CN108911343A - 多晶硅废水零排放方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多晶硅废水零排放方法及系统。该方法包括以下步骤：A.对来自冷却塔和后处理系统的不含氯离子的酸性废水进行中和、沉降、澄清得到澄清废水；B.对澄清废水进行过滤、反渗透后得到产品水；C.产品水送回冷却塔作为补充水；D.对来自生产系统的含氯离子的酸性废水进行中和、沉降、澄清得到澄清回用水；E.澄清回用水送往生产系统循环使用，并在其吸收氯离子饱和后进行蒸发浓缩结晶得到固体氯化钙；蒸发冷凝水送往冷却塔作为补充水；F.将步骤C中得反渗透产生的浓水送往生产系统用于溶解废渣、吸收废气。实现了废水闭环处理、零排放。整个处理系统对周边环境污染小、水资源用量相对于之前大大减少、处理成本也大大降低。
Description
技术领域
本发明涉及一种多晶硅生产过程中废水的处理系统。
背景技术
多晶硅，是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。
多晶硅生产过程中产生的废水可分为两部分：含氯离子的酸性废水与不含氯离子的酸性废水。
不含氯离子的酸性废水主要来源于：闭式冷却塔系统排污水(循环水浓缩倍数为5倍)、后处理清洗产品的硝酸废水。含氯离子的废水来源于：生产过程中产生的含氯离子的废渣通过水溶解及生产过程中产生的氯化氢、氯硅烷废气通过水吸收形成的含氯离子的酸性废水。
现有含氯离子废水处理方式有以下三种方式：
1、通过晒盐的方式蒸发处理(对周边环境污染严重)。
2、用大量工业水进行稀释，达到国家排放标准后直接外排。(浪费大量水资源)
3、送至专业污水处理厂进行净化处理(成本过高)
不含氯离子废水处理方式：经过中和、净化后达到国家排放标准后直接排放。
由此可见，上述处理废水的方式要么成本过高、要么二次污染严重、要么严重浪费水资源。因此急需一种成本低廉、环境污染小的废水处理方式。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种多晶硅废水零排放方法及系统，将多晶硅生产过程中产生的含氯离子和不含氯离子的酸性废水分别处理后循环使用，使得废水零排放。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案为：一种多晶硅废水零排放方法，包括不含氯离子的酸性废水处理和含氯离子的酸性废水处理；
所述不含氯离子的酸性废水处理包括以下步骤：
步骤A.对来自冷却塔和后处理系统的不含氯离子的酸性废水进行中和、沉降、澄清得到澄清废水；
步骤B.对澄清废水进行过滤、反渗透后得到产品水；
步骤C.产品水送回冷却塔作为补充水；
含氯离子的酸性废水处理包括以下步骤：
步骤D.对来自生产系统的含氯离子的酸性废水进行中和、沉降、澄清得到澄清回用水；
步骤E.澄清回用水送往生产系统循环使用，并在其吸收氯离子饱和后进行蒸发浓缩结晶得到固体氯化钙；蒸发冷凝水送往冷却塔作为补充水；
步骤F.将步骤C中得反渗透产生的浓水送往生产系统用于溶解废渣、吸收废气。
作为一种改进，步骤A中利用强碱进行中和，所述强碱为氢氧化钠、氢氧化钾、石灰乳中的一种或几种；中和后加入絮凝剂进行沉降。
作为一种改进，步骤B中利用多介质过滤器和超滤装置进行多重过滤。
作为一种优选，步骤D中利用强碱进行中和，所述强碱为氢氧化钠、氢氧化钾、石灰乳中的一种或几种；中和后加入絮凝剂进行沉降。
本发明还提供一种多晶硅废水零排放系统，包括不含氯离子的酸性废水处理系统和含氯离子的酸性废水处理系统；
所述不含氯离子的酸性废水处理系统包括依次连接的污水处理系统I、中水回用系统；所述污水处理系统I包括依次连接的中和反应器、沉降装置、气浮装置；所述中水回用系统包括依次连接的多介质过滤器、超滤装置、反渗透装置；所述中水回用系统与冷却塔之间设置有回水管I；
所述含氯离子的酸性废水处理系统包括依次连接的污水处理系统II、高盐废水浓缩系统；所述污水处理系统II包括依次连接的中和反应器、沉降装置、气浮装置；所述高盐废水浓缩系统包括依次连接的MVR浓缩装置、三效浓缩结晶装置；所述污水处理系统II处理与生产系统之间设置有回水管II；所述高盐废水浓缩系统与冷却塔之间设置有回水管III；
所述中水回用系统中反渗透装置与生产系统之间设置有浓水输送管。
作为一种改进，所述污水处理系统I中还包括为反应器添加强碱和为沉降装置添加絮凝剂的加药装置。
作为一种改进，所述污水处理系统II中还包括为反应器添加强碱和为沉降装置添加絮凝剂的加药装置。
作为一种改进，所述回水管I和回水管II相连。由于回水管I与回水管II均通达冷却塔，因此可以将回水管I和回水管II相连以节约管道布置。
作为一种改进，所述MVR浓缩装置之前设置有预处理装置，所述预处理装置包括依次连接的高效反应澄清池、脱碳器、过滤器。
本发明的有益之处在于：具有上述步骤和上述结构的多晶硅废水零排放的方法和系统，将含氯离子及不含氯离子的酸性废水分别处理后又循环使用，特别是不含氯离子酸性废水处理系统中的浓水又送往生产系统用于溶解废渣、吸收废气，大大节约了溶解废渣、吸收废气的原料，同时解决了浓水的处理问题，使得各个系统产生的废水均能循环使用，真正做到了废水闭环处理、零排放。整个处理系统对周边环境污染小、水资源用量相对于之前大大减少、处理成本也大大降低。
附图说明
图1为本发明的流程图。
图2为本发明的结构示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明提供一种多晶硅废水零排放方法，包括不含氯离子的酸性废水处理和含氯离子的酸性废水处理；
所述不含氯离子的酸性废水处理包括以下步骤：
步骤A.对来自冷却塔和后处理系统的不含氯离子的酸性废水进行中和、沉降、澄清得到澄清废水；利用强碱进行中和，所述强碱为氢氧化钠、氢氧化钾、石灰乳中的一种或几种；中和后加入絮凝剂进行沉降，絮凝剂为PAC、PAM。
步骤B.对澄清废水进行过滤、反渗透后得到产品水；最好利用多介质过滤器和超滤装置进行多重过滤。
步骤C.产品水送回冷却塔作为补充水；
含氯离子的酸性废水处理包括以下步骤：
步骤D.对来自生产系统的含氯离子的酸性废水进行中和、沉降、澄清得到澄清回用水；利用强碱进行中和，所述强碱为氢氧化钠、氢氧化钾、石灰乳中的一种或几种；中和后加入絮凝剂进行沉降，絮凝剂为PAC、PAM。
步骤E.澄清回用水送往生产系统循环使用，并在其吸收氯离子饱和后进行蒸发浓缩结晶得到固体氯化钙；蒸发冷凝水送往冷却塔作为补充水；
步骤F.将步骤C中得反渗透产生的浓水送往生产系统用于溶解废渣、吸收废气。
如图2所示，本发明还提供一种多晶硅废水零排放系统，包括不含氯离子的酸性废水处理系统和含氯离子的酸性废水处理系统；
所述不含氯离子的酸性废水处理系统包括依次连接的污水处理系统I、中水回用系统；所述污水处理系统I包括依次连接的中和反应器、沉降装置、气浮装置；所述污水处理系统I中还包括为反应器添加强碱和为沉降装置添加絮凝剂的加药装置。所述中水回用系统包括依次连接的多介质过滤器、超滤装置、反渗透装置；所述中水回用系统与冷却塔之间设置有回水管I；
所述含氯离子的酸性废水处理系统包括依次连接的污水处理系统II、高盐废水浓缩系统；所述污水处理系统II包括依次连接的中和反应器、沉降装置、气浮装置；所述污水处理系统I中还包括为反应器添加强碱和为沉降装置添加絮凝剂的加药装置。所述高盐废水浓缩系统包括依次连接的MVR浓缩装置、三效浓缩结晶装置；所述MVR浓缩装置之前设置有预处理装置，所述预处理装置包括依次连接的高效反应澄清池、脱碳器、过滤器。所述污水处理系统II处理与生产系统之间设置有回水管II；所述高盐废水浓缩系统与冷却塔之间设置有回水管III；回水管I和回水管II相连。
所述中水回用系统中反渗透装置与生产系统之间设置有浓水输送管。
中和反应器是一种进行酸碱中和反应的装置，在本发明中，加药装置为中和反应器加入强碱，与酸性废水中的酸进行中和反应。
沉降装置是一种进行絮凝沉淀的装置。絮凝沉淀是颗粒物在水中作絮凝沉淀的过程。在废水水中投加絮凝剂后，其中悬浮物的胶体及分散颗粒在分子力的相互作用下生成絮状体且在沉降过程中它们互相碰撞凝聚，其尺寸和质量不断变大，沉速不断增加。
气浮装置是将空气以微小气泡形式通入水中，使微小气泡与水中悬浮的颗粒粘附，形成水-气-颗粒三相混合体系，颗粒粘附上气泡后，密度小于水即上浮水面，形成浮渣层，从水中分离出去。
多介质过滤器是利用一种或几种过滤介质，在一定的压力下把浊度较高的水通过一定厚度的粒状或非粒材料，从而有效的除去悬浮杂质使水澄清的过程，常用的滤料有石英砂，无烟煤，锰砂等，主要用于水处理除浊，软化水，纯水的前级预处理等，出水浊度可达3度以下。
超滤装置是一种加压膜分离技术，即在一定的压力下，使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径的特制的薄膜，而使大分子溶质不能透过，留在膜的一边，从而使大分子物质得到了部分的纯化。
反渗透装置是将原水经过精细过滤器、颗粒活性碳过滤器、压缩活性碳过滤器等，再通过泵加压，利用孔径为1/10000μm(相当于大肠杆菌大小的1/6000，病毒的1/300)的反渗透膜(RO膜)，使较高浓度的水变为低浓度水，同时将工业污染物、重金属、细菌、病毒等大量混入水中的杂质全部隔离。
MVR蒸发器是一种主要应用于制药行业的新型高效节能蒸发设备，该设备采用低温与低压汽蒸技术和清洁能源为能源产生蒸汽，将媒介中的水分离出来，是目前国际先进的蒸发技术，是替代传统蒸发器的升级换代产品。
三效浓缩结晶装置是一种提取浓缩设备，采用列管式循环外加热工作原理，物理受热时间短、蒸发速度快、浓缩比重大，有效保持物料原效，节能效果显著，广泛适合于制药、化工、食品、轻工等的液体物料的蒸发浓缩工艺过程。
工业水站为冷却塔、后处理系统、生产系统提供工业用水。工业用水符合国家工业生产水标准，补水量分别约为：360m3/h、40m3/h、60m3/h。冷却塔为整个系统提供冷量，在运行的过程中会蒸发大量的水，同时会连续产生出废水。冷却塔排污水浊度约1500NTU，电导：6000μs/cm；PH＝9，流量为90m3/h。后处理系统用于清洗产品，其排污水中含有硝酸、固体硅等物质。后处理系统排污水PH＝1，流量为40m3/h。生产系统产生含氯的废渣、废气，通过水溶解吸收，产生酸性含氯的废水PH≈1。
冷却塔排污水和后处理系统排污水汇合后PH＝3～4、流量130m3/h，由污水处理系统I进行中和、絮凝沉降、气浮澄清后得到PH＝6～9，悬浮物＜70μg/L，流量130m3/h的澄清废水。
澄清废水经多介质过滤器、超滤装置进行多重过滤，最后经反渗透装置再过滤后得到PH≈7、水质优于国家工业生产水标准、流量85m3/h的产品水。产品水通过回水管I回送到冷却塔进行补水。
生产系统废水PH＜1，氯离子浓度为10000mg/L到50000mg/L。流量为120m3/h，由污水处理系统II进行中和、絮凝沉降、气浮澄清后得到PH＝6～9，悬浮物＜70μg/L，流量60m3/h的澄清回用水。澄清回用水由回水管II回送到生产系统用于溶解废渣、吸收废气。当水中氯离子浓度达到一定高度(30000ppm)后，吸收氯离子浓度的能力降低，则需要补充新鲜水。此时，将反渗透装置产生的流量45m3/h、PH≈8～9补充到生产系统用于溶解废渣、吸收废气。澄清回用水吸收氯离子饱和后送入高盐废水浓缩系统进行蒸发浓缩结晶，得到固体四水氯化钙。蒸发结晶产生的蒸发冷凝水流量55m3/L，杂质含量很低，优于国家工业生产水标准，利用回水管III回送至冷却塔补水。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种多晶硅废水零排放方法，包括不含氯离子的酸性废水处理和含氯离子的酸性废水处理；其特征在于，所述不含氯离子的酸性废水处理包括以下步骤：
步骤A.对来自冷却塔和后处理系统的不含氯离子的酸性废水进行中和、沉降、澄清得到澄清废水；
步骤B.对澄清废水进行过滤、反渗透后得到产品水；
步骤C.产品水送回冷却塔作为补充水；
含氯离子的酸性废水处理包括以下步骤：
步骤D.对来自生产系统的含氯离子的酸性废水进行中和、沉降、澄清得到澄清回用水；
步骤E.澄清回用水送往生产系统循环使用，并在其吸收氯离子饱和后进行蒸发浓缩结晶得到固体氯化钙；蒸发冷凝水送往冷却塔作为补充水；
步骤F.将步骤C中得反渗透产生的浓水送往生产系统用于溶解废渣、吸收废气。
2.根据权利要求1所述的一种多晶硅废水零排放方法，其特征在于步骤A中利用强碱进行中和，所述强碱为氢氧化钠、氢氧化钾、石灰乳中的一种或几种；中和后加入絮凝剂进行沉降。
3.根据权利要求1所述的一种多晶硅废水零排放方法，其特征在于步骤B中利用多介质过滤器和超滤装置进行多重过滤。
4.根据权利要求1所述的一种多晶硅废水零排放方法，其特征在于步骤D中利用强碱进行中和，所述强碱为氢氧化钠、氢氧化钾、石灰乳中的一种或几种；中和后加入絮凝剂进行沉降。
5.一种多晶硅废水零排放系统，包括不含氯离子的酸性废水处理系统和含氯离子的酸性废水处理系统；其特征在于：
所述不含氯离子的酸性废水处理系统包括依次连接的污水处理系统I、中水回用系统；所述污水处理系统I包括依次连接的中和反应器、沉降装置、气浮装置；所述中水回用系统包括依次连接的多介质过滤器、超滤装置、反渗透装置；所述中水回用系统与冷却塔之间设置有回水管I；
所述含氯离子的酸性废水处理系统包括依次连接的污水处理系统II、高盐废水浓缩系统；所述污水处理系统II包括依次连接的中和反应器、沉降装置、气浮装置；所述高盐废水浓缩系统包括依次连接的MVR浓缩装置、三效浓缩结晶装置；所述污水处理系统II处理与生产系统之间设置有回水管II；所述高盐废水浓缩系统与冷却塔之间设置有回水管III；
所述中水回用系统中反渗透装置与生产系统之间设置有浓水输送管。
6.根据权利要求5所述的一种多晶硅废水零排放系统，其特征在于：所述污水处理系统I中还包括为反应器添加强碱和为沉降装置添加絮凝剂的加药装置。
7.根据权利要求5所述的一种多晶硅废水零排放系统，其特征在于：所述污水处理系统II中还包括为反应器添加强碱和为沉降装置添加絮凝剂的加药装置。
8.根据权利要求5所述的一种多晶硅废水零排放系统，其特征在于：所述回水管I和回水管II相连。
9.根据权利要求5所述的一种多晶硅废水零排放系统，其特征在于：所述MVR浓缩装置之前设置有预处理装置，所述预处理装置包括依次连接的高效反应澄清池、脱碳器、过滤器。
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