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南京一體化太陽能污水處理設施性能穩定

中藥材初加工是在藥材采收后，為防止霉爛變質，影響藥材質量和療效，而進行的初步加工，是后期炮制、制劑等環節的前處理階段。中藥材初加工一般包括藥材清洗、蒸煮、干燥等生產工序，同時各工序會排放相應的生產廢水，廢水中含有大量的泥砂，植物根莖表皮及懸浮物，藥材中水溶性浸出物等，屬于高濃度有機廢水，對其進行達標處理難度較大，是目前中藥廢水處理領域中亟需解決的難題之一。

目前，大多數中藥廢水處理工程是將中藥材初加工廢水與后續深加工（提取、濃縮、制劑等）廢水混合后進行處理，針對中藥材產地集中采收后的初加工廢水處理研究鮮有報道。白芍是我國常用大宗藥材，近年來市場需求量大，種植面積不斷擴大，藥材集中采收后的初加工規模亦有所提高，產生的初加工廢水也與日俱增，可見白芍初加工廢水對環境的污染不容忽視。因此，以亳州某產業園內白芍初加工廢水處理工程為例，從處理工藝、運行效果方面進行詳細介紹和分析，實踐證明該工程在中藥材初加工廢水處理中切實可行，具有良好的應用價值和社會效益。

1、工程概況

亳州某產業園內的白芍初加工包括清洗、蒸煮和脫皮工序，清洗廢水基本未受到有機物污染，主要含有大量的泥砂、植物根莖表皮及根須、懸浮物等；白芍蒸煮過程是連續的，目的是幫助白芍進行脫皮，其與脫皮廢水混合排放。蒸煮脫皮廢水含有白芍皮、白芍肉質顆粒、白芍浸出物等。廢水水質總體濁度大、呈淡紅色，水質水量波動大；含有大量的有機物和少量無機鹽類；BOD5/CODcr值較高，具有較強的可生化性。

該廢水處理工程設計進、出水水質見表1，對白芍初加工車間生產廢水進行分流處理，大部分清洗廢水排放至清洗廢水站；蒸煮和脫皮廢水混合后依次流經蒸煮脫皮廢水預處理、蒸煮脫皮廢水站。清洗廢水站日處理總量400m3/d，處理后繼續回用于白芍清洗工序；蒸煮脫皮廢水預處理階段日處理總量1600m3/d，經預處理后通過廠區污水管網排放至蒸煮脫皮廢水站，該股廢水要求出水水質達到《中藥類制藥工業水污染排放標準》（GB21906-2008）中污染物允許排放濃度的一級標準后外排。

3、主要工段設計說明

3.1 預處理

廢水由格柵去除大的漂浮物、懸浮物后，進入調節池，調節水量水質。廢水處理工程中，高濃有機廢水常采用氣浮法作為預處理，其原理是使水中產生大量的微氣泡，形成水、氣及被去除物的三相混合體，并在多種力的共同作用下，使污染物粘合體密度小于水而上浮到水面得以分離去除。

3.2 生化處理

生化處理是利用微生物的生命活動過程將廢水中的可溶性的有機物及部分不溶性的有機物有效地去除，使廢水得以凈化。其中，水解階段是大分子有機物水解為小分子有機物，以便進入微生物細胞內進一步降解。酸化階段是有機物降解的提速過程，因為它將水解后的小分子有機物進一步轉化為簡單的化合物并分泌到細胞外。A/O工藝中，缺氧段異養菌將污水中的淀懸浮污染物和可溶性有機物水解為有機酸，使大分子有機物分解為小分子有機物，不溶性的有機物轉化成可溶性有機物；好氧段，自養菌的硝化作用將NH3-N（NH4+）氧化為NO3-，通過回流控制返回至缺氧池，異氧菌的反硝化作用將NO3-還原為分子態氮（N2）。該工藝效率高，對污染物有較高的降解效率和去除效果，流程簡單、投資省、操作費用低，水質波動時仍能承受負荷沖擊。

3.3 生物除臭

微生物除臭技術的工作原理是微生物細胞對惡臭物質的吸附、吸收和降解功能，將惡臭物質吸附吸收后轉化為無毒害的CO2、H2O、H2SO4、HNO3等簡單無機物，其過程分為三步：臭氣同水接觸并溶解到水中；水溶液中的惡臭成分被微生物吸附、吸收，惡臭成分從水中轉移至微生物體內；進入微生物細胞的惡臭成分作為營養物質為微生物所分解、利用，從而使污染物得以去除。

4、主要構筑物及設備

4.1 預處理單元

粗格柵，1臺，規格L×B×H：6.0×6.0×2.0m，碳鋼防腐處理，定期人工清理。沉淀、厭氧預處理池，1座，規格L×B×H：6.0×5.5×3.0m，土建/鋼砼結構，停留時間9h。污水提升泵QW18-1.5-2.2，2臺。渣液分離氣浮一體化設備（含集泥斗、集水斗），3.0×2.35×3.0m主材質玻璃鋼（底板厚度10mm、周邊板厚8mm、內部隔板厚度8mm）瀝青防腐，處理量8噸/h，含溶氣釋放器8套。

4.2 水解酸化+A/O好氧生化池

水解酸化池1座，土建/鋼砼地上結構，8.0m×6.0m×3.0m，有效容積144m3，停留時間18h。水解酸化池鋼制填料支架，Φ12的鋼筋+L63角鐵材質（刷防腐漆）。A/O好氧生化池1座，土建/鋼砼結構，8.0m×5.0m×4.5m，有效容積180m3，停留時間20h。生化池鋼制填料支架Φ12的鋼筋+L63角鐵材質（刷防腐漆）；厭氧生物模塊填料，Φ100柔性纖維填料，L=2m，78m3；好氧生物模塊填料，Φ100柔性纖維填料，L=2m，101m3；羅茨鼓風機，2臺，4KW、3.3m3/min。

4.3 生物洗滌除臭單元

項目采用生物洗滌除臭系統對設備間及好氧池產生臭氣進行除臭處理。具體如下：通過收集風管將好氧池的臭氣收集后入噴淋緩沖裝置加濕后，再進入后續生物洗滌除臭裝置經生物除臭處理后達標排放，設計處理量為2000m3/小時，除臭塔由懷化市康宇環保科技有限公司自行設計并加工，除臭塔出口Φ1600，含引風機、循環泵2臺、φ200引風管1節。

經過長時間的研究及發展，形成了三種主要的多晶硅的制備方法，分別是改良西門子法、硅烷法和冶金法。改良西門子法主要通過工業硅和鹽酸的反應以及一系列的物質轉換過程產生多晶硅，該法可實現廢氣循環利用。硅烷法所生產出來的多晶硅相對于前一種方法純度更高，于此同時，借助設備結構優勢，多晶硅可以以較低的分解溫度被生產出來，從而貫徹綠色化學的理念，實現低能耗生產。但與此同時，如何提高其生產安全性是技術人員面臨的一道難題。冶金法主要用于太陽能光伏發電產業中制作多晶硅，從而進一步生產出薄膜等新型材料，因其具有成本低、能耗低、產出率高等特點，受到廣泛應用。

多晶硅生產過程的鹽類廢水的處理也是各化工企業貫徹綠色化學理念的重要一環。多晶硅材料的生產中主要產生廢氣及原料殘液兩種污染物。其中廢氣中主要包含氫氣、氧氣、氯化氫等易燃易爆或有毒的成分。而殘液的主要成分是微量硅粉和氯化烷。在處理的過程中通常會用稀氫氧化鈉溶液對廢氣及殘液的淋洗使其中含有的氯硅烷和少量氯化氫成分全部水解中和，形成無害的氯化鈉及硅膠。產生的硅膠最終會通過壓濾機進行固液分離，這個過程中產生的廢水即為鹽類廢水，具有較大的酸性，須經過酸堿中和、蒸發結晶等步驟將其中的鹽類提取出來，從而實現廢物的回收利用。蒸發器在蒸發結晶的過程中起到了關鍵作用。

二、多晶硅生產中蒸發器在鹽類廢水處理中的運用

（1）薄膜蒸發器工作原理及其工藝流程

薄膜蒸發器是需要在真空的條件下進行蒸發操作的一類蒸發器。真空環境使得加入的物料的沸點可以迅速降低，因此多晶硅鹽類廢水的處理過程可以在低溫條件下實現。蒸發器的內部由蒸發器、氣液分離器、預熱器等部件組成，其主要的工作原理是通過刮膜裝置的不斷旋轉使多晶硅鹽類廢水的物質形成厚度均勻的液膜并以較高的流速向下流動，流入設備底部被排出；而低沸點的組分則被蒸汽加熱后進入大氣。這個過程中刮膜器的泵送作用有效降低了蒸發器中的熱阻，系統的總傳熱系數隨之提高，使蒸發強度大大增強。在三類蒸發器中，薄膜蒸發器使用的是升膜式列管換熱器，可以滿足制藥、食品及化工等行業的生產或廢氣廢水等的處理需求，適合熱敏物質的蒸發。

薄膜蒸發器處理多晶硅生產過程中產生的鹽類廢水的具體工藝流程如下：

鹽類廢水通過進料泵進入到薄膜蒸發器的預熱器中加熱，隨后被送入蒸發器中，在其中循環蒸發至氯化鈉含量僅剩45%時，通過循環泵管道進入結晶儲槽進行冷卻結晶環節。該環節完成后物料將會進入到板框壓濾機中進行固液分離操作，隨后母液將流入設備底部的收集槽中進行回收，部分母液則會流入氯化鈉反應槽中進行重復利用，而產生的氯化鈉晶體則會由專門的運輸通道將其運送至統一地點進行存放、清運。

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（2）三效蒸發器工作原理及其工藝流程

三效蒸發器在物質的提取濃縮提取方面起著關鍵的作用，是一種比較常見的多效蒸發器，常用于在化工生產、食品加工、輕工等領域。三效蒸發器由三個蒸發器組成采用串聯的方式將鹽類廢水逐級分發，最終實現固液分離。其工作原理及工藝流程如下：廢水在一效加熱器中進行預加熱，通過連接管道進入蒸發室，借助內部的巨大壓力，將廢水加熱至其沸點，而后蒸發。廢水蒸汽進入到蒸發系統的二效蒸發器中，作為加熱源再次將流入的廢水蒸發。在第三個蒸發器中也是如此。系統負壓作用于連接三個蒸發器的平衡管中，多晶硅生產中產生的鹽類廢水由此能夠在三個蒸發器中循環流動，不斷將其蒸發直至溶液中的鹽類含量達到飽和狀態，此時廢水中的鹽分就會形成結晶從溶液表面析出，進入到集鹽室進行回收，實現鹽類廢水的固液分離。三效蒸發器中多余的蒸汽在負壓的推動作用下會進入到冷凝系統中迅速冷凝為液態，回收至用水池中，實現循環利用。

（3）四效蒸發器工作原理及其工藝流程

四效蒸發器是多效降膜蒸發器中的一個分類，適用于低溫連續式蒸發濃縮過程。對具有熱敏性、粘滯性以及發泡性的物體蒸發效果優良。四效蒸發器也是采用串聯的方式將四個蒸發器進行連接，使多晶硅鹽類廢水能夠進行循環蒸發，從而達到分離目的。四效蒸發器的工作原理與前兩個蒸發器既有相似之處，也有其的特點。在對廢水進行蒸發的過程中，廢水首先經過蒸發器頂部的分配裝置從而被均勻送入各蒸發管中。由于重力的作用，廢水沿著管壁向下流動，逐漸在列管內壁形成液膜，隨后，內管中的液膜與流經外管的蒸汽不斷進行熱交換，從而使液膜逐漸形成蒸汽，從而使廢水中的溶質濃度增大，飽和后析出，完成固液分離過程。四效蒸發器的性能比三效蒸發器上了一個臺階，能更好的滿足相關行業中的生產需要，具有傳熱效率高、低能耗等優勢，且能對廢水進行快速加熱，提高了多晶硅鹽類廢水的處理效率。四效蒸發器中配備的CIP清洗系統可實現機器的自動清洗，并且隨著科技的不斷進步，操作過程自動化也成了現實，減少了生產過程及廢物處理過程的人工參與度，大大提高了化工生產的安全性。