CN102408167B - 一种废砂浆回收过程所产生污水实现中水回用的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种废砂浆回收过程所产生污水实现中水回用的方法。本发明通过引入特定的沉降剂，以破坏洗涤废水的胶体特性，从而使污水中的固体颗粒加速沉降，在沉降池中获得清澈的上清液；辅以离子交换吸附、反渗透方法等方法以降低废水电导率。经过处理的工艺水可以作为中水用于碳化硅砂料的洗涤，并可以实现循环5-10次。当中水循环使用5-10次后，中水体系中所累积的切割液含量会达到7％左右，此时上述中水将可以直接用于废砂浆固液分离，从而提高切割加工组份的资源回收率。采用本工艺方法，在整个废砂浆回收过程中可以实现水和切割液的循环利用。

Description

一种废砂浆回收过程所产生污水实现中水回用的方法
技术领域
本发明涉及一种废砂浆回收过程所产生污水实现中水回用的方法。其应用领域主要是晶硅切割废砂浆资源化回收产业的环保保护和中水资源利用。 
背景技术
硅片是发展太阳能产业的重要基础。随着全球范围内太阳能产业的迅速发展，硅片需求量和加工量集聚增长。根据行业统计数据，中国硅片产能自2008年起已稳居全球首位，2010年国内硅片总产能近14GW，已占全球总产能50％以上。 
线切割是目前国际上硅片生产的通行方式。线切割加工的过程有赖于晶硅切割液(又称切削液、悬浮液)、碳化硅微粉(又称磨料、切割砂)的配合使用，同时会伴生大量的晶硅切割废砂浆。根据国内硅片企业的平均工艺水平，1MW硅片约需耗用12吨晶体硅；每切割1吨晶体硅约需要使用3.0吨碳化硅微粉和3.2吨晶硅切割液，并在切割过程中产生约7.6～7.9吨切割废砂浆。根据2010年国内硅片产业的统计数据，预期2012年，国内硅片企业年需碳化硅微粉约115.2万吨、晶硅切割液约122.88万吨，年产生切割废砂浆总量约300万吨。 
针对碳化硅微粉中所存在的硅、铁组份，传统的工艺方法是通过NaOH碱水洗涤的工艺来去除硅类组分，通过盐酸或硫酸进行酸洗的工艺来去除铁类组份，碱洗、酸洗两步工序相互独立，在两步工序之间需要进行压滤、水洗等操作。由于碱洗过程中，废水中含有大量的硅酸盐杂质。该废水具有一定溶胶特性，所以部分粒径小于多线切割要求的碳化硅悬浮与废水中，沉淀数月仍然浑浊。由于废水中固体成分颗粒值较小，废水直接采用板框压滤，离心等固液分离方法难以除尽固体颗粒。国内废砂浆资源化回收产业中普遍存在洗涤废水产生量大、所产生洗涤污水难以处置等问题。 
发明内容
本发明的目的在于提供一种废砂浆回收过程所产生污水实现中水回用的方法，尤其是针对碳化硅砂料洗涤环节所产生洗涤废水的综合利用方法。 
本发明通过引入特定的沉降剂，以破坏洗涤废水的胶体特性，从而使污水中的固体颗粒加速沉降，在沉降池中获得清澈的上清液。由于上清液具有较高的电导率，无法直接利用于碳化硅回收，本发明工艺辅以离子交换吸附、反渗透方法等方法以降低废水电导率。另一方面，碳化硅砂料的洗涤废水中必不可少地会含有一定量的切割液组份，在中水回用的过程中， 切割液组份会不断累积，COD数值不断升高。实验结果，表明COD在100000以下的废水并不影响碳化硅回收的要求。实际操作过程中，经过处理的工艺水可以作为中水用于碳化硅砂料的洗涤，并可以实现循环5-10次。当中水循环使用5-10次后，中水体系中所累积的切割液含量会达到7％左右，此时上述中水将可以直接用于废砂浆固液分离，从而提高切割加工组份的资源回收率。采用本工艺方法，在整个废砂浆回收过程中可以实现水和切割液的循环利用。 
本发明的目的是这样实现的：一种废砂浆回收过程所产生污水实现中水回用的方法，其特征在于该方法包括以下步骤： 
(1)在碳化硅砂料碱洗废水中引入10-20％的酸洗废水(w/w)，进行中和混合，控制中和混合废水pH值为7～9； 
(2)在中和混合废水中加入0.2-10％沉淀剂(w/w)；所述沉淀剂为氯化钙，氯化钡，氧化钙，氢氧化钙中的一种或几种混合物；搅拌0.5-2小时，静置2～5小时；将50-90％的上清液导入到清液收集池中(v/v)；其余10-50％的中和混合废水经压滤得到清液和沉降固态物，所得清液与清液收集池中收集的上清液进行合并； 
(3)将清液收集池中清液经过阴离子交换吸附、阳离子交换吸附处理；再 进行反渗透式膜处理；取样检测，当处理工艺水的电导率≤30μs/cm，即作为中水直接循环应用作为碳化硅砂料的洗涤水；在处理工艺水电导率超过30μs/cm时，重复进行阴离子交换吸附、阳离子交换吸附处理、反渗透式膜处理，直到满足作为中水循环应用的要求； 
(4)中水循环使用5-10次后，取样检测中水体系切割液含量；当切割液含量≥7％时，将上述中水直接循环用于废砂浆的固液分离环节。 
本发明所述一种废砂浆回收过程所产生污水实现中水回用的方法，其特征在于：所述废砂浆包括光伏行业中晶硅切割的废砂浆和电子行业中晶硅切割的废砂浆。 
本发明所述一种废砂浆回收过程所产生污水实现中水回用的方法，其特征在于：所述废砂浆回收过程为从废砂浆中回收切割液组份、碳化硅组份的生产过程。 
本发明所述一种废砂浆回收过程所产生污水实现中水回用的方法，其特征在于：所述污水为回收碳化硅组份的生产过程中所产生的洗涤废水，包括碱洗废水和酸洗废水。 
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。 
实施例1： 
取100Kg碳化硅砂料碱洗废水，经检测其pH值为12，其中硅酸钠含量为0.31％，在上述碱洗废水中加入左右中20Kg酸洗废水，进行中和混合后废水pH值为7.8；在上述在中和混合废水中加入450g氯化钙，搅拌40分钟，静置2.5小时；将其中约70％的上清液导入到清液收集池中(v/v)；其余约30％的中和混合废水经压滤得到清液和沉降固态物，所得清液与清液收集池中收集的上清液进行合并。清液收集池中清液总量118Kg，经检测其电导率为3315μs/cm。 
将上述清液依次通过D001大孔强酸阳离子交换吸附树脂和D201大孔强碱阴离子交换吸附树脂，流量控制在5l/min，获得清液117.5Kg，经检测其电导率为280μs/cm；再经过反渗透式膜处理装置后，获得清液116Kg，经检测其电导率为23μs/cm，可作为中水直接循环应用作为碳化硅砂料的洗涤水。 
上述中水作为碳化硅砂料的洗涤水循环使用7次后，经检测中水体系中切割液含量为7.3％，将上述中水直接循环用于废砂浆的固液分离环节，可继续回收利用其中的切割液组份。 
实施例2： 
取1t碳化硅砂料碱洗废水，经检测其pH值为12，其中硅酸钠含量为0.35％，在上述碱洗废水中加入左右中180Kg酸洗废水，进行中和混合后废水pH值为8.0；在上述在中和混合废水中加入10Kg氧化钙，搅拌30分钟，静置3.5小时；将其中约80％的上清液导入到清液收集池中(v/v)；其余约20％的中和混合废水经压滤得到清液和沉降固态物，所得清液与清液收集池中收集的上清液进行合并。清液收集池中清液总量1100Kg，经检测其电导率为4520μs/cm。 
将上述清液依次通过D001大孔强酸阳离子交换吸附树脂和D201强碱阴离子交换吸附树脂，流量控制在50l/min，获得清液1060Kg，经检测其电导率为580μs/cm；再经过反渗透式膜处理装置后，获得清液1020Kg，经检测其电导率为43μs/cm；继续通过D101强酸阳离子交换吸附树脂、D301强碱阴离子交换吸附树脂以及反渗透式膜处理装置后，获得清液1000Kg，经检测其其电导率为19μs/cm；可作为中水直接循环应用作为碳化硅砂料的洗涤水。 
上述中水作为碳化硅砂料的洗涤水循环使用8次后，经检测中水体系中切割液含量为7.5％，将上述中水直接循环用于废砂浆的固液分离环节，可继续回收利用其中的切割液组份。 

Claims (4)

1.一种废砂浆回收过程所产生污水实现中水回用的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
(1)在碳化硅砂料碱洗废水中引入10-20％的酸洗废水(w/w)，进行中和混合，控制中和混合废水pH值为7～9；
(2)在中和混合废水中加入0.2-10％沉淀剂(w/w)；所述沉淀剂为氯化钙，氯化钡，氧化钙，氢氧化钙中的一种或几种混合物；搅拌0.5-2小时，静置2～5小时；将50-90％的上清液导入到清液收集池中(v/v)；其余10-50％的中和混合废水经压滤得到清液和沉降固态物，所得清液与清液收集池中收集的上清液进行合并；
(3)将清液收集池中清液经过阴离子交换吸附、阳离子交换吸附处理；再进行反渗透式膜处理；取样检测，当处理工艺水的电导率≤30μs/cm，即作为中水直接循环应用作为碳化硅砂料的洗涤水；在处理工艺水电导率超过30μs/cm时，重复进行阴离子交换吸附、阳离子交换吸附处理、反渗透式膜处理，直到满足作为中水循环应用的要求；
(4)中水循环使用5-10次后，取样检测中水体系切割液含量；当切割液含量≥7％时，将上述中水直接循环用于废砂浆的固液分离环节。 
2.根据权利要求1所述一种废砂浆回收过程所产生污水实现中水回用的方法，其特征在于：所述废砂浆包括光伏行业中晶硅切割的废砂浆和电子行业中晶硅切割的废砂浆。
3.根据权利要求1所述一种废砂浆回收过程所产生污水实现中水回用的方法，其特征在于：所述废砂浆回收过程为从废砂浆中回收切割液组份、碳化硅组份的生产过程。
4.根据权利要求1所述一种废砂浆回收过程所产生污水实现中水回用的方法，其特征在于：所述污水为回收碳化硅组份的生产过程中所产生的洗涤废水，包括碱洗废水和酸洗废水。 
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