公布日：2022.08.05
申请日：2022.04.11
分类号：C02F9/04(2006.01)I;C02F9/10(2006.01)I
摘要
本发明公开了一种金属硅化物BOE刻蚀废水零排放处理装置及方法，包括废水收集池、高效集成反应沉淀池、酸碱调节缓冲池、膜滤系统、一级脱盐膜处理系统、二级脱盐膜处理系统；一级脱盐膜处理系统浓水出水端可通过蒸发结晶增压泵连接至蒸发结晶装置，处理后的冷凝水回流至所述膜滤水箱，结晶或废液委外处置，从而实现废水零排。二级脱盐膜处理系统产水端与所述回用水箱之间增设连续电除盐装置，从而提高脱盐率。本发明适用于不同水质水量的废水，对污染物去除率高，废水回用效率高，废水排放量少；处理后的产水循环利用，既节约资源，又减少了污染物排放。
权利要求书
1.一种金属硅化物BOE刻蚀废水零排放处理装置，其特征在于：包括废水收集池(1)、高效集成反应沉淀池(3)、酸碱调节缓冲池(4)、砂滤器(6)、炭滤器(7)、过滤水箱(8)、膜滤系统(10)、膜滤水箱(11)、保安过滤器(13)、一级脱盐膜处理系统(14)，其中：所述废水收集池(1)的出水端与高效集成反应沉淀池(3)的进水端连接，高效集成反应沉淀池(3)的出水端连接至酸碱调节缓冲池(4)的进水端，酸碱调节缓冲池(4)的出水端通过过滤增压泵(5)与砂滤器(6)的进水端连接，砂滤器(6)的出水端连接至炭滤器(7)的进水端，炭滤器(7)的出水端连接至过滤水箱(8)的进水端，过滤水箱(8)的出水端通过膜滤增压泵(9)与膜滤系统(10)的进水端连接，膜滤系统(10)的出水端连接至膜滤水箱(11)的进水端，膜滤水箱(11)的出水端通过一级高压泵(12)与保安过滤器(13)的进水端连接，保安过滤器(13)的出水端连接至一级脱盐膜处理系统(14)的进水端；所述一级脱盐膜处理系统(14)的浓水出水端、杀菌还原水池(20)、排放监测水池(21)依次连接，所述一级脱盐膜处理系统(14)的产水出水端、一级产水水箱(15)、二级高压泵(16)、二级脱盐膜处理系统(17)依次连接；所述二级脱盐膜处理系统(17)的浓水出水端与膜滤水箱(10)连接，所述二级脱盐膜处理系统(17)的产水出水端与回用水箱(18)连接。
2.根据权利要求1所述金属硅化物BOE刻蚀废水零排放处理装置，其特征在于：所述一级脱盐膜处理系统(14)为分段第一处理系统，上一段第一处理系统浓水出水口与下一段第一处理系统进水口相连，最终段第一处理系统的浓水通过所述一级脱盐膜处理系统(14)的浓水出水端进入所述杀菌还原水池(20)；各段第一处理系统的产水汇总后通过所述一级脱盐膜处理系统(14)的产水出水端进入一级产水水箱(15)；所述二级脱盐膜处理系统(17)为分段第二处理系统，上一段第二处理系统浓水出水口与下一段第二处理系统进水口相连，最终段第二处理系统的浓水通过二级脱盐膜处理系统(17)的浓水出水端进入膜滤水箱(10)；各段第二处理系统的产水汇总后通过二级脱盐膜处理系统(17)的产水出水端进入回用水箱(18)。
3.根据权利要求2所述金属硅化物BOE刻蚀废水零排放处理装置，其特征在于：所述一级脱盐膜处理系统(14)浓水出水端通过蒸发结晶增压泵(31)连接至蒸发结晶系统(32)，蒸发结晶系统(32)处理后的冷凝水回流至所述膜滤水箱(11)，蒸发结晶系统(32)处理后的结晶或废液委外处置，从而实现废水零排；所述二级脱盐膜处理系统(17)产水端与所述回用水箱(18)之间设置有依次连接的二级产水水箱(34)、电除盐增压泵(35)、连续电除盐装置(33)。
4.根据权利要求5所述金属硅化物BOE刻蚀废水零排放处理装置，其特征在于：所述高效集成反应沉淀池(3)的排泥口连接有污泥处理系统(22)；所述污泥处理系统(22)包括依次连接的排泥泵(221)、污泥储池(222)、进泥泵(223)、污泥压滤系统(224)、污泥干化系统(225)，所述污泥压滤装置(224)的滤液出口连接至废水收集池(1)。
5.根据权利要求6所述金属硅化物BOE刻蚀废水零排放处理装置，其特征在于：所述高效集成反应沉淀池(3)包括酸碱反应池(23)、絮凝反应池(24)、沉淀池(25)、高效沉淀加药系统(27)，所述酸碱反应池(23)、絮凝反应池(24)和沉淀池(25)依次连接，所述高效沉淀加药系统(27)设置于酸碱反应池(23)、絮凝反应池(24)上，所述酸碱反应池(23)上设置有在线pH计一(261)。
6.根据权利要求7所述金属硅化物BOE刻蚀废水零排放处理装置，其特征在于：所述酸碱调节缓冲池(4)上装有在线pH计二(262)、酸碱加药系统(28)；所述杀菌还原水池(20)上装有杀菌加药系统(29)；所述排放监测水池(21)上装有在线监测仪器(30)。
7.根据权利要求8所述金属硅化物BOE刻蚀废水零排放处理装置，其特征在于：所述保安过滤器(13)采用聚丙烯材质的PP滤芯，保安过滤器(13)滤芯孔径为0.5-6微米。
8.根据权利要求9所述金属硅化物BOE刻蚀废水零排放处理装置，其特征在于：所述膜滤系统(10)为聚偏氟乙烯材质的外压式中空纤维膜滤系统；所述一级脱盐膜处理系统(14)和二级脱盐膜处理系统(17)采用卷式聚酰胺复合膜，公称孔径<1nm，使用压力为2-200MPa，适用pH为2-11，耐受温度为1-45℃。
9.一种基于权利要求1所述的金属硅化物BOE刻蚀废水零排放处理装置的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，金属硅化物BOE刻蚀废水进入废水收集池(1)后，定量输送金属硅化物BOE刻蚀废水至高效集成反应沉淀池(3)；步骤2，通过高效沉淀加药系统(27)向高效集成反应沉淀池(3)投加高效沉淀反应药剂进行反应沉淀，通过在线pH计一(261)控制高效沉淀反应药剂的用量，使得废水在高效集成反应沉淀池(3)进行充分反应，高效集成反应沉淀池(3)中反应沉淀后的废水输送至酸碱调节缓冲池(4)；高效集成反应沉淀池(3)产生的污泥通过排泥泵(221)泵送至污泥储池(222)，所述污泥储池(222)中的污泥通过进泥泵(223)泵送至污泥压滤系统(224)，压成泥饼后运送至污泥干化系统(225)进行干化后委外处置，所述污泥压滤系统(224)滤液回流至所述废水收集池(1)内；步骤3，通过酸碱加药系统(28)向酸碱调节缓冲池(4)内投加pH调节药剂，通过酸碱调节缓冲池(4)上的在线pH计二(262)控制pH调节药剂用量，调节酸碱调节缓冲池(4)的出水pH至8-9；然后将pH调节好的废水通过过滤增压泵(5)泵入砂滤器(6)，砂滤器(6)过滤后的废水进入炭滤器(7)过滤，炭滤器(7)过滤后的废水输送至过滤水箱(8)；步骤4，所述过滤水箱(8)内的废水通过膜滤增压泵(9)泵送至膜滤处理系统(10)，膜滤处理系统(10)的过滤后的废水送入膜滤水箱(11)；步骤5，所述膜滤水箱(11)的出水通过一级高压泵(12)泵送至保安过滤器(13)，之后进入到一级脱盐膜处理系统(14)；步骤6，所述一级脱盐膜处理系统(14)浓水出水端的浓水输送至杀菌还原池(20)，通过杀菌加药系统(29)向杀菌还原池(20)投加杀菌药剂，杀菌后输送至排放监测水池(21)；所述一级脱盐膜处理系统(14)产水出水端的产水输送至一级产水水箱(15)，一级产水水箱(15)内的一级产水通过二级高压泵(16)泵送至二级脱盐膜处理系统(17)；步骤7，所述二级脱盐膜处理系统(17)的浓水出水端的浓水回流至膜滤水箱(11)，所述二级脱盐膜处理系统(17)的产水出水端产水输送至回用水箱(18)；回用水箱(18)内的回用水通过回用提升泵(19)泵送至各回用点。
10.根据权利要求9所述处理方法，其特征在于：高效沉淀反应药剂包括碱液、除氟剂、重捕剂、铁盐絮凝剂中的一种或者两种以上的混合物；pH调节药剂为HCl、H2SO4、NaOH、KOH一种或者两种以上的混合物。
发明内容
发明目的：针对现有金属硅化物BOE刻蚀废水在同步除氟脱氮的回用过程中建设成本高、需要额外添加多种化学药剂、能耗高、回收率低、回收水质差、运行成本高问题，提供了金属硅化物BOE刻蚀废水零排放处理装置及方法，对该股废水进行回收利用，回收效率高、去除效果好、便于操作，能经济稳定地长期运行。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种金属硅化物BOE刻蚀废水零排放处理装置，包括废水收集池、高效集成反应沉淀池、酸碱调节缓冲池、砂滤器、炭滤器、过滤水箱、膜滤系统、膜滤水箱、保安过滤器、一级脱盐膜处理系统，其中：
所述废水收集池的出水端与高效集成反应沉淀池的进水端连接，高效集成反应沉淀池的出水端连接至酸碱调节缓冲池的进水端，酸碱调节缓冲池的出水端通过过滤增压泵与砂滤器的进水端连接，砂滤器的出水端连接至炭滤器的进水端，炭滤器的出水端连接至过滤水箱的进水端，过滤水箱的出水端通过膜滤增压泵与膜滤系统的进水端连接，膜滤系统的出水端连接至膜滤水箱的进水端，膜滤水箱的出水端通过一级高压泵与保安过滤器的进水端连接，保安过滤器的出水端连接至一级脱盐膜处理系统的进水端。
所述一级脱盐膜处理系统的浓水出水端、杀菌还原水池、排放监测水池依次连接，所述一级脱盐膜处理系统的产水出水端、一级产水水箱、二级高压泵、二级脱盐膜处理系统依次连接。所述二级脱盐膜处理系统的浓水出水端与膜滤水箱连接，所述二级脱盐膜处理系统的产水出水端与回用水箱连接。
优选的：所述一级脱盐膜处理系统为分段第一处理系统，上一段第一处理系统浓水出水口与下一段第一处理系统进水口相连，最终段第一处理系统的浓水通过所述一级脱盐膜处理系统的浓水出水端进入所述杀菌还原水池。各段第一处理系统的产水汇总后通过所述一级脱盐膜处理系统的产水出水端进入一级产水水箱，从而提高产水回用率。
所述二级脱盐膜处理系统为分段第二处理系统，上一段第二处理系统浓水出水口与下一段第二处理系统进水口相连，最终段第二处理系统的浓水通过二级脱盐膜处理系统的浓水出水端进入膜滤水箱。各段第二处理系统的产水汇总后通过二级脱盐膜处理系统的产水出水端进入回用水箱，从而提高产水回用率。
优选的：所述一级脱盐膜处理系统浓水出水端通过蒸发结晶增压泵连接至蒸发结晶系统，蒸发结晶系统处理后的冷凝水回流至所述膜滤水箱，蒸发结晶系统处理后的结晶或废液委外处置，从而实现废水零排。
所述二级脱盐膜处理系统产水端与所述回用水箱之间设置有依次连接的二级产水水箱、电除盐增压泵、连续电除盐装置。所述二级脱盐膜处理系统产水端与所述回用水箱之间可增设连续电除盐装置，所述二级脱盐膜处理系统产水进入二级产水水箱，通过电除盐增压泵泵送至所述连续电除盐装置，出水自流至所述回用水箱，从而提高脱盐率。
优选的：所述高效集成反应沉淀池的排泥口连接有污泥处理系统。所述污泥处理系统包括依次连接的排泥泵、污泥储池、进泥泵、污泥压滤系统、污泥干化系统，所述污泥压滤装置的滤液出口连接至废水收集池。
优选的：所述高效集成反应沉淀池包括酸碱反应池、絮凝反应池、沉淀池、高效沉淀加药系统，所述酸碱反应池、絮凝反应池和沉淀池依次连接，所述高效沉淀加药系统设置于酸碱反应池、絮凝反应池上，所述酸碱反应池上设置有在线pH计一。所述高效沉淀加药系统投加的药剂包括碱液、除氟剂、重捕剂、铁盐絮凝剂。通过在线pH计一调控加药量，使所述酸碱调节缓冲池出水pH为8-9。所述酸碱加药系统投加的药剂包括HCl、H2SO4、NaOH、KOH中的一种或多种。
优选的：所述酸碱调节缓冲池上装有在线pH计二、酸碱加药系统。所述杀菌还原水池上装有杀菌加药系统。所述排放监测水池上装有在线监测仪器。所述在线监测仪器包括在线pH计、在线氨氮检测仪、在线F-检测仪、在线COD检测仪、在线DO检测仪、在线TN检测仪等仪器中的一种或多种。
优选的：所述保安过滤器采用聚丙烯材质的PP滤芯，保安过滤器滤芯孔径为0.5-6微米，滤芯孔径优选用1微米或5微米。
优选的：所述膜滤系统为聚偏氟乙烯材质的外压式中空纤维膜滤系统。膜滤系统是一种压力驱动的净化工艺，可将颗粒物质与可溶性组分分离，采用聚偏氟乙烯材质的外压式中空纤维膜，公称孔径为0.03微米，使用压力为0.01-0.3MPa，适用pH为2-11，耐受温度为1-40℃，采用全流过滤模式。所述一级脱盐膜处理系统和二级脱盐膜处理系统采用卷式聚酰胺复合膜，公称孔径<1nm，使用压力为2-200MPa，适用pH为2-11，耐受温度为1-45℃。所述杀菌还原水池上装有杀菌加药系统，所述杀菌加药系统投加的药剂包括次氯酸化合物、次氯酸或能生产次氯酸的反应物。
一种金属硅化物BOE刻蚀废水零排放处理方法，包括以下步骤：
步骤1，金属硅化物BOE刻蚀废水进入废水收集池后，定量输送金属硅化物BOE刻蚀废水至高效集成反应沉淀池。
步骤2，通过高效沉淀加药系统向高效集成反应沉淀池投加高效沉淀反应药剂进行反应沉淀，通过在线pH计一控制高效沉淀反应药剂的用量，使得废水在高效集成反应沉淀池进行充分反应，高效集成反应沉淀池中反应沉淀后的废水输送至酸碱调节缓冲池。
高效集成反应沉淀池产生的污泥通过排泥泵泵送至污泥储池，所述污泥储池中的污泥通过进泥泵泵送至污泥压滤系统，压成泥饼后运送至污泥干化系统进行干化后委外处置，所述污泥压滤系统滤液回流至所述废水收集池内。
步骤3，通过酸碱加药系统向酸碱调节缓冲池内投加pH调节药剂，通过酸碱调节缓冲池上的在线pH计二控制pH调节药剂用量，调节酸碱调节缓冲池的出水pH至8-9。然后将pH调节好的废水通过过滤增压泵泵入砂滤器，砂滤器过滤后的废水进入炭滤器过滤，炭滤器过滤后的废水输送至过滤水箱。
步骤4，所述过滤水箱内的废水通过膜滤增压泵泵送至膜滤处理系统，膜滤处理系统的过滤后的废水送入膜滤水箱。
步骤5，所述膜滤水箱的出水通过一级高压泵泵送至保安过滤器，之后进入到一级脱盐膜处理系统。
步骤6，所述一级脱盐膜处理系统浓水出水端的浓水输送至杀菌还原池，通过杀菌加药系统向杀菌还原池投加杀菌药剂，杀菌后输送至排放监测水池。所述一级脱盐膜处理系统产水出水端的产水输送至一级产水水箱，一级产水水箱内的一级产水通过二级高压泵泵送至二级脱盐膜处理系统。
步骤7，所述二级脱盐膜处理系统的浓水出水端的浓水回流至膜滤水箱，所述二级脱盐膜处理系统的产水出水端产水输送至回用水箱。回用水箱内的回用水通过回用提升泵泵送至各回用点。
优选的：高效沉淀反应药剂包括碱液、除氟剂、重捕剂、铁盐絮凝剂的一种或者两种以上的混合物。pH调节药剂为HCl、H2SO4、NaOH、KOH一种或者两种以上的混合物。
本发明相比现有技术，具有以下有益效果：
1.本发明采用的高效集成反应沉淀池及加药系统可以同步去除重金属离子、F-、悬浮物等污染，适用范围广，能适应不同水质水量的变化，占地面积小、投资少、运行成本低。
2.本发明可通过将一级脱盐膜处理系统设置为分段系统，从而提高废水回收率，适应不同水量的回用率要求，达到资源利用最大化。
3.本发明可通过在一级脱盐膜处理系统浓水出水端增设多效蒸发器，冷凝水回流，从而实现废水零排。
4.本发明可通过在二级脱盐膜处理系统产水端增设连续电除盐装置，以提高脱盐率，保障废水能稳定达到回用水水质要求。
5.本发明适用于不同水质水量的废水，可满足不同回用水水质水量要求，对污染物去除率高，废水回用效率高，废水排放量少。运行成本低、占地面积小、投资成本低，系统操作简便，运行稳定。处理后的产水循环利用，既节约资源，又减少了污染物排放。
（发明人：许婷;戴美新;陈剑平;袁香;张子种）
