氧裝置，與其中含有的活性污泥進行第一次生化處理；（4）第一次生化處理后的廢水進入所述二沉池進行沉淀，部分沉淀污泥通過第一回流管道回流至所述一級好氧裝置中，剩余部分沉淀污泥流入所述污泥濃縮裝置進行后處理；（5）二沉池中的上清液進入所述二級臭氧裝置中的臭氧氣浮區進行氣浮處理，污泥浮渣流入所述污泥濃縮裝置進行后處理；（6）二級臭氧裝置中氣浮處理后的廢水進入所述二級臭氧裝置中的臭氧催化氧化區進行氧化處理，同時，在所述二級臭氧裝置中的臭氧催化氧化區中引入過氧化氫，并加入氫氧化物調節溶液pH值為7-8.5；（7）氧化處理后的廢水進入所述二級好氧裝置，與其中含有的活性污泥進行第二次生化處理；（8）第二次生化處理后的廢水進入所述三沉池進行沉淀，部分沉淀污泥通過第二回流管道回流至所述二級好氧裝置中，剩余部分沉淀污泥流入所述污泥濃縮裝置進行后處理；（9）三沉池中的上清液檢測達標，進行排放。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，在所述方法中，引入的臭氧總量為設計COD去除量的1.2-3倍；和/或，在所述步驟（2）和（6）中，引入的過氧化氫與臭氧的體積比各自獨立地選自(0.3-0.8):1。
4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，在所述方法中，所述廢水在所述一級臭氧裝置和二級臭氧裝置中的停留時間各自獨立地選自15-45min；和/或，在所述方法中，所述廢水在所述一級好氧裝置和二級好氧裝置中的停留時間各自獨立地選自10-24h。
5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步驟（3）中，所述氧化預處理后的廢水的ORP值為280-350mV；和/或，在所述步驟（3）中，所述第一次生化處理的DO值為2-6mg/L；和/或，在所述步驟（7）中，所述氧化處理后的廢水的ORP值為280-350mV；和/或，在所述步驟（7）中，所述第二次生化處理的DO值為2-6mg/L。
6.權利要求1所述的處理系統或權利要求2-5中任一項所述的方法在處理光伏硅片切割液廢水中的應用。
發明內容
為了解決上述技術問題，本發明提供了一種硅片切割液廢水的處理系統及方法和應用。本發明提供的處理系統和方法能夠利用臭氧-生化組合實現對硅切片廢水的處理，且處理方法簡單，處理系統產地面積小，污泥產生量小，處理成本低，并且處理后的廢水完全能夠滿足排放標準。
第一方面，本發明提供了一種硅片切割液廢水處理系統，所述處理系統包括依次連接的一級臭氧裝置、一級好氧裝置、二沉池、二級臭氧裝置、二級好氧裝置和三沉池。
由于硅片切割液廢水中含有大量復雜的有機成分，且懸浮物濃度高，因此，其屬于高難度難降解的有機廢水，若僅采用單一的廢水處理工藝，則處理效率低，且大多數有機物無法降解，難以實現排放標準。而本發明提供的硅片切割液廢水處理系統能夠通過采用臭氧-生化組合工藝的方式，使處理后的硅片切割液廢水滿足排放標準，具體而言：
當待處理廢水通入本發明提供的處理系統后，在臭氧裝置中，先利用臭氧氣浮除去微米級硅粉及氧化硅顆粒等懸浮物，同時臭氧還可以對大分子的有機物進行降解；而后在好氧裝置中，利用好氧微生物等對降解后的有機物進行進一步降解，最后再次通過臭氧-生化組合的方法處理，完全能夠確保廢水達到排放的標準。
作為本發明的一種優選技術方案，所述一級好氧裝置和所述二級好氧裝置中均含有活性污泥。
作為本發明的一種優選技術方案，所述一級臭氧裝置和所述二級臭氧裝置均包括臭氧氣浮區和臭氧催化氧化區；所述臭氧氣浮區用于對廢水進行氣浮處理，所述臭氧催化氧化區用于對廢水進行氧化處理。
本發明所述的臭氧裝置和好氧裝置均可以采用目前現有的裝置進行組合即可，本發明提供的污水處理系統無需額外增加占地面積和體積，占地面積小，處理成本低。
作為本發明的一種優選技術方案，所述處理系統還包括浮渣收集裝置，所述浮渣收集裝置與所述臭氧氣浮區相連，用于收集一級臭氧裝置中產生的氣浮浮渣。
作為本發明的一種優選技術方案，所述處理系統還包括污泥濃縮裝置，所述污泥濃縮裝置與所述二沉池、所述二級臭氧裝置和所述三沉池相連。
作為本發明的一種優選技術方案，所述處理系統還包括第一回流管道和第二回流管道，所述第一回流管道連接所述二沉池和所述一級好氧裝置，所述第二回流管道連接所述三沉池和所述二級好氧裝置。
通過設置回流裝置，能夠保證好氧裝置中的污泥量，維持曝氣池內的污泥濃度，進而保證生化反應的持續進行，且此種操作還能夠保證污泥的產生量小，降低處理成本。
作為本發明的一種優選技術方案，一級臭氧裝置和二級臭氧裝置中均還包括了pH變送器、臭氧濃度計、ORP變送器、過氧化氫計量泵、進水流量計連接PLC自控裝置等，一方面能夠實現對處理過程的監控，另一方面能夠實現自動化控制。其中：ORP為氧化還原電位，通過臭氧裝置出水的ORP值，判斷出水中的臭氧或過氧化氫殘余量，通過PLC控制過氧化氫加藥量，避免影響后續生化作用。
作為本發明的一種優選技術方案，一級好氧裝置和二級好氧裝置中，均設置有曝氣裝置，需投加維持微生物所需微量元素，利用微生物消化分解經臭氧氧化分解后的有機物，去除COD，和吸附部分硅粉、碳化硅顆粒。
第二方面，本發明提供了一種利用第一方面所述的處理系統處理硅片切割液廢水的方法，所述方法包括如下步驟：
待處理廢水進入一級臭氧裝置中依次進行氣浮處理和氧化預處理，然后進入一級好氧裝置中進行生化處理，最后進入二沉池進行沉淀；
二沉池中的上清液進入二級臭氧裝置，經過臭氧-過氧化氫處理后，進入二級好氧裝置中進行第二次生化處理，最后通過三沉池排放上清液。
作為本發明的一種優選技術方案，所述方法包括如下步驟：
（1）待處理廢水進入所述一級臭氧裝置中的臭氧氣浮區進行氣浮處理，浮渣通過浮渣收集裝置進行收集處理；
（2）氣浮處理后的廢水進入所述一級臭氧裝置中的臭氧催化氧化區進行氧化預處理，同時，在所述一級臭氧裝置中的臭氧催化氧化區中引入過氧化氫，并加入氫氧化物調節溶液pH值為7-8.5，例如7.5、7.8、8.0、8.2等；
（3）氧化預處理后的廢水進入所述一級好氧裝置，與其中含有的活性污泥進行第一次生化處理；
（4）第一次生化處理后的廢水進入所述二沉池進行沉淀，部分沉淀污泥通過第一回流管道回流至所述一級好氧裝置中，剩余部分沉淀污泥流入所述污泥濃縮裝置進行后處理；
（5）二沉池中的上清液進入所述二級臭氧裝置中的臭氧氣浮區進行氣浮處理，污泥浮渣流入所述污泥濃縮裝置進行后處理；
（6）二級臭氧裝置中氣浮處理后的廢水進入所述二級臭氧裝置中的臭氧催化氧化區進行氧化處理，同時，在所述二級臭氧裝置中的臭氧催化氧化區中引入過氧化氫，并加入氫氧化物調節溶液pH值為7-8.5，例如7.5、7.8、8.0、8.2等；
（7）氧化處理后的廢水進入所述二級好氧裝置，與其中含有的活性污泥進行第二次生化處理；
（8）第二次生化處理后的廢水進入所述三沉池進行沉淀，部分沉淀污泥通過第二回流管道回流至所述二級好氧裝置中，剩余部分沉淀污泥流入所述污泥濃縮裝置進行后處理；
（9）三沉池中的上清液檢測達標，進行排放。
在本發明提供的利用上述系統處理廢水的方法中，待處理的切割液廢水先氣浮后氧化，此種操作能夠避免在氧化過程中添加氫氧化鈉調節pH值，反而會導致硅粉溶解，增加水中硅酸鹽含量的不良后果；同時，由于氣浮處理需要的臭氧較少，因此，將臭氧的進氣口設置在臭氧催化氧化區，既能夠保證氧化分解的充分進行，同時殘余的臭氧尾氣還能夠進行臭氧氣浮，除去大部分的微米級硅粉及氧化硅顆粒等懸浮物，而除去的懸浮物還可以利用浮渣收集槽進行收集，進一步回收利用。
在臭氧催化氧化區中，由于廢水偏酸性，且氧化過程不斷產酸，會導致廢水的pH降低，進而影響臭氧氧化分解效率，因此，在利用臭氧進行有機物的氧化分解過程中，需要投加一定量的氫氧化鈉調節pH值。
作為本發明的一種優選技術方案，在所述方法中，引入的臭氧總量為設計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。
作為本發明的一種優選技術方案，在所述步驟（2）和（6）中，引入的過氧化氫與臭氧的體積比各自獨立地選自(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總量。
作為本發明的一種優選技術方案，在所述方法中，所述廢水在所述一級臭氧裝置和二級臭氧裝置中的停留時間各自獨立地選自15-45min，例如20min、25min、30min、35min、40min等。
作為本發明的一種優選技術方案，在所述方法中，所述廢水在所述一級好氧裝置和二級好氧裝置中的停留時間各自獨立地選自10-24h，例如12h、15h、18h、20h、22h等。
為了避免臭氧或過氧化氫的殘余量對后續的生化反應造成影響，因此，本發明通過ORP變送器（臭氧裝置中包括）來監控臭氧或過氧化氫的殘余量，同樣也能夠避免臭氧或過氧化氫的浪費。
作為本發明的一種優選技術方案，在所述步驟（3）中，所述氧化預處理后的廢水的ORP值為280-350mV，例如290mV、300mV、310mV、320mV、330mV、340mV等。
作為本發明的一種優選技術方案，在所述步驟（3）中，所述第一次生化處理的DO值為2-6mg/L，例如3mg/L、4mg/L、5mg/L等。
作為本發明的一種優選技術方案，在所述步驟（7）中，所述氧化處理后的廢水的ORP值為280-350mV，例如290mV、300mV、310mV、320mV、330mV、340mV等。
和/或，在所述步驟（7）中，所述第二次生化處理的DO值為2-6mg/L。
第三方面，本發明提供了第一方面所述的處理系統或第二方面所述的方法在處理光伏硅片切割液廢水中的應用。
本發明實施例提供的技術方案與現有技術相比具有如下優點：
本發明提供的處理系統和方法能夠利用臭氧-生化組合實現對硅切片廢水的處理，且處理方法簡單，處理系統產地面積小，污泥產生量小，處理成本低，并且處理后的廢水完全能夠滿足排放標準。
（發明人：黎澤華;張立言;朱希坤;劉牡;孫凱;韓慧銘;蘇英強;段夢緣;劉亞順）
