一種光伏行業(yè)高含氟含氮電池生產(chǎn)廢水趨零排放的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光伏行業(yè)高含氟含氮電池生產(chǎn)廢水趨零排放的方法，首先將高含氟含氮電池生產(chǎn)廢水送入調(diào)節(jié)池均質(zhì)；再進(jìn)入除氟反應(yīng)池，反應(yīng)池出水進(jìn)入沉淀池；沉淀池上清液進(jìn)入中間水池；再經(jīng)過石英砂過濾器和活性炭過濾器，淡水進(jìn)入到一級(jí)反滲透膜處理；反滲透膜濃水經(jīng)過濃水誘導(dǎo)加速結(jié)晶池，使?jié)馑械拟}離子和氟離子在晶種上加速形成沉淀，有效降低了鈣離子和氟離子濃度，以提高反滲透濃縮膜的濃縮倍數(shù)，上清液通過保安過濾器，再進(jìn)入到反滲透濃縮膜進(jìn)行循環(huán)濃縮；反滲透濃縮膜少量濃水進(jìn)入蒸發(fā)器，大大降低了蒸發(fā)所需的費(fèi)用，蒸汽冷凝水進(jìn)入到回用水池，全部回用于工業(yè)用水，蒸發(fā)產(chǎn)生的殘?jiān)鳛楣腆w廢棄物處置。整個(gè)過程中不排放水污染物。
【專利說明】一種光伏行業(yè)高含氟含氮電池生產(chǎn)廢水趨零排放的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于污水處理工程領(lǐng)域，涉及一種光伏行業(yè)高含氟含氮廢水脫氟、脫氮和回用，并實(shí)現(xiàn)零排放的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是全球人均水資源最貧乏的國家之一。而工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展在創(chuàng)造巨大財(cái)富的同時(shí)，也給當(dāng)?shù)刭Y源環(huán)境造成了巨大壓力，水環(huán)境污染尤為嚴(yán)重，開發(fā)工業(yè)廢水深度處理和回用技術(shù)需求十分迫切。雖然太陽能光伏能源是綠色能源，但是光伏電池生產(chǎn)過程仍存在較嚴(yán)重的水污染。光伏電池生產(chǎn)的不同工段一般由不同的企業(yè)承擔(dān)，排放的主要有多晶硅生產(chǎn)廢水(主要成分為硝酸、氫氟酸)、硅片切割廢水(主要污染物成分為聚乙二醇)、光伏電池生產(chǎn)廢水(主要成分為硝酸、氫氟酸)等。光伏電池片生產(chǎn)的生產(chǎn)工藝流程如下:硅片清洗—表面制絨一憐擴(kuò)散一去邊一憐娃玻璃去除一減反射膜制備一絲網(wǎng)印刷一燒結(jié)一測(cè)試分檔，工藝采用HF-HNO3體系化學(xué)蝕刻法，廢水主要污染物為氟化物和硝酸鹽氮，通常硝酸鹽氮濃度大于200mg/L，氟離子濃度大于500 mg/L,需要除氟和脫氮之后才能滿足回用要求。
[0003]蒸發(fā)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)廢水的零排放，但其蒸汽量或者耗電量極大，運(yùn)行費(fèi)用高，而且氟離子對(duì)蒸發(fā)設(shè)備具有很強(qiáng)的腐蝕性。針對(duì)高含氟廢水，鈣鹽沉淀法可以有效去除氟離子，處理方便、費(fèi)用低廉。反滲透技術(shù)脫鹽率高，是廢水深度處理及回用的有效技術(shù)，常規(guī)反滲透工藝可以達(dá)到70%的廢水回用率，30%濃水經(jīng)過蒸發(fā)脫氮，利用反滲透膜法，出水水質(zhì)優(yōu)良，可作為工業(yè)用水水源，實(shí)現(xiàn)完全的回用，反滲透膜濃水利用蒸發(fā)技術(shù)脫氮，實(shí)現(xiàn)廢水的零排放。但是，反滲透工藝仍存在多個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題，一是前道除氟工藝帶來的過量鈣離子對(duì)反滲透膜存在較大 污染，膜污染會(huì)使膜設(shè)備難以正常運(yùn)行，減緩膜污染是膜濃縮的難點(diǎn)，其中降低廢水中氟離子和鈣離子等易導(dǎo)致膜結(jié)垢的物質(zhì)濃度是關(guān)鍵，膜污染是影響反滲透膜技術(shù)推廣的一個(gè)關(guān)鍵因素；二是即便實(shí)現(xiàn)了 70%的廢水回收率，仍然有30%的廢水需要進(jìn)行蒸發(fā)。因此，如何采用新技術(shù)，降低廢水蒸發(fā)水量，降低廢水零排放處理的運(yùn)行成本，是高含氟含氮光伏電池生產(chǎn)廢水零排放能夠?qū)嶋H應(yīng)用的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中含氟含氮光伏電池生產(chǎn)廢水處理方法中存在的上述問題，本發(fā)明提供一種光伏行業(yè)高含氟含氮電池生產(chǎn)廢水趨零排放的新方法。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種光伏行業(yè)高含氟含氮電池生產(chǎn)廢水趨零排放的方法，包括如下步驟:
(O首先將高含氟含氮電池生產(chǎn)廢水送入調(diào)節(jié)池均質(zhì)；
(2)再進(jìn)入除氟反應(yīng)池，向其中加入氫氧化鈣，調(diào)節(jié)廢水pH至8~9，使氟離子與鈣離子形成氟化鈣沉淀，然后依次加入混凝劑和絮凝劑，反應(yīng)池出水進(jìn)入沉淀池，沉淀外排作為污泥處理，上清液進(jìn)入中間水池，加入硫酸溶液調(diào)節(jié)廢水PH至；(3)再經(jīng)過石英砂過濾器和活性炭過濾器，分別去除廢水中較大顆粒的懸浮雜質(zhì)和有機(jī)物雜質(zhì)，過濾后的出水先通過超濾膜處理，超濾膜濃水回到調(diào)節(jié)池，淡水進(jìn)入到一級(jí)反滲透膜處理；
(5) —級(jí)反滲透膜淡水送至回用水池，濃水經(jīng)過濃水誘導(dǎo)加速結(jié)晶池，向其中加入誘導(dǎo)晶種，使?jié)馑械拟}離子和氟離子在晶種上加速形成沉淀；
(6)上清液通過保安過濾器，再進(jìn)入到反滲透濃縮膜進(jìn)行循環(huán)濃縮，即反滲透濃縮膜出水送至回用水池，濃縮膜濃水再次進(jìn)入濃水誘導(dǎo)加速結(jié)晶池加速軟化處理，通過保安過濾器，作為反滲透濃縮膜的進(jìn)水循環(huán)使用，一直到出水指標(biāo)即將高于工業(yè)回用水質(zhì)指標(biāo)時(shí)，停止循環(huán)濃縮；
(7)反滲透濃縮膜濃水再進(jìn)入蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)，蒸汽冷凝水進(jìn)入到回用水池，全部回用于工業(yè)用水，蒸發(fā)產(chǎn)生的殘?jiān)鳛楣腆w廢棄物處置。整個(gè)過程中不排放水污染物。
[0006]所述步驟(2)中，沉淀池的上清液依次經(jīng)過除鈣反應(yīng)池和二級(jí)沉淀池后進(jìn)入中間水池，具體步驟為:沉淀池的上清液進(jìn)入除鈣反應(yīng)池，向其中加入碳酸鈉，與前級(jí)多余的鈣離子形成碳酸鈣沉淀，再加入絮凝劑，出水進(jìn)入二級(jí)沉淀池，沉淀外排作為污泥處理，二級(jí)沉淀池上清液進(jìn)入中間水池。
[0007]其中，所述的高含氟含氮電池生產(chǎn)廢水為硝酸鹽氮濃度> 200 mg/L和氟離子濃度> 500 mg/L的光伏行業(yè)電池生產(chǎn)廢水。
[0008]其中，所述的超濾膜為中空纖維膜、管式膜或平板膜。
[0009]其中，所述的誘導(dǎo)加速結(jié)晶池分為反應(yīng)區(qū)和沉淀區(qū)，反應(yīng)區(qū)內(nèi)加入有誘導(dǎo)結(jié)晶晶種，沉淀區(qū)內(nèi)沉淀下的晶種回流到反應(yīng)區(qū)，沉淀區(qū)上清液出水。
[0010]其中，所述的晶種為方解石砂或石英砂，粒徑為50目~500目。
[0011]其中，所述的保安過濾器，過濾精度小于或等于
[0012]其中，所述的反滲透濃縮膜為海水淡化膜或者低壓高脫鹽反滲透膜。
[0013]本發(fā)明的有益效果:
本方法采用濃水誘導(dǎo)加速結(jié)晶，使反滲透膜濃水中的鈣離子和氟離子在誘導(dǎo)結(jié)晶晶種上形成沉淀，而被有效去除，降低膜污染的可能性，提高反滲透濃縮膜的濃縮倍數(shù)，經(jīng)過誘導(dǎo)加速結(jié)晶的濃水再進(jìn)入到反滲透濃縮膜進(jìn)行循環(huán)濃縮，使膜系統(tǒng)的廢水總回收率達(dá)到90%以上，即進(jìn)入蒸發(fā)器的電池生產(chǎn)廢水量削減90%以上，從而大大降低了蒸發(fā)所需的費(fèi)用，并使高含氟含氮電池生產(chǎn)廢水零排放。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0016]本發(fā)明一種光伏行業(yè)高含氟含氮電池生產(chǎn)廢水趨零排放的方法的工藝流程如圖1所示，包括如下步驟:
(O首先將高含氟含氮電池生產(chǎn)廢水送入調(diào)節(jié)池均質(zhì)；
(2)再進(jìn)入除氟反應(yīng)池，向其中加入氫氧化鈣，調(diào)節(jié)廢水pH至8~9，使氟離子與鈣離子形成氟化鈣沉淀，然后依次加入聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺混凝，反應(yīng)池出水進(jìn)入沉淀池，沉淀外排作為污泥處理；
(3)上清液進(jìn)入除鈣反應(yīng)池，向其中加入碳酸鈉，與前級(jí)多余的鈣離子形成碳酸鈣沉淀，再加入聚丙烯酰胺絮凝劑，出水進(jìn)入二級(jí)沉淀池，沉淀外排作為污泥處理；
(4)二沉池上清液進(jìn)入中間水池，加入硫酸溶液調(diào)節(jié)廢水pH至;再經(jīng)過石英砂過濾器和活性炭過濾器，分別去除廢水中較大顆粒的懸浮雜質(zhì)和有機(jī)物雜質(zhì)，過濾后的出水先通過超濾膜處理，超濾膜濃水回到調(diào)節(jié)池，淡水進(jìn)入到一級(jí)反滲透膜處理；
(5)—級(jí)反滲透膜淡水送至回用水池，濃水經(jīng)過濃水誘導(dǎo)加速結(jié)晶池，向其中加入誘導(dǎo)晶種，使?jié)馑械拟}離子和氟離子在晶種上加速形成沉淀。
[0017](6)上清液通過保安過濾器，再進(jìn)入到反滲透濃縮膜進(jìn)行循環(huán)濃縮，即反滲透濃縮膜出水送至回用水池，濃縮膜濃水再次進(jìn)入濃水誘導(dǎo)加速結(jié)晶池加速軟化處理，通過保安過濾器，作為反滲透濃縮膜的進(jìn)水循環(huán)使用，一直到出水指標(biāo)即將高于工業(yè)回用水質(zhì)指標(biāo)時(shí)，停止循環(huán)濃縮。
[0018](7)反滲透濃縮膜濃水再進(jìn)入蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)，蒸汽冷凝水進(jìn)入到回用水池，全部回用于工業(yè)用水，蒸發(fā)產(chǎn)生的殘?jiān)鳛楣腆w廢棄物處置。整個(gè)過程中不排放水污染物。
[0019]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，其中，高含氟含氮電池生產(chǎn)廢水為硝酸鹽氮濃度> 200mg/L和氟離子濃度> 500 mg/L的光伏行業(yè)電池生產(chǎn)廢水；超濾膜為中空纖維膜、管式膜或平板膜；誘導(dǎo)加速結(jié)晶池分為反應(yīng)區(qū)和沉淀區(qū)，反應(yīng)區(qū)內(nèi)加入有誘導(dǎo)結(jié)晶晶種，沉淀區(qū)內(nèi)沉淀下的晶種回流到反應(yīng)區(qū)，沉淀區(qū)上清液出水；晶種為方解石砂或石英砂，粒徑為50目飛00目；保安過濾器，過濾精度小于或等于反滲透濃縮膜為海水淡化膜或者低壓高脫鹽反滲透膜。
[0020]對(duì)比案例(使用現(xiàn)有技術(shù)中的含氟含氮光伏電池生產(chǎn)廢水處理方法):
某光伏行業(yè)高含氟含氮電池生產(chǎn)廢水，水質(zhì)特征如下:Ν03_-Ν 460 mg/L, F_ 1100 mg/L，電導(dǎo)率292(^s/cm。廢水處理具體工藝流程如圖1所示，首先將高含氟含氮電池生產(chǎn)廢水送入調(diào)節(jié)池均質(zhì)；再進(jìn)入除氟反應(yīng)池，向其中加入氫氧化鈣調(diào)節(jié)廢水PH至8.5，使氟離子與鈣離子形成氟化鈣沉淀，然后依次加入聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺混凝，反應(yīng)池出水進(jìn)入沉淀池，沉淀外排作為污泥處理；上清液進(jìn)入中間水池，加入硫酸溶液調(diào)節(jié)廢水PH至7.5 ;再經(jīng)過石英砂過濾器和活性炭過濾器，分別去除廢水中較大顆粒的懸浮雜質(zhì)和有機(jī)物雜質(zhì)，過濾后的出水先通過中空纖維超濾膜處理，超濾膜濃水回到調(diào)節(jié)池，淡水進(jìn)入到一級(jí)反滲透膜處理，一級(jí)反滲透膜廢水回收率為60%，濃水(即原廢水的40%)進(jìn)入蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)，蒸汽冷凝水進(jìn)入到回用水池，全部回用于工業(yè)用水，蒸發(fā)產(chǎn)生的殘?jiān)鳛楣腆w廢棄物處置。整個(gè)過程中不排放水污染物。
[0021]主要污染物指標(biāo)的去除效率見表1。
[0022]表1工藝單元去除效率表
【權(quán)利要求】
1.一種光伏行業(yè)高含氟含氮電池生產(chǎn)廢水趨零排放的方法，其包括以下步驟: (1)首先將高含氟含氮電池生產(chǎn)廢水送入調(diào)節(jié)池均質(zhì)； (2)再進(jìn)入除氟反應(yīng)池，使氟離子與鈣離子形成氟化鈣沉淀，然后依次加入混凝劑和絮凝劑，反應(yīng)池出水進(jìn)入沉淀池，沉淀外排作為污泥處理，上清液進(jìn)入中間水池； (3)再經(jīng)過石英砂過濾器和活性炭過濾器，分別去除廢水中較大顆粒的懸浮雜質(zhì)和有機(jī)物雜質(zhì)，過濾后的出水先通過超濾膜處理，超濾膜濃水回到調(diào)節(jié)池，淡水進(jìn)入到一級(jí)反滲透膜處理； (4)一級(jí)反滲透膜淡水送至回用水池，濃水經(jīng)過濃水誘導(dǎo)加速結(jié)晶池，向其中加入誘導(dǎo)晶種，使?jié)馑械拟}離子和氟離子在晶種上加速形成沉淀； (5)上清液通過保安過濾器，再進(jìn)入到反滲透濃縮膜進(jìn)行循環(huán)濃縮，即反滲透濃縮膜出水送至回用水池，濃縮膜濃水再次進(jìn)入濃水誘導(dǎo)加速結(jié)晶池加速軟化處理，通過保安過濾器，作為反滲透濃縮膜的進(jìn)水循環(huán)使用，一直到出水指標(biāo)即將高于工業(yè)回用水質(zhì)指標(biāo)時(shí)，停止循環(huán)濃縮； (6 )反滲透濃縮膜濃水再進(jìn)入蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)，蒸汽冷凝水進(jìn)入到回用水池，全部回用于工業(yè)用水，蒸發(fā)產(chǎn)生的殘?jiān)鳛楣腆w廢棄物處置；整個(gè)過程中不排放水污染物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏行業(yè)高含氟含氮電池生產(chǎn)廢水趨零排放的方法，其特征在于:所述步驟(2)中，沉淀池的上清液依次經(jīng)過除鈣反應(yīng)池和二級(jí)沉淀池后進(jìn)入中間水池，具體步驟為:沉淀池的上清液進(jìn)入除鈣反應(yīng)池，向其中加入碳酸鈉，與前級(jí)多余的鈣離子形成碳酸鈣沉淀，再加入絮凝劑，出水進(jìn)入二級(jí)沉淀池，沉淀外排作為污泥處理，二級(jí)沉淀池上清液進(jìn)入中間水池。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光伏行業(yè)高含氟含氮電池生產(chǎn)廢水趨零排放的方法，其特征在于:所述步驟(2)中，廢水進(jìn)入除氟反應(yīng)池后，向其中加入氫氧化鈣，調(diào)節(jié)廢水pH值至8~9，使氟離子與鈣離子形成氟化鈣沉淀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光伏行業(yè)高含氟含氮電池生產(chǎn)廢水趨零排放的方法，其特征在于:所述步驟(2)中，沉淀池上清液進(jìn)入中間水池后，加入硫酸溶液調(diào)節(jié)廢水pH值至7~8。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光伏行業(yè)高含氟含氮電池生產(chǎn)廢水趨零排放的方法，其特征在于:所述的高含氟含氮電池生產(chǎn)廢水為硝酸鹽氮濃度> 200 mg/L和氟離子濃度>500 mg/L的光伏行業(yè)電池生產(chǎn)廢水。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光伏行業(yè)高含氟含氮電池生產(chǎn)廢水趨零排放的方法，其特征在于:所述的超濾膜為中空纖維膜、管式膜或平板膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光伏行業(yè)高含氟含氮電池生產(chǎn)廢水趨零排放的方法，其特征在于:所述的誘導(dǎo)加速結(jié)晶池分為反應(yīng)區(qū)和沉淀區(qū)，反應(yīng)區(qū)內(nèi)加入有誘導(dǎo)結(jié)晶晶種，沉淀區(qū)內(nèi)沉淀下的晶種回流到反應(yīng)區(qū)，沉淀區(qū)上清液出水。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光伏行業(yè)高含氟含氮電池生產(chǎn)廢水趨零排放的方法，其特征在于:所述的晶種為方解石砂或石英砂，粒徑為50目~500目。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光伏行業(yè)高含氟含氮電池生產(chǎn)廢水趨零排放的方法，其特征在于:所述的保安過濾器，過濾精度小于或等于5Mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光伏行業(yè)高含氟含氮電池生產(chǎn)廢水趨零排放的方法，其特征在于:所述的反滲透 濃縮膜為海水淡化膜或者低壓高脫鹽反滲透膜。
【文檔編號(hào)】C02F1/44GK103936218SQ201410159394
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月21日
【發(fā)明者】陸繼來, 陳勇, 涂勇, 吳海鎖, 劉偉京 申請(qǐng)人:江蘇省環(huán)境科學(xué)研究院