实现零排放的高效型电除硅系统及方法与流程

1.本发明涉及废水处理领域技术，尤其是指一种实现零排放的高效型电除硅系统及方法。


背景技术：

2.随着电子行业的进步和大规模的生产，二氧化硅作为主要原料，其生产、合金抛光、打磨行业、石英砂行业生产过程中，产生大量的含硅废水。例如在硅片的加工过程中，有高达50％
‑
52％的晶体硅以硅粉的形式损失掉了。含硅废水中的硅粉非常细，粒径在0 .1
‑
1毫米范围。原料石英砂、水玻璃经过反应形成废水中的硅，反应过程中新生态的二氧化硅最初处于晶质状态，形成真溶液，但可溶性的二氧化硅具有很大的聚合能力，可逐渐结合在一起形成典型的带负电的二氧化硅胶体溶液。水中胶体硅和可溶性硅之间可以相互转换，这些废水一般显碱性，且温度较高，废水中胶体硅易转换为可溶性硅，如果直接排放至自然水体中，随着ph和温度降低，二氧化硅成凝胶或絮状物沉出，形成白水，污染水体，堵塞水道。
3.废水中的可溶性硅是潜在的可利用资源。现有技术中，对于含硅废水的处理手段，一般是加入适当的絮凝添加剂，如聚合氯化铝、聚合fecl3、pp酰胺等，使其絮凝沉淀，然后分离沉淀。但使用絮凝添加剂的方法成本高、效率低、处理效果差等。或者采用混凝除硅、反渗透除硅、超滤除硅、离子交换除硅等，其中混凝除硅操作简便、流程简单、应用最为广泛。
4.但是，混凝硅是利用某些金属的氧化物或氢氧化物对硅的吸附或凝聚来达到除硅目的的一种物理化学方法，这是一种非深度除硅的方法，可分为镁剂除硅、铝盐除硅、铁盐除硅和石灰除硅。单一的混凝沉淀可去除60％的胶体硅，溶解硅去除率低，反应条件要求高，废水除硅效果较差，药剂投加量大且出水水质不稳定。
5.而反渗透除硅、超滤除硅、离子交换除硅等方法，都需要使用到相应功能的膜，随着设备运行时间的增加，即使添加阻垢剂，大量的可溶性硅也会在膜的孔上附着、聚集，随着搭桥效应的增加，最终导致膜孔堵塞、失效，增加了处理成本，无法适应大规模工业废水的稳定处理。
6.因此，有必要研究一种方案以解决上述问题。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种实现零排放的高效型电除硅系统及方法，其可实现零排的高效电除硅。
8.为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：一种实现零排放的高效型电除硅系统，包括有调节池、反应池、脉冲直流电场、曝气池、曝气装置以及沉淀池；该反应池的输入端连通调节池的输出端；该脉冲直流电场设置于反应池中，脉冲直流电场由多组电极板组成；该曝气池的输入端连通反应池的出液端；该曝气装置设置于曝气池中；该沉淀池的输入端连通曝气池的输出端。
9.作为一种优选方案，所述电极板排布呈上下两排。
10.作为一种优选方案，所述调节池的输入端位于调节池的一侧底部，反应池的输入端位于反应池的顶部，且反应池的输入端与调节池的输出端之间设置于提升泵。
11.作为一种优选方案，所述反应池的底部设置有排泥口。
12.一种实现零排放的高效型电除硅方法，采用前述实现零排放的高效型电除硅系统，包括有以下步骤：（1）将废水注入调节池中，并往调节池中投加部分盐酸作为电解质，并调节ph在3
‑
4之间，以便使反应池中电极板快速与废水发生氧化还原反应；（2）废水经过调节后，进入反应池中，脉冲直流电场开启，电解氧化开始，在脉冲直流电场将水中氯离子电解的作用下，废水中的各种污染物直接在电极板阳极失去电子而发生氧化反应，同时利用溶液中的电极电势较低的阴离子，利用这些活性物质把废水中的污染物氧化，使二氧化硅晶体的结构形态发生变化，絮凝沉淀：破键氧化后的重金属离子与铁极板析出的铁盐共沉析出，参与得到电子或失去电子的置换反应，主要是与水中的fe离子，最终以胶体形态带正电吸附二氧化硅，然后形成与fe的氢氧化物共沉析出；（3）接着反应池的出水进入曝气池中进行曝气，控制ph在9；（4）然后曝气池的出水进入沉淀池中，经沉淀后输出净水。
13.本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知：本发明系统结构极为简单，前端无需预处理，处理后废水直接曝气沉淀即可，运行成本低，运行中无需添加其它絮凝剂，替代传统化学法，如氧化镁ph过高，氢氧化镁堵膜，铝酸钠、氧化钙等，这些工艺能将硅降解部分但铝、钙都是污染反渗透的厉害杀手，且清洗非常困难，本发明方法弥补传统的化学法不足，大大的提高回用效率，真正满足零排放要求。
14.为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。
附图说明
15.图1是本发明之较佳实施例的结构示意图；图2是本发明之较佳实施例的反应原理示意图。
16.附图标识说明：10、调节池
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
20、反应池21、排泥口
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
30、脉冲直流电场31、电极板
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
40、曝气池50、曝气装置
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
60、沉淀池70、提升泵。
具体实施方式
17.请参照图1所示，其显示出了本发明之较佳实施例一种实现零排放的高效型电除硅系统的具体结构，包括有调节池10、反应池20、脉冲直流电场30、曝气池40、曝气装置50以及沉淀池60。
18.该反应池20的输入端连通调节池10的输出端；在本实施例中，所述调节池10的输
入端位于调节池10的一侧底部，反应池20的输入端位于反应池20的顶部，且反应池20的输入端与调节池10的输出端之间设置于提升泵70，所述反应池20的底部设置有排泥口21。
19.该脉冲直流电场30设置于反应池20中，脉冲直流电场30由多组电极板31组成；所述电极板31排布呈上下两排，各电极板分别连接正极电源或负极电源，电极板为铁板。
20.该曝气池40的输入端连通反应池20的出液端；该曝气装置50设置于曝气池40中；该沉淀池60的输入端连通曝气池40的输出端。
21.本发明还公开了一种实现零排放的高效型电除硅方法，采用前述一种实现零排放的高效型电除硅系统，包括有以下步骤：（1）将废水注入调节池10中，并往调节池10中投加部分盐酸作为电解质，并调节ph在3
‑
4之间，以便使反应池20中电极板31快速与废水发生氧化还原反应。
22.（2）废水经过调节后，进入反应池20中，脉冲直流电场30开启，电解氧化开始，在脉冲直流电场30将水中氯离子电解的作用下，废水中的各种污染物直接在电极板31阳极失去电子而发生氧化反应，同时利用溶液中的电极电势较低的阴离子，利用这些活性物质把废水中的污染物氧化，使二氧化硅晶体的结构形态发生变化，絮凝沉淀：破键氧化后的重金属离子与铁极板析出的铁盐共沉析出，参与得到电子或失去电子的置换反应，主要是与水中的fe离子，最终以胶体形态带正电吸附二氧化硅，然后形成与fe的氢氧化物共沉析出。具体的反应原理如图2所示，其中，+
㊉
和
㊀‑
为互换电极，去除污染物：还原性官能基、发色团、氧化性官能基、发色团、cod；ar：苯环族（芳香族化合物基）；r：链状基；fe（oh）2、fe（oh）3：自产胶凝剂；h2、o2：浮除动力来源；[o]：最强氧化剂；[h]：最强还原剂。
[0023]
（3）接着反应池20的出水进入曝气池40中进行曝气，控制ph在9，其无定型的氢氧化铁比其晶形的吸附效果更佳，理论上所消耗的电能可以处理任何当量的二氧化硅，最高可去除98%，满足后续反渗透要求。
[0024]
（4）然后曝气池40的出水进入沉淀池60中，经沉淀后输出净水。
[0025]
废水处理前和处理后的效果如下表所示：本发明的设计重点在于：本发明系统结构极为简单，前端无需预处理，处理后废水直接曝气沉淀即可，运行成本低，运行中无需添加其它絮凝剂，替代传统化学法，如氧化镁ph过高，氢氧化镁堵膜，铝酸钠、氧化钙等，这些工艺能将硅降解部分但铝、钙都是污染反渗透的厉害杀手，且清洗非常困难，本发明方法弥补传统的化学法不足，大大的提高回用效率，真正满足零排放要求。
[0026]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。