申请日2016.12.18
公开(公告)日2017.10.24
IPC分类号C02F9/10; C01B33/10; C01F11/22
摘要
本实用新型提供了一种光伏行业含氟废水资源化及回用的系统，浓酸废水池顺次连接第一调节池、第一结晶反应器、第二结晶反应器、第二调节池;浓碱废水池连接第二调节池，第二反应池顺次连接第三沉淀池、第二中间水池、蒸发器，产水从蒸发器的冷凝水出口排出;稀碱废水池和稀酸废水池分别连接到第三调节池，第三调节池通过提升泵连接第一反应池，第一反应池顺次连接第一沉淀池、化学软化池、第二沉淀池、第一中间水池，第一中间水池通过提升泵顺次连接砂过滤器、碳过滤器、树脂软化器，树脂软化器的出水口连接反渗透装置，产水从反渗透装置的纯水出口排出，树脂软化器的再生水出口以及反渗透装置的浓水出口分别连接第二调节池。
摘要附图
权利要求书
1.一种光伏行业含氟废水资源化及回用的系统，其特征在于：包括通过管道与稀碱废水来水连接的稀碱废水池、与稀酸废水来水连接的稀酸废水池、与浓碱废水来水连接的浓碱废水池、与浓酸废水来水连接的浓酸废水池;
浓酸废水池顺次连接第一调节池、第一结晶反应器、第二结晶反应器、第二调节池;第一结晶反应器设有投料口，用于添加钠盐或钾盐，第二结晶反应器设有投料口，用于添加钙盐溶液，浓酸废水池与第一调节池之间设有提升泵;
浓碱废水池连接第二调节池，第二调节池的出水口通过提升泵连接第二反应池，第二反应池设有投料口，用于添加除氟药剂，第二反应池顺次连接第三沉淀池、第二中间水池、蒸发器，产水从蒸发器的冷凝水出口排出;
稀碱废水池和稀酸废水池分别连接到第三调节池，第三调节池通过提升泵连接第一反应池，第一反应池设有投料口，用于添加除氟药剂，第一反应池顺次连接第一沉淀池、化学软化池、第二沉淀池、第一中间水池，化学软化池设有投料口，用于添加化学软化剂，第一中间水池通过提升泵顺次连接砂过滤器、碳过滤器、树脂软化器，树脂软化器的出水口连接反渗透装置，产水从反渗透装置的纯水出口排出。
2.根据权利要求1所述的一种光伏行业含氟废水资源化及回用的系统，其特征在于：树脂软化器的再生水出口以及反渗透装置的浓水出口分别连接第二调节池。
3.根据权利要求1所述的一种光伏行业含氟废水资源化及回用的系统，其特征在于：砂过滤器、碳过滤器分别连接反洗装置，砂过滤器、碳过滤器的反洗水出口分别连接第二调节池。
4.根据权利要求1所述的一种光伏行业含氟废水资源化及回用的系统，其特征在于：第二反应池与第三沉淀池之间还设有污泥输送装置，第三沉淀池内的污泥通过污泥输送装置输送到第二反应池。
5.根据权利要求1所述的一种光伏行业含氟废水资源化及回用的系统，其特征在于：第一反应池与第一沉淀池之间还设有污泥输送装置，第一沉淀池内的污泥通过污泥输送装置输送到第一反应池。
6.根据权利要求1所述的一种光伏行业含氟废水资源化及回用的系统，其特征在于：第一沉淀池、第二沉淀池、第三沉淀池、蒸发器分别设有排渣口。
说明书
一种光伏行业含氟废水资源化及回用的系统
技术领域
本实用新型涉及工业废水处理技术领域，具体涉及一种光伏行业含氟废水资源化及回用的系统。
背景技术
光伏行业(单晶硅太阳能电池片、多晶硅太阳能电池片)生产过程中用到大量的氢氟酸，从而产生氟离子浓度很高的工业废水。含氟废水产生于酸洗、表面制绒、去磷硅玻璃等生产环节，主要包括浓酸废水(水量较小)、稀酸废水两部分。其中多晶硅浓酸废水的氟离子含量高达150000 mg/L，单晶硅浓酸废水的氟离子含量高达10000 mg/L;多晶硅稀酸废水的氟离子含量约为1000 mg/L，单晶硅稀酸废水的氟离子含量约为500 mg/L。浓酸废水、稀酸废水中含有的其他污染物主要有氟硅酸根、硝酸根、氯离子等。此外，多晶硅和单晶硅生产过程中还会排出大量的浓碱废水和稀碱废水，主要的污染物为有机物、硅酸钠、碱，氟离子浓度多在20mg/L以下。
含氟废水常规的处理工艺是加入石灰或氯化钙等钙盐，生成氟化钙沉淀。氟化钙污泥中CaF2的含量仅为60%左右或以下(干基)，且含有大量的二氧化硅、碳酸钙等，达不到直接利用的标准，只能作为固体废物进行填埋处置。同时，钙盐除氟后的上清液出水中仍含有至少8mg/L的氟离子和大量的钙离子，无法直接进行反渗透回用，多进行排放处理。因此，钙盐沉淀法不仅造成了大量的回用水资源浪费和氟资源浪费，而且带来了氟化钙污泥的二次污染问题。降低钙盐沉淀除氟上清液中的氟离子和钙离子浓度、对氟进行资源化是该类废水工艺提升的关键。
中国发明专利CN105174270A一种含氟废水制备氟硅酸钠的工艺，提出向含氟废水中先加入硅渣生产氟硅酸溶液，再加入氯化钠溶液生产氟硅酸钠的工艺。该方法可降低水中氟含量为0.1 g/L - 0.5g/L，一定程度上解决了中低浓度含氟废水(氟离子浓度小于数千mg/L)的资源化问题;该专利未提出高浓度含氟废水资源化和含氟废水深度处理回用的技术手段。
中国发明专利CN101941752B一种含氟废水的处理方法及装置，提出以固液两相流化床为结晶反应器，以氯化钙为晶种，从含氟废水提取氟化钙的工艺思路。该方法主要针对化工、有色金属冶金、玻璃、电子等行业的含氟废水，但并未考虑光伏行业含氟废水中存在的硅酸盐、氟硅酸盐等可与Ca2+反应、影响最终产物氟化物纯度的污染物，因此不能直接用于光伏行业含氟废水的氟资源利用和产水深度处理及回用。
中国发明专利CN103011453B一种太阳能片生产中含氟废水的处理方法，提出将稀碱废水与碳酸钙粉末混合制成可溶性钙盐水溶液，与浓酸废水混合后加入搅拌槽式反应结晶器中，制取氟化钙颗粒;出水与稀酸废水、碱性废水混合，进入流化床结晶器，制取氟化钙颗粒的工艺方法。该方法中浓酸废水的氟浓度大于5000mg/L，稀酸废水中氟浓度小于100mg/L。该方法亦未充分考虑光伏电池片含氟废水中含有的氟硅酸盐等杂质，且出水仅满足排放标准。
中国发明专利CN102307816A含氟和硅的废水的处理方法、氟化钙的制造方法和含氟废水处理设备，提出添加氢氧化钠使废水中存在的氟硅酸分解，使废水中的硅以硅酸盐的形式沉淀排出;分离后的母液通过投加水溶性钙盐回收氟化钙。该方法不需对氟和硅的废水进行稀释以使硅浓度降低至500mg/L以下。但直接在高浓度含氟废水中投加强碱氢氧化钠，是强放热反应，易造成局部过热，对设备材质、安全操作的要求均较高;硅酸盐沉淀外排，造成了硅资源的浪费。
中国发明专利CN103936218B一种光伏行业高含氨含氮电池生产废水趋零排放的方法，提出了以调节均质、沉淀除氟、过滤、反渗透、浓水结晶、浓水反渗透和蒸发的系统工艺。其中，采用碳酸钠去除钙盐除氟上清液出水中多余的钙盐、反渗透浓水诱导加速结晶是该工艺的关键，可达到降低膜污染、提高回收率的目的。该方法中的氟化钙污泥外排作为污泥进行处置，未提出相应的氟资源化方法。
实用新型内容
针对现有技术中含氟废水处理方法中的上述问题，本实用新型提供了一种光伏行业含氟废水资源化及回用的系统。
本实用新型采用的技术方案如下：一种光伏行业含氟废水资源化及回用的系统，其特征在于：包括通过管道与稀碱废水来水连接的稀碱废水池、与稀酸废水来水连接的稀酸废水池、与浓碱废水来水连接的浓碱废水池、与浓酸废水来水连接的浓酸废水池;
浓酸废水池顺次连接第一调节池、第一结晶反应器、第二结晶反应器、第二调节池;第一结晶反应器设有投料口，用于添加钠盐或钾盐，第二结晶反应器设有投料口，用于添加钙盐溶液，浓酸废水池与第一调节池之间设有提升泵;
浓碱废水池连接第二调节池，第二调节池的出水口通过提升泵连接第二反应池，第二反应池设有投料口，用于添加除氟药剂，第二反应池顺次连接第三沉淀池、第二中间水池、蒸发器，产水从蒸发器的冷凝水出口排出;
稀碱废水池和稀酸废水池分别连接到第三调节池，第三调节池通过提升泵连接第一反应池，第一反应池设有投料口，用于添加除氟药剂，第一反应池顺次连接第一沉淀池、化学软化池、第二沉淀池、第一中间水池，化学软化池设有投料口，用于添加化学软化剂，第一中间水池通过提升泵顺次连接砂过滤器、碳过滤器、树脂软化器，树脂软化器的出水口连接反渗透装置，产水从反渗透装置的纯水出口排出。
进一步的，树脂软化器的再生水出口以及反渗透装置的浓水出口分别连接第二调节池。
进一步的，砂过滤器、碳过滤器分别连接反洗装置，砂过滤器、碳过滤器的反洗水出口分别连接第二调节池。
进一步的，第二反应池与第三沉淀池之间还设有污泥输送装置，第三沉淀池内的污泥通过污泥输送装置输送到第二反应池。
进一步的，第一反应池与第一沉淀池之间还设有污泥输送装置，第一沉淀池内的污泥通过污泥输送装置输送到第一反应池。
进一步的，第一沉淀池、第二沉淀池、第三沉淀池、蒸发器分别设有排渣口。
本实用新型的有益效果：
1)对浓酸废水、浓碱废水、稀酸废水、稀碱废水进行分类收集处理，设置的工艺针对性强，降低了总体处理难度和运行费用;
2)对浓酸废水进行二级结晶资源化处理：一级结晶可制取氟硅酸盐，二级结晶可制取的纯度更高的氟化钙;
3)采用软化药剂对稀酸废水和稀碱废水除氟，降低了此股废水的含盐量，利于后期反渗透脱盐处置;
4)除氟沉淀池的部分污泥回流，可进一步利用污泥中过量的石灰，降低石灰用量5%~10%;
5)采用化学软化法和树脂软化法对除氟沉淀池上清液中的钙进行二级软化处理，保证了反渗透进水的低硬度，减缓了膜污染;
6)充分回收产水，对于资源化处理后的浓酸废水以及在稀酸废水、稀碱废水处理过程中的排放的废水再次和浓碱废水一起进行蒸发处理，废水再生回收率高。
本实用新型充分考虑了光伏行业的各种废水的特点：针对含盐量低的稀酸稀碱废水进行回用处理;针对氟离子浓度高的浓酸废水进行二级资源化回收;有机物浓度高的浓碱废水和其他反洗水进行蒸发处置。该工艺可达到近100%的废水再生回收率;氟化钙污泥减量85%以上;回收的氟硅酸盐和氟化钙经济效益显著。
