一种硅微粉生产废水的絮凝沉降与回用方法与流程

本发明涉及硅微粉湿法加工废水处理与循环水回用，尤其涉及一种硅微粉生产废水的絮凝沉降与回用方法。

背景技术：

1、硅微粉湿法加工过程中，清洗、分级和制浆等工序产生含有大量细粒二氧化硅的废水。该类颗粒粒径小、表面带电且在水中形成稳定悬浮体系，通常需要投加无机混凝剂和聚合物絮凝剂使其失稳、桥联后再进行固液分离。生产系统连续回用水时，原水负荷、ph值、颗粒物浓度及电导率会随加工工况和循环次数发生变化，使固定投药和单级沉降难以维持稳定处理效果。

2、现有处理方式往往将沉泥、浮泥或不同泥性的絮体混合回流，不能区分易上浮轻絮体与可沉降絮体，易使残余聚合物随轻絮体重新进入混凝段并逐步累积，进而引发浮泥、排泥及管路堵塞、压滤进泥性质波动和滤液浊度升高。另一方面，单一浊度指标不能反映电导率或目标金属离子累积，不同生产用水点对颗粒物和溶解性组分的耐受范围也不同，混合回用可能导致精洗或水力分级用水超限。

3、因此，需要一种能够解决上述现有技术不足的硅微粉生产废水的絮凝沉降与回用方法。

技术实现思路

1、本发明的一个目的在于提出一种硅微粉生产废水的絮凝沉降与回用方法，针对现有技术难以区分浮沉方向不同的絮体、轻絮体混入回核线导致残余聚合物累积以及不同用水点水质门控不清的问题，提出在两段混凝絮凝处理中引入经沉降性能和微气泡抗上浮性能筛选的同源硅泥絮核，将絮凝水主流送入浮沉双向分离单元并对同源旁路样品进行浮沉诊断，根据浮沉分配指数、残余浊度和固体回核比联动执行药量、气量与核量控制，同时使浮渣线与回核泥线隔离并对清液实施颗粒物和溶解性组分双门控分质回用的技术方案，本发明具备阻断轻絮体回核、减小循环处理状态波动并使清液按不同生产用水耐受度稳定分配的技术效果。

2、本发明提供了一种硅微粉生产废水的絮凝沉降与回用方法，包括：s1、对硅微粉生产废水进行均质并检测进水状态参数；s2、根据所述进水状态参数在第一混合区向均质后的废水投加无机混凝剂，并加入由本方法产生的沉泥中选出的同源硅泥作为絮核，得到含核失稳悬液；s3、在第二絮凝区向所述含核失稳悬液投加聚合物絮凝剂，得到絮凝水；s4、将所述絮凝水的主流送入具有沉降区、微气泡接触区和清液收集区的浮沉双向分离单元，分别取得沉泥、浮渣和清液，并对所述絮凝水的旁路样品进行上浮固体量、沉降固体量和残余浊度检测，得到浮沉分配指数；s5、依据所述沉泥的沉降性能和微气泡抗上浮性能筛选回核泥，将筛选出的回核泥返回第一混合区并确定固体回核比，使浮渣输送线与回核泥输送线物理隔离且浮渣输送线不连通第一混合区，根据所述浮沉分配指数、残余浊度和固体回核比确定下一控制周期的聚合物絮凝剂投加量、溶气水回流量和回核泥固体量，并在该周期按三个控制量执行聚合物絮凝剂投加、溶气水回流和回核泥回送；s6、检测所述清液的颗粒物指标和溶解性组分指标，将两项指标均满足对应门控值的清液分配至相应生产用水支路。

3、可选的，s1包括：检测废水流量、ph值、浊度或悬浮物浓度以及电导率；

4、将流量检测值与均质池有效容积用于确定水力负荷，将ph值和浊度或悬浮物浓度用于确定无机混凝剂投加设定值，并将电导率用于形成溶解性组分指标的初始门控状态。

5、可选的，s2包括：根据所述进水状态参数确定无机混凝剂投加设定值，使投加后的混合液达到由烧杯混凝试验确定的失稳ph区间；

6、所述同源硅泥取自所述沉泥经浓缩后形成的候选回核泥，并以候选回核泥的沉速达到预设沉速门限且在微气泡挑战后上浮固体占候选回核泥总固体的比例不超过预设抗上浮比例作为回核筛选条件，所述预设沉速门限和预设抗上浮比例由预先设定的回用水质验收值及连续运行试验确定；

7、将满足所述回核筛选条件的同源硅泥按固体质量计量加入第一混合区；

8、在清空后重新启动时，使用前次运行留存并重新通过所述回核筛选的同源硅泥作为絮核。

9、可选的，s3包括：通过絮体破碎试验获得剪切速率与絮体破碎率的对应关系，将破碎率达到预设允许值时对应的剪切速率确定为所述预设絮体破碎剪切阈值；

10、在剪切速率位于零至所述预设絮体破碎剪切阈值的闭区间内投加聚合物絮凝剂并进行桥联反应；

11、在第二絮凝区出口检测残余浊度，作为下一控制周期修正聚合物絮凝剂投加量的反馈量。

12、可选的，s4包括：所述浮沉双向分离单元自下而上设置沉降区、清液收集区和微气泡接触区，使可沉降絮体进入沉降区、与微气泡结合的絮体进入微气泡接触区并使清液由清液收集区导出；

13、在第二絮凝区出口设置定容旁路浮沉检测器，在同一检测周期使第一份等体积样品与微气泡接触并获得上浮固体干质量，使第二份等体积样品静置并获得沉降固体干质量；

14、将所述上浮固体干质量与所述上浮固体干质量和沉降固体干质量之和的比值确定为浮沉分配指数，当所述上浮固体干质量和沉降固体干质量之和为零或低于旁路浮沉检测器的固体干质量定量限时，将该检测周期的浮沉分配指数标记为检测失效。

15、可选的，s5包括：在建立控制映射表前，根据生产用水计划从精洗用水支路、水力分级用水支路、粗洗用水支路和制浆用水支路中选定一项作为预定目标用水支路，并将对应生产用水点的允许颗粒物指标限值和允许溶解性组分指标限值确定为该支路的对应门控值；

16、按照浮沉分配指数区间、残余浊度区间和固体回核比区间建立控制映射表，所述区间边界由连续运行试验中清液的颗粒物指标和溶解性组分指标同时满足所述预定目标用水支路的对应门控值，且污泥比阻、滤饼含水率和压滤滤液浊度中的至少一项不超过对应压滤设备允许限值时的检测数据确定；

17、根据所述连续运行试验中设备允许的投加范围和回核范围，在所述控制映射表中设置聚合物絮凝剂投加量上限和固体回核比上限；

18、根据三个控制输入在所述控制映射表中的组合位置，联合输出聚合物絮凝剂药泵、溶气水回流阀和回核泥泵的下一控制周期设定值，并对三个设定值分别施加预设单周期变化上限；

19、进一步的，所述固体回核比为单位时间返回第一混合区的回核泥干固体质量流量与单位时间进入第一混合区的废水干固体质量流量的比值；

20、对浓缩后的候选回核泥依次进行静置沉降挑战和微气泡上浮挑战，将连续运行试验中使清液满足所述预定目标用水支路对应门控值时的候选回核泥沉速下限确定为沉速门限，并将同一连续运行试验中候选回核泥经微气泡挑战后的允许上浮固体比例上限确定为抗上浮比例；

21、仅将沉速达到所述沉速门限且微气泡挑战后的上浮固体比例不超过所述抗上浮比例的候选回核泥送入回核泥输送线；

22、将浮渣送入独立的浮渣输送线，且浮渣输送线不与第一混合区连通；

23、进一步的，以污泥比阻、滤饼含水率和压滤滤液浊度中的至少一项作为脱水校正量，所述脱水校正量的采集周期时长大于所述下一控制周期；

24、将对应压滤设备的允许污泥比阻、允许滤饼含水率或允许压滤滤液浊度限值确定为所选脱水校正量的校正门限；

25、当所述脱水校正量超过对应校正门限时，下调所述控制映射表允许的聚合物絮凝剂投加量上限或固体回核比上限，并将未回核的沉泥与浮渣分别送入相互隔离的机械脱水支路。

26、可选的，s6包括：以浊度或悬浮物浓度作为所述颗粒物指标，以电导率或目标金属离子浓度作为所述溶解性组分指标；

27、为精洗用水支路、水力分级用水支路、粗洗用水支路和制浆用水支路分别设置颗粒物指标门控值和溶解性组分指标门控值；

28、先评价精洗用水支路和水力分级用水支路，在其中至少一项支路的两项指标均满足对应门控值时，仅在满足对应门控值的精洗用水支路和水力分级用水支路之间按照用水需求量进行比例分流且不评价粗洗用水支路和制浆用水支路；

29、在精洗用水支路和水力分级用水支路均不满足对应门控值时，再评价粗洗用水支路和制浆用水支路，并仅在满足对应门控值的粗洗用水支路和制浆用水支路之间按照用水需求量进行比例分流；

30、根据均质池允许回流固体负荷确定统一的回调颗粒物门控值，根据循环水系统设备允许溶解性组分上限和产品质量允许溶解性组分上限共同确定循环溶解性组分门控值且该门控值不超过任一允许上限；

31、对不满足任一用水支路、颗粒物指标超过所述回调颗粒物门控值且溶解性组分指标未超过所述循环溶解性组分门控值的清液返回s1、对溶解性组分指标超过所述循环溶解性组分门控值的清液送入脱盐支路或排污支路，其余不满足任一用水支路的清液进入暂存池；

32、进一步的，将各回用门控值和检测失效处置规则作为安全约束，各回用门控值由对应生产用水点的允许浊度或允许悬浮物浓度以及允许电导率或允许目标金属离子浓度确定；

33、当颗粒物指标检测或溶解性组分指标检测失效时，执行异常恢复规则，停止向精洗用水支路和水力分级用水支路供水，并将清液暂存或返回步骤s1；

34、当浮沉分配指数、残余浊度和固体回核比中的任一项检测失效或不可得时，保持最近一个有效控制周期的聚合物絮凝剂投加量和溶气水回流量，同时停止增加回核泥固体量，直至三个控制输入均恢复为有效状态。

35、本发明的有益效果是：

36、1、通过在同一分离单元内形成沉泥、浮渣和清液三路物流，并以同源旁路样品的上浮固体量、沉降固体量和残余浊度形成诊断输入，可区分易上浮絮体和可沉降絮体，为连续运行中的药量、气量和核量联动提供依据。

37、2、通过依据沉降性能和微气泡抗上浮性能筛选回核泥，并使浮渣输送线与回核泥输送线物理隔离且浮渣线不连通第一混合区，可减少富含残余聚合物的轻絮体重新进入混凝段，降低浮泥、堵塞和泥性波动风险。

38、3、通过对清液的颗粒物指标和溶解性组分指标实施双门控，并按精洗、水力分级、粗洗和制浆等用水支路的对应门控值进行分配，可避免仅按浊度回用造成的电导率或目标金属离子累积，并为超限清液提供回调、脱盐、排污或暂存路径。