一种硅太阳能电池生产产生的高浓含氟废水回用处理工艺及装置制造方法及图纸

本发明专利技术为一种硅太阳能电池生产产生的高浓含氟废水回用处理工艺及装置。该工艺的装置中采用了旋流混药装置、自清洗过滤机和自清洗砂滤机等的使用；同时在该工艺的处理过程中，采用了多种药剂筛选和复配得到颗粒药剂，通过颗粒药剂在离心作用下，与含氟废水中的氟离子充分接触、反应生成氟化物，反应后的氟化物被水带走，未反应的颗粒药剂留下继续与含氟废水反应。本发明专利技术可回收利用反渗透浓水、减少药剂投加量和出渣量、处理后的水质硬度低、可直接回用于硅太阳能电池的生产用水。

【技术实现步骤摘要】
一种硅太阳能电池生产产生的高浓含氟废水回用处理工艺及装置
本专利技术属于工业废水处理
，具体是涉及一种硅太阳能电池生产产生的高浓含氟废水回用处理工艺及装置。
技术介绍
光伏是利用光伏效应将太阳光辐射能直接转换为电能的发电系统，属可再生绿色能源。针对日益突出的环境以及全球化气候变暖问题，促使世界主要国家立法或采取措施，降低常规化石能源煤、石油、天然气的使用，推进采用可减少二氧化碳及其他温室气体排放的新型可再生能源，使光伏产业得以快速增长。我国未来能源发展规划中制定了一系列产业政策，资助扶持可再生能源逐步替代常规能源。本世纪末太阳能发电将占比60％以上，光伏产业在能源领域极具发展前景。光伏发电是依靠具有半导体特性的太阳能电池芯片组成的太阳能电池光电转换系统输出电力完成的。太阳能电池分晶硅、薄膜、钙钛矿、有机等多种类型，晶硅型占绝大多数市场份额，是目前的主流产品，又称硅太阳能电池。硅太阳能电池的生产在清洗、制绒、刻蚀等工艺阶段使用大量氢氟酸，进而产生浓度极高含氟废水，水中氟离子浓度最高值达到40000mg/L，平均氟离子浓度为2000～3000mg/L，远超排放标准限定值。随着我国对环境保护日趋重视，生产用水和排放管控越来越严格。国家标准GB30484-2013《电池工业污染物排放标准》规定，太阳能电池现有企业水污染物氟离子限值10mg/L，新建企业按特别排放限值2mg/L执行，以现有废水处理技术处理很难达到排放要求，严重制约了光伏产业规模化发展。对硅太阳能电池生产产生的含氟废水处理，现有技术主要包括双钙法和吸附法、离子交换法。双钙法原理是先将固体生石灰氧化钙(CaO)加水变成熟石灰(Ca(OH)2)石灰乳，石灰乳按比例投加到含氟废水中，钙离子与氟离子反应生成氟化钙，后续添加絮凝剂和助凝剂沉淀出氟化钙达到去除水中氟化物的目的，反应式为：CaO+H2O＝Ca(OH)2＝Ca2++2OH-，Ca2++2F-＝CaF2为了氟化物达标排放，要保证含氟水中有足够量的钙离子存在，而氢氧化钙浓度在低于15mg/L时，其溶解度不能提供充足的钙离子，需要添加可溶性钙盐氯化钙。氟化钙沉降需要一定的时间，还要添加絮凝剂聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)。要使氟离子浓度达到5mg/L排放，钙离子浓度冗余量至少为50mg/L，二者比例约为10倍，很难达到2mg/L排放标准。双钙法缺点加药量大、出渣量大，过量投加钙盐和絮凝剂使水中硬度和有机物含量过高，处理后的水只能排放，无法回收利用；吸附法吸附量有限，只适用于含氟量为20mg/L以下的轻含氟水，以及地下水除氟；离子交换法交换剂再生产生二次污染，不适用于高含氟工业废水处理。授权号CN102126798B《一种电子工业含氟含氨氮废水的再生回用方法》，针对氟离子含量小于100mg/L的轻含氟水，采用化学反应沉淀与混凝沉淀分离相结合的方式的除氟工艺，向废水中加入氧化钙、氢氧化钙或可溶性钙盐，形成氟化钙沉淀，即为双钙法除氟工艺，不适用于高含氟废水的处理，以及处理过的废水硬度过高不能回收利用；申请号201710830427.8《一种光伏行业含氟废水处理系统及其处理方法》，主要是对高含硝酸盐、氟离子浓度为100～300mg/L的含氟水，除氟方法包括双钙沉淀法除氟、碳酸钠化学软化、离子交换树脂降硬度、反渗透截留等工艺。双钙法增加钙镁离子浓度，离子交换法交换剂再生产生二次污染且处理效果不稳定，不能保证反渗透处理装置稳定运行；授权号CN103373774B《光伏行业含氟废水膜法高倍回收专用系统》，通过酸碱中和调整含氟废水pH值，经适当过滤处理，直接用二段反渗透装置进行除氟处理。经过酸碱处理，氟离子以氟化氢形态存在于水中，由于氟化氢的分子半径与水分子半径相近，反渗透很难截留氟离子，很难达到理想的除氟效果。申请号201811615422.4《含氟废水处理系统及含氟废水处理方法》提供了一种含氟废水处理系统及方法，特点在于先向含氟水中投加铝盐作为转化剂，再投加氢氧化钙和氯化钙等双钙除氟剂，形成氟铝化钙沉淀物，实现除氟功能，先投加转化剂再投加双钙除氟剂，除氟效率降低。本方法除氟浓度低于100mg/L，不适用于高含氟废水处理。申请号202010149123.7《一种液晶面板生产厂含氟废水处理装置及工艺》提供的除氟方法为调节含氟废水pH值、树脂软化、反渗透除氟，同样存在不加除氟剂直接经反渗透除氟、交换树脂再生产生二次污染且处理效果不稳定、含氟废水氟浓度小于200mg/L，不适用于高浓度含氟废水处理。
技术实现思路
本专利技术的目的为针对当前技术中，加药量大、出渣量大、对高含氟水处理效果不佳、处理后水硬度高无法回用的不足，本专利技术提供一种硅太阳能电池生产产生的高浓含氟废水回用处理工艺及装置。该工艺的装置中采用了旋流混药装置、自清洗过滤机和自清洗砂滤机等的使用；同时在该工艺的处理过程中，采用了多种药剂筛选和复配得到颗粒药剂，通过颗粒药剂在离心作用下，与含氟废水中的氟离子充分接触、反应生成氟化物，反应后的氟化物被水带走，未反应的颗粒药剂留下继续与含氟废水反应。本专利技术可回收利用反渗透浓水、减少药剂投加量和出渣量、处理后的水质硬度低、可直接回用于硅太阳能电池的生产用水。为了实现上述目标，本专利技术采用如下技术方案提供：一种硅太阳能电池生产产生的高浓含氟废水回用处理工艺，该工艺包括以下步骤：(1)，将存储于均质含氟水池中含氟废水与存储于反渗透浓水池中的反渗透浓水，分别通过氟水泵和浓水泵泵入管道混合器中进行混合，得到的混合水进入旋流混药装置；其中，含氟废水的氟离子含量为1000～2000mg/L；反渗透浓水的硬度为1000～2000mg/L；含氟废水和反渗透浓水的流量比为1:5～5:1，旋流混药装置混合水进水量为5～50t/h，旋流混药装置筒体直径为500～1500mm，高度为1500～2500mm；(2)，所述的氟水与浓水混合水通过旋流混药装置进水口沿旋流混药装置内壁与颗粒药剂旋流混合，与药剂混合后的水集中在旋流混药装置中心部分，通过旋流混药装置出水管进水端沿出水管流出；颗粒药剂在离心力和重力作用下沿旋流混药装置内壁返回到旋流混药装置底部；其中，固体药槽内的颗粒药剂通过螺旋送料机经旋流混药装置加药口进入旋流混药装置中；固体药剂初次添加量为旋流混药装置容积的10～30％，运行时的加药量按反应消耗量等量补加；所述的颗粒药剂的组分包括海泡石0.5～5％、硅藻土0.5～5％、碳酸氢钙35～75％、磷酸三钙20～45％；所述的颗粒药剂的粒径为50～100目。(3)，旋流混药装置的出水口流出的反应液经过药滤槽后，进入沉淀池静置20～40分钟；与此同时，液体药槽中的氟离子螯合剂溶液经循环加药泵从沉淀池中抽水通过射流加药器注入沉淀池，使沉淀池内溶液的pH为5～8；所述的氟离子螯合剂为60～100％羟基磷酸钙、10～100％壳聚糖、20～100％碳酸氢钙的一种或多种复合，氟离子螯合剂的浓度为30～80mg/L；(4)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅太阳能电池生产产生的高浓含氟废水回用处理工艺，其特征为该工艺包括以下步骤：/n(1)，将存储于均质含氟水池中含氟废水与存储于反渗透浓水池中的反渗透浓水，分别通过氟水泵和浓水泵泵入管道混合器中进行混合，得到的混合水进入旋流混药装置；/n其中，含氟废水的氟离子含量为1000～2000mg/L；反渗透浓水的硬度为1000～2000mg/L；含氟废水和反渗透浓水的流量比为1:5～5:1，旋流混药装置混合水进水量为5～50t/h，旋流混药装置筒体直径为500～1500mm，高度为1500～2500mm；/n(2)，所述的氟水与浓水混合水通过旋流混药装置进水口沿旋流混药装置内壁与颗粒药剂旋流混合，与药剂混合后的水集中在旋流混药装置中心部分，通过旋流混药装置出水管进水端沿出水管流出；颗粒药剂在离心力和重力作用下沿旋流混药装置内壁返回到旋流混药装置底部；/n其中，固体药槽内的颗粒药剂通过螺旋送料机经旋流混药装置加药口进入旋流混药装置中；固体药剂初次添加量为旋流混药装置容积的10～30％，运行时的加药量按反应消耗量等量补加；/n所述的颗粒药剂的组分包括海泡石0.5～5％、硅藻土0.5～5％、碳酸氢钙35～75％、磷酸三钙20～45％；/n(3)，旋流混药装置的出水口流出的料液经过药滤槽后，进入沉淀池静置20～40分钟；与此同时，液体药槽中的氟离子螯合剂溶液经循环加药泵从沉淀池中抽水通过射流加药器注入沉淀池，使沉淀池内溶液的pH为5～8；/n所述的氟离子螯合剂为60～100％羟基磷酸钙、10～100％壳聚糖、20～100％碳酸氢钙的一种或多种复合，氟离子螯合剂的浓度为30～80mg/L；/n(4)，将沉淀池内沉渣排入泥浆池中，泥浆池内的泥浆通过泥浆泵打入自清洗过滤机的集水槽中，自清洗过滤机的陶瓷滤盘旋转、内部负压，将集水槽内泥浆吸附至滤盘表面，通过刮渣板将滤渣干渣卸落至泥渣槽内，过滤机负压过滤出水返回到沉淀池进水端，陶瓷滤盘过滤孔径为0.5～10μm；/n与此同时，沉淀池的上清出水通过水泵经自清洗砂滤机中间管道打入到滤砂底部，砂滤过后的水通过顶部清水出口进入到除氟产水池中，底部的污砂通过中间的提砂管用压缩空气提升至砂滤器上部的洗砂器，清洗后的滤砂返回砂滤器中的滤砂上层，洗砂污水经洗砂水出口排出到泥浆池中，滤砂直径为0.5～2.0mm；/n(5)，除氟产水池内水经过除氟净化后，通过水泵打入到离子膜除盐装置进行除硬度软化处理，得到两股水产生，一股是产水，一股是浓缩水；除盐装置的产水进入回用水池，除盐装置的浓缩水进入均质含氟水池继续与高浓含氟水混合反应，减少除氟药剂的使用，除盐装置脱盐率为50～80％，产水水质：氟离子浓度为1～5mg/L、硬度为100～500mg/L，达到反渗透生产用水回用要求。/n...

【技术特征摘要】
1.一种硅太阳能电池生产产生的高浓含氟废水回用处理工艺，其特征为该工艺包括以下步骤：
(1)，将存储于均质含氟水池中含氟废水与存储于反渗透浓水池中的反渗透浓水，分别通过氟水泵和浓水泵泵入管道混合器中进行混合，得到的混合水进入旋流混药装置；
其中，含氟废水的氟离子含量为1000～2000mg/L；反渗透浓水的硬度为1000～2000mg/L；含氟废水和反渗透浓水的流量比为1:5～5:1，旋流混药装置混合水进水量为5～50t/h，旋流混药装置筒体直径为500～1500mm，高度为1500～2500mm；
(2)，所述的氟水与浓水混合水通过旋流混药装置进水口沿旋流混药装置内壁与颗粒药剂旋流混合，与药剂混合后的水集中在旋流混药装置中心部分，通过旋流混药装置出水管进水端沿出水管流出；颗粒药剂在离心力和重力作用下沿旋流混药装置内壁返回到旋流混药装置底部；
其中，固体药槽内的颗粒药剂通过螺旋送料机经旋流混药装置加药口进入旋流混药装置中；固体药剂初次添加量为旋流混药装置容积的10～30％，运行时的加药量按反应消耗量等量补加；
所述的颗粒药剂的组分包括海泡石0.5～5％、硅藻土0.5～5％、碳酸氢钙35～75％、磷酸三钙20～45％；
(3)，旋流混药装置的出水口流出的料液经过药滤槽后，进入沉淀池静置20～40分钟；与此同时，液体药槽中的氟离子螯合剂溶液经循环加药泵从沉淀池中抽水通过射流加药器注入沉淀池，使沉淀池内溶液的pH为5～8；
所述的氟离子螯合剂为60～100％羟基磷酸钙、10～100％壳聚糖、20～100％碳酸氢钙的一种或多种复合，氟离子螯合剂的浓度为30～80mg/L；
(4)，将沉淀池内沉渣排入泥浆池中，泥浆池内的泥浆通过泥浆泵打入自清洗过滤机的集水槽中，自清洗过滤机的陶瓷滤盘旋转、内部负压，将集水槽内泥浆吸附至滤盘表面，通过刮渣板将滤渣干渣卸落至泥渣槽内，过滤机负压过滤出水返回到沉淀池进水端，陶瓷滤盘过滤孔径为0.5～10μm；
与此同时，沉淀池的上清出水通过水泵经自清洗砂滤机中间管道打入到滤砂底部，砂滤过后的水通过顶部清水出口进入到除氟产水池中，底部的污砂通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁燕，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12