CN105712542A - 用于光伏、半导体行业氢氟酸废水回用处理装置及其工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于光伏、半导体行业氢氟酸废水回用处理工艺，包括：氢氟酸废水经收集池调质调量后泵入预处理水池，pH值调整到pH＝2.4-2.6；然后经过多介质过滤器去除其中的悬浮物和有机物后进入一级反渗透系统脱除废水中的氟硅酸盐，一级反渗透系统的出水依次经过一级pH值调整至4-6和二级pH值调整至8-9，增压后进入二级反渗透系统进行脱氟除盐处理，产水若符合回用水标准则通过回水管道提供给用户，若不符合则排回氢氟酸废水收集池重新处理。本发明工艺不仅能够将氢氟酸废水回用约60％，而且处理后的水质优于自来水的水质，可直接回用于纯水制备系统或直接回用给工艺水系统，使回用的废水在厂区中循环使用，降低废水排放总量，节约用水成本。

Description

用于光伏、半导体行业氢氟酸废水回用处理装置及其工艺

技术领域

本发明涉及一种废水处理系统，尤其涉及一种氢氟酸废水回用系统。

背景技术

光伏、半导体行业近年来飞速发展，是一个朝阳行业，然而这也是一个高耗能、高污染、用水量极大的行业，以100MW多晶硅生产线为例，每天用水量在1500吨左右，在所产生的废水中含氢氟废水占废水总量的70％左右，含氢氟废水是刻蚀工序中产生的，一般PH在2左右，氟离子含量一般在50-800ppm之间，电导在2000-4000us/cm之间。

目前，用于光伏、半导体行业的废水处理系统中对含氟废水的典型处理方法为沉淀法，其基本原理为：

Ca²⁺+2F＝CaF₂↓

如上式，在处理过程中需要向废水中投加CaCl₂或其他钙盐，使Ca²⁺与水中的F反应生成CaF₂沉淀，从而使F^-从水中去除。该工艺最终能够将排放水中的氟离子的含量控制在6～10mg/L，以保证达标排放，然而由于源废水本身成分较为单一，但该沉淀法工艺过程中人为引入了大量钙、镁离子等，这不仅大大降低了废水进一步回用出水的品质，降低了废水回用的级别，更为该废水回用增大了难度和风险。

光伏、半导体行业产生的稀氢氟废水，具有pH值低、腐蚀性强、电导高的特点，这无疑增加了处理的难度，但稀氢氟废水具有浊度低、硬度低、废水中成分相对单一的特性，因此，需要开发一种针对光伏、半导体行业废水回用的新工艺。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于光伏、半导体行业氢氟酸废水回用处理工艺，将含氟废水经过本发明工艺后处理后，水质能够满足光伏、半导体行业回用，可直接回用于光伏、半导体行业工艺水系统，回用率高，可达60％，降低了废水排放总量，节约用水成本。而且在处理过程中不会产生废气，无二次污染。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种用于光伏、半导体行业氢氟酸废水回用处理装置，包括与氢氟酸废水来水连接的氢氟酸废水收集池和氢氟酸废水处理系统；所述氢氟酸废水收集池依次连接的废水泵、预处理水池和原水箱；所述原水箱的出水分两路：一路依次经低压泵、多介质过滤器、保安过滤器和一级高压泵，连接至一级反渗透系统的原水进口，另一路依次经反洗泵连接至所述多介质过滤器的反洗进口，所述多介质过滤器的反洗出口连接至所述氢氟酸废水处理系统；所述一级反渗透系统包括两段反渗透单元，所述一级反渗透系统的产水口连接到一级pH调节池，所述一级反渗透系统的浓水口连接到氢氟酸废水处理系统；所述一级pH调节池的出液口依次连接到二级pH调节池、二级高压泵后连接到二级反渗透系统的原水进口；所述二级反渗透系统为两段反渗透结构，所述二级反渗透系统的浓水口连接到氢氟酸废水处理系统，所述二级反渗透系统的产水口连接到产水箱，所述产水箱的出口通过回用水泵后分别连接到回水管道和氢氟酸废水收集池；所述预处理水池、所述一级pH调节池、所述二级pH调节池均分别连接有氢氧化钠自动加药装置，每套氢氧化钠自动加药装置配套有搅拌器和pH在线检测仪；所述保安过滤器的进口管道上连接有阻垢剂自动加药装置；各氢氧化钠自动加药装置、阻垢剂自动加药装置、多介质过滤器均与一PLC控制装置相连；所述氢氟酸废水收集池、预处理水池、原水箱、一级pH调节池、二级pH调节池和产水箱均分别设有与所述PLC控制装置连接的液位传感器；所述一级反渗透系统、二级反渗透系统和回水管道上均各自配套有与所述PLC控制装置连接的水质监视仪表。

本发明提出的一种用于光伏、半导体行业氢氟酸废水回用处理工艺，是利用上述氢氟酸废水处理回用装置，其步骤是：氢氟酸废水来水经氢氟酸废水收集池、废水泵进入预处理水池，将预处理水池中废水的pH值调整到pH＝2.4-2.6；自预处理水池排出的废水经过多介质过滤器去除其中的悬浮物和有机物后进入一级反渗透系统脱除废水中的氟硅酸盐和部分氟离子，一级反渗透系统的出水先经过一级pH值的调整至pH＝4-6，再经过二级pH值的调整至pH＝8-9后，再经过二级高压泵增压后进入二级反渗透系统进行脱氟除盐处理，与回用水泵出口配套的水质监视仪表对二级反渗透系统的产水进行回用水水质检测，若不符合回用水标准则通过回水管道上的阀门切换排回到氢氟酸废水收集池，重新处理；若符合则通过回水管道提供给用户。

进一步讲，各氢氧化钠自动加药装置内的氢氧化钠溶液的质量百分比为15-25％。

经过一级反渗透系统处理后的出水的pH＝3～3.5，氟离子含量在180-220ppm，电导在2000～3000us/cm；经过二级反渗透系统处理后的出水的pH＝7，氟离子含量在5ppm以下，电导在20us/cm以下。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明回用工艺将氢氟酸废水来水通过调节pH，再经过耐腐蚀的多介质过滤器过滤及两级反渗透工艺处理，且在两级反渗透系统之间连续进行两次Ph值的调整，逐步将pH由3左右调制至4～6后在达到8～9，最终不仅能够将约60％的氢氟酸废水回用，而且pH值可以稳定在7-8，氟离子含量稳定在5ppm以下，电导稳定在20us/cm以下，直接回用给用户的工艺水系统，使回用处理后的废水在厂区中循环使用的。另一方面，经过反渗透工艺浓缩后的氢氟酸废水进入厂区中原有的氢氟酸废水处理系统，由于进入到氢氟酸废水处理系统的废水浓度增减，从而可以减少氢氟酸废水处理系统中所需处理药品的投加量，节省了成本，减少了设备投资，操作更加简单。

附图说明

图1是实施例氢氟酸废水回用工艺的结构流程图。

图中：1-氢氟酸废水收集池，2-废水泵，3-预处理水池，4、14、16-氢氧化钠自动加药装置，5-原水箱，6-低压泵，7-多介质过滤器，8-反洗泵，9-阻垢剂自动加药装置，10-保安过滤器，11-一级高压泵，12-一级反渗透系统，13-一级pH调节池，15-二级pH调节池，17-二级高压泵，18-二级反渗透，19-产水箱，20-回用水泵。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。

本发明工艺的设计思路是；由于光伏、半导体行业产生的氢氟酸废水具有pH值低、腐蚀性强、电导高的特点，因此，在整个回用处理过程中，经过pH预调节、过滤去除悬浮物、一级反渗透在低pH值下对氟离子的去除率较低，然而对于水中所存在的氟硅酸盐去除率非常高，经过一级反渗透能够有效去除水中的氟硅酸盐以和部分氟离子，经过两级调整将废水的pH值提高并稳定在8～9，然后经过二级反渗透系统进一步脱氟除盐，使最终的产水的pH稳定在7左右，氟离子含量稳定在5ppm以下，电导稳定在20us/cm以下，其水质优于自来水，不但可直接回用于光伏、半导体行业的工艺水，而且还可以回用于纯水制备系统，从而使光伏、半导体行业厂区内的水循环使用，降低废水排放总量，节约用水成本。

如图1所示，本发明一种用于光伏、半导体行业氢氟酸废水回用处理装置，包括与氢氟酸废水来水连接的氢氟酸废水收集池1和氢氟酸废水处理系统，通常光伏、半导体行业企业均有该氢氟酸废水处理系统。

所述氢氟酸废水收集池1依次连接的废水泵2、预处理水池3和原水箱5；所述原水箱5的出水分两路：一路依次经低压泵6、多介质过滤器7、保安过滤器10和一级高压泵11，连接至一级反渗透系统12的原水进口，另一路依次经反洗泵8连接至所述多介质过滤器7的反洗进口，所述多介质过滤器7的反洗出口连接至所述氢氟酸废水处理系统。

所述一级反渗透系统12包括两段反渗透单元，所述一级反渗透系统12的产水口连接到一级pH调节池13，所述一级反渗透系统12的浓水口连接到氢氟酸废水处理系统；其特征在于：所述一级pH调节池13的出液口依次连接到二级pH调节池15、二级高压泵17后连接到二级反渗透系统18的原水进口；所述二级反渗透系统18为两段反渗透结构，所述二级反渗透系统18的浓水口连接到氢氟酸废水处理系统，所述二级反渗透系统18的产水口连接到产水箱19，所述产水箱19的出口通过回用水泵20后分别连接到回水管道和氢氟酸废水收集池1。

所述预处理水池3、所述一级pH调节池13、所述二级pH调节池15均分别连接有氢氧化钠自动加药装置，每套氢氧化钠自动加药装置配套有搅拌器和pH在线检测仪；所述保安过滤器10的进口管道上连接有阻垢剂自动加药装置9；各氢氧化钠自动加药装置、阻垢剂自动加药装置9、多介质过滤器7均与一PLC控制装置相连；所述氢氟酸废水收集池1、预处理水池3、原水箱5、一级pH调节池13、二级pH调节池15和产水箱19均分别设有与所述PLC控制装置连接的液位传感器；所述一级反渗透系统12、二级反渗透系统18和回水管道上均各自配套有与所述PLC控制装置连接的水质监视仪表。

利用如图1所示用于光伏、半导体行业氢氟酸废水回用处理装置实现光伏、半导体行业氢氟酸废水回用处理工艺，包括：

水质水量调节步骤：含氢氟废水是刻蚀工序中产生的，由于生产的特殊性，来水的水质和水量变化较大，利用氢氟酸废水收集池1进行调质和调量，氢氟酸废水收集池1内水质达到：pH2左右，氟离子含量一般在400ppm左右，电导在20000-40000us/cm之间。

预处理水池pH调节步骤：氢氟酸废水来水经氢氟酸废水收集池1、废水泵2进入预处理水池3，其中，氢氟酸废水中含有F^-、SiF6^2-、Na⁺、K⁺和H⁺，如果pH偏低，氢氟酸会对设备产生严重的腐蚀，如果pH偏高，而Na2SiF6和K2SiF6溶解度较低，会在后续工艺过程的一级反渗透浓缩过程中析出，从而可以会影响设备的正常运行。因此，需要将预处理水池3中废水的pH值调整到pH＝2.4-2.6以保证后续工艺正常运行。

多介质过滤步骤：调节pH后的原水以溢流的方式自预处理水池3排出，进入原水箱5，通过低压泵6的增压，废水经过耐腐蚀的多介质过滤器7去除废水中可能残存的少量悬浮物和有机物后，保证后续反渗透浓缩过程中使得房渗透系统不会污堵。多介质过滤器7根据压差可以自动实现反洗，该多介质过滤器7的外壳采用耐腐蚀FRP材料制成。

一级反渗透步骤：经过预处理水池pH调节步骤后的水质的pH值已经调整到pH＝2.5左右，达到了进入一级反渗透系统12的基本要求，废水经过多介质过滤器7和保安过滤器10后进入一级高压泵11，通过一级高压泵11进一步增压，废水进入一级反渗透12。采用一级反渗透系统12脱除废水中的氟硅酸盐和部分氟离子。需要强调的是，由于pH值较低，一级反渗透系统脱盐率较低，经过一级反渗透系统18处理后的出水的pH在3左右，氟离子含量在200ppm左右，电导在由4000～5000可以降低至2000～3000us/cm，但对废水中硅化合物的去除率可以达到98％以上，这样废水中的绝大部分氟硅酸盐将被去除。所述一级反渗透系统12共计两段，产水口连接到一级pH调节池13，浓水口连接到原有的氢氟酸废水处理系统(通常光伏、半导体企业均有氢氟酸废水处理系统)。一级反渗透系统12由膜壳、膜元件、管道阀门和相应仪表组成，一级高压泵11材质为针对本工艺特制的双相钢2205材质，膜元件为在低pH值下适用的耐酸型聚酰胺复合膜元件，一级反渗透系统12运行时，由一级高压泵11将氢氟酸废水增压后进入膜壳，通过反渗透膜的脱盐处理，渗透水进入一级pH调节罐13，浓水通过管道排至原有的氢氟酸氟废水处理系统。

二次pH调节：经过一级反渗透处理的出水中的氟硅酸盐大部分被去除，Na2SiF6和K2SiF6不会析出。而对F^-去除率50％左右，因此，一级反渗透系统的产水中还含有大量的F^-，而将pH值提高到8-9，将有利于对F^-的去除。因此，本发明中的PH调节系统由一级pH调节池13、二级pH调节池15和与所述预处理水池3、所述一级pH调节池13、所述二级pH调节池15分别连接的氢氧化钠自动加药装置4、14、16及其每套氢氧化钠自动加药装置配置的搅拌器和pH在线检测仪组成。可以通过呈梯度的提高水质在各工艺环节的pH值，以提高废水的处理效果。一级反渗透系统12的产水首先进入一级pH调节池13，该调节池13内的pH在线检测仪检测该调节池13内废水的pH值，该pH值数据传输至PLC控装置，PLC控制装置根据预先设定的数据控制与所述一级pH调节池13相连的氢氧化钠自动加药装置14的加药阀门的开闭，以自动方式向该调节池13内投加NaOH溶液，一级pH调节池将废水的pH值调节至4-6后进入二级pH调节池15，二级pH调节池15内的pH调节方式与一级pH调节池13的相同，经过二级pH调节池15的调整至使二级pH调节池15的出水pH值稳定在8-9之间。

二级反渗透步骤：经过二级高压泵17增压后将二级pH调节池15的出水泵入二级反渗透系统18进行脱氟除盐处理，该步骤中主要是去除水中的F^-，所述二级反渗透系统18处理后的出水(即产水)的pH值稳定在7，氟离子含量稳定在5ppm以下，电导稳定在20us/cm以下。所述二级反渗透系统18共计两段，产水口连接到产水箱19，浓水口连接到原有的氢氟酸氟废水处理系统。与一级反渗透系统12相同，二级反渗透系统18由膜壳、膜元件、管道阀门和相应仪表组成，二级高压泵17将调节pH后的水增压后进入膜壳，通过反渗透膜的脱盐处理，渗透水进入产水箱19，浓水通过管道排至原有的氢氟酸氟废水处理系统。本发明中所述一级反渗透系统12和二级反渗透系统18配套有共用的膜清洗系统。

水质检测步骤：回用水泵出口配套的水质监视仪表对二级反渗透系统18的产水进行回用水水质检测，若不符合回用水标准则通过回水管道上的阀门切换排回到氢氟酸废水收集池，重新处理；若符合则通过回水管道提供给用户。

药剂投加步骤：各氢氧化钠自动加药装置内的氢氧化钠溶液的质量百分比为15-25％。由于本发明中，所有氢氧化钠自动加药装置4、14、16内均配套有与所述PLC控制装置连接的搅拌器和pH在线检测仪，因此，在处理工艺的各环节可以自动的根据pH在线监测的结果控制各氢氧化钠自动加药装置的药剂投加量，实现pH值的调节。所述保安过滤器10的进口管道上连接有阻垢剂自动加药装置9，用以对保安过滤器10进行除垢。

综上，本发明工艺不仅能够将氢氟酸废水回用约60％，而且经过本工艺后处理为水质优于自来水的水质，能够达到近似纯水级别，可直接回用于纯水制备系统或直接回用给工艺水系统，使回用的废水在厂区中循环使用，降低废水排放总量，节约用水成本。

尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (4)

1.一种用于光伏、半导体行业氢氟酸废水回用处理装置，包括与氢氟酸废水来水连接的氢氟酸废水收集池(1)和氢氟酸废水处理系统；

所述氢氟酸废水收集池(1)依次连接的废水泵(2)、预处理水池(3)和原水箱(5)；所述原水箱(5)的出水分两路：一路依次经低压泵(6)、多介质过滤器(7)、保安过滤器(10)和一级高压泵(11)，连接至一级反渗透系统(12)的原水进口，另一路依次经反洗泵(8)连接至所述多介质过滤器(7)的反洗进口，所述多介质过滤器(7)的反洗出口连接至所述氢氟酸废水处理系统；

所述一级反渗透系统(12)包括两段反渗透单元，所述一级反渗透系统(12)的产水口连接到一级pH调节池(13)，所述一级反渗透系统(12)的浓水口连接到氢氟酸废水处理系统；其特征在于：

所述一级pH调节池(13)的出液口依次连接到二级pH调节池(15)、二级高压泵(17)后连接到二级反渗透系统(18)的原水进口；所述二级反渗透系统(18)为两段反渗透结构，所述二级反渗透系统(18)的浓水口连接到氢氟酸废水处理系统，所述二级反渗透系统(18)的产水口连接到产水箱(19)，所述产水箱(19)的出口通过回用水泵(20)后分别连接到回水管道和氢氟酸废水收集池(1)；

所述预处理水池(3)、所述一级pH调节池(13)、所述二级pH调节池(15)均分别连接有氢氧化钠自动加药装置，每套氢氧化钠自动加药装置配套有搅拌器和pH在线检测仪；

所述保安过滤器(10)的进口管道上连接有阻垢剂自动加药装置(9)；

各氢氧化钠自动加药装置、阻垢剂自动加药装置(9)、多介质过滤器(7)均与一PLC控制装置相连；所述氢氟酸废水收集池(1)、预处理水池(3)、原水箱(5)、一级pH调节池(13)、二级pH调节池(15)和产水箱(19)均分别设有与所述PLC控制装置连接的液位传感器；所述一级反渗透系统(12)、二级反渗透系统(18)和回水管道上均各自配套有与所述PLC控制装置连接的水质监视仪表。

2.一种用于光伏、半导体行业氢氟酸废水回用处理工艺，其特征在于，利用如权利要求1所述用于光伏、半导体行业氢氟酸废水回用处理装置，处理工艺的步骤是：氢氟酸废水来水经氢氟酸废水收集池(1)、废水泵(2)进入预处理水池(3)，将预处理水池(3)中废水的pH值调整到pH＝2.4-2.6；自预处理水池(3)排出的废水经过多介质过滤器(7)去除其中的悬浮物和有机物后进入一级反渗透系统(12)脱除废水中的氟硅酸盐和部分氟离子，一级反渗透系统(12)的出水先经过一级pH值的调整至pH＝4-6，再经过二级pH值的调整至pH＝8-9后，再经过二级高压泵(17)增压后进入二级反渗透系统(18)进行脱氟除盐处理，与回用水泵出口配套的水质监视仪表对二级反渗透系统(18)的产水进行回用水水质检测，若不符合回用水标准则通过回水管道上的阀门切换排回到氢氟酸废水收集池，重新处理；若符合则通过回水管道提供给用户。

3.根据权利要求1所述用于光伏、半导体行业氢氟酸废水回用处理工艺，其特征在于，各氢氧化钠自动加药装置内的氢氧化钠溶液的质量百分比为15-25％。

4.根据权利要求1所述用于光伏、半导体行业氢氟酸废水回用处理工艺，其特征在于，经过一级反渗透系统(18)处理后的出水的pH＝3～3.5，氟离子含量在180-220ppm，电导在2000～3000us/cm；经过二级反渗透系统(18)处理后的出水的pH＝7，氟离子含量在5ppm以下，电导在20us/cm以下。