CN109205901A - 利用浓混酸废水生产农用硝酸钙的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用浓混酸废水生产农用硝酸钙的装置及方法。所述装置包括调节池、稀硝酸泵、全自动固态石灰投加装置、批式处理槽、中和液泵、板框压滤机、氟化钙收集槽、硝酸钙储槽、上料泵、热水泵、冷凝水预热器、热水罐、蒸发装置、出料泵、真空泵、冷凝水罐、间接冷凝器、冷凝水泵、结晶罐、母液泵、离心机、母液罐。所述方法包括如下步骤：S1、PH值调节：调节PH值至8左右，S2、压滤，S3、蒸发，将S2步骤中得到的滤液母液进行蒸发操作得到浓缩液，S4、结晶。本发明的一种利用浓混酸废水生产农用硝酸钙的装置及方法能够针对浓混酸废水做合理处理，分离中和盐氟化物与硝酸盐，并高效回收硝酸盐，从而以较低成本制得市售合格品，变废为宝。

Description

利用浓混酸废水生产农用硝酸钙的装置及方法

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种利用浓混酸废水生产农用硝酸钙的装置及方法，该浓混酸废水是在多晶硅生产过程中产生的，包括硝酸和氢氟酸。

背景技术

随着半导体、液晶面板及太阳能电池等产业的蓬勃发展，其生产流程中使用氢氟酸和硝酸来作为蚀刻硅及硅化合物的使用量也会愈来愈多，混酸被使用后成为电子酸废液时，其所含有的氢氟酸和硝酸的浓度不低，且具有高腐蚀性。目前，常用的处理方法是先将浓混酸中和过滤，滤液进行生化处理，生化脱氮需要消耗大量的外加碳源，药剂成本高，构筑物占地面积大，而且无附加值的产物，处理费用高，还造成大量的资源浪费。

发明内容

为了解决上述现有技术中的不足，本发明的目的是寻找一种简单有效的方法，混合废酸中氢氟酸与硝酸以盐的形式进行分离，并回收其中硝酸盐作为农用化肥，不仅有利于环境保护，而且将带来可观的经济收益和社会效益。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种利用浓混酸废水生产农用硝酸钙的装置，其特征是，包括调节池、稀硝酸泵、全自动固态石灰投加装置、批式处理槽、中和液泵、板框压滤机、氟化钙收集槽、硝酸钙储槽、上料泵、热水泵、冷凝水预热器、热水罐、蒸发装置、出料泵、真空泵、冷凝水罐、间接冷凝器、冷凝水泵、结晶罐、母液泵、离心机、母液罐；

所述全自动固态石灰投加装置包括：石灰料仓、螺旋输送系统、称重系统；

所述蒸发装置包括：加热室、分离室、轴流泵；

所述调节池的进料口与浓混酸废水管相连，所述调节池的出料口通过所述稀硝酸泵与所述批式处理槽的混酸进料口连接，所述石灰料仓的出料口通过所述螺旋输送系统与所述称重系统的进料口连接，所述称重系统的出料口与所述批式处理槽的石灰乳进料口连接，所述批式处理槽的出料口通过所述中和液泵与所述板框压滤机的进料口连接，所述板框压滤机的出料口连接所述氟化钙收集槽，所述板框压滤机的滤液出料口与所述硝酸钙储槽连接，所述硝酸钙储槽的出料口分别与所述冷凝水预热器和所述加热室进口连接，所述加热室的两端分别连接所述分离室与所述轴流泵，所述轴流泵的两端分别连接所述分离室与所述加热室，所述分离室的两端分别连接所述加热室与所述轴流泵，所述分离室的出料口通过所述出料泵与所述结晶罐的进料口连接，所述结晶罐的出料口与所述离心机的进料口连接，所述离心机的一端出料口与所述母液罐连接，所述母液罐的出料口通过所述母液泵与所述结晶罐的进料口连接；

所述加热室蒸汽入口与生蒸汽源管道连接，所述加热室冷凝水出口的连接方式如下：

a、所述加热室的冷凝水出口与所述热水罐的进口连接，所述热水罐的出口通过所述热水泵与所述冷凝水预热器的入口连接，所述冷凝水预热器分别与锅炉、上料泵、热水泵连接；和/或

b、所述加热室冷凝水出口与所述冷凝水罐连接，所述分离室蒸汽出口与所述间接冷凝器冷凝器蒸汽入口连接，所述间接冷凝器冷凝水出口与所述冷凝水罐连接。

现有浓混酸废水处理技术是先中和后，中和后废水进入生化池经反硝化脱除废水中总氮，使其废水达标排放，这种处理方式一方面在脱除总的的过程中消耗大量的碳源，另一方面也浪费了硝态氮资源。本发明通过蒸发回收了废水中的硝态氮资源，变废为宝。

优选的是，所述蒸发装置为单效、双效、三效、四效蒸发装置中的一种或几种。

在上述任一方案优选的是，所述蒸发装置为三效蒸发器，所述三效蒸发器包括第一效蒸发器、第二效蒸发器、第三效蒸发器，其中所述第一效蒸发器包括：一效加热室、一效分离室、一效轴流泵，所述第二效蒸发器包括：二效加热室，二效分离室、二效轴流泵，所述第三效蒸发器包括：三效加热室、三效分离室、三效轴流泵；

所述第一效蒸发器的进料口连接所述冷凝水预热器的出料口，所述第一效蒸发器的出料口与所述第二效蒸发器的进料口连接，所述第二效蒸发器的出料口与所述第三效蒸发器的进料口连接，所述第三效蒸发器的出料口通过出料泵与结晶罐连接。

所述第一效蒸发器中，所述一效加热室的两端分别连接所述一效分离室与所述一效轴流泵，所述一效轴流泵的两端分别连接所述一效分离室与所述一效加热室，所述一效分离室两端分别连接所述一效加热室与所述一效轴流泵；所述第二效蒸发器中，所述二效加热室的两端分别连接所述二效分离室与所述二效轴流泵，所述二效轴流泵的两端分别连接所述二效分离室与所述二效加热室，所述二效分离室两端分别连接所述二效加热室与所述二效轴流泵；所述第三效蒸发器中，所述三效加热室的两端分别连接所述三效分离室与所述三效轴流泵，所述三效轴流泵的两端分别连接所述三效分离室与所述三效加热室，所述三效分离室两端分别连接所述三效加热室与所述三效轴流泵；

所述一效加热室的蒸汽进口与蒸汽总管道连接，所述一效分离室的二次汽出口连接所述二效加热室的蒸汽进口，所述二效分离室的二次汽出口连接三效加热室的蒸汽进口，所述三效分离室的二次汽出口连接所述间接冷凝器的蒸汽进口。所述一效加热室的冷凝水出口与所述热水罐进口连接，所述热水罐出口通过所述热水泵与所述冷凝水预热器入口连接，所述冷凝水预热器分别出口与锅炉连接，所述二效加热器冷凝水出口与所述三效加热室连接，所述三效加热室冷凝水出口与所述冷凝水罐连接，所述三效分离室蒸汽出口与所述间接冷凝器蒸汽入口连接，所述间接冷凝器冷凝水出口与所述冷凝水罐连接。

三效蒸发装置相比单效、双效蒸发装置具有汽耗比低、节省蒸汽消耗量的优势，同时三效蒸发装置相对四效、五效蒸发装置具有操作简单、占地面积小的优势。

石灰粉体是通过全自动固态石灰投加装置输送至批式处理槽与传统泵输送相比可以减小劳动力，降低人工成本，提高工作效率，改善周围环境，自动化程度高，可定量计量。

在上述任一方案优选的是，还包括DCS控制系统，DCS控制系统即分散控制系统。

所述DCS控制系统是兼顾分而自治和综合协调的自动化仪表控制系统，自动程度高且具有对整个装置的各个功能实现分散控制、集中操作的优势。

本发明的另一目的是提供一种利用多晶硅生产过程中的浓混酸废水生产农用硝酸钙的生产方法，其特征是，包括如下步骤：

步骤S1、多晶硅生产过程中的浓混酸废水排放进入调节池，然后由稀硝酸泵提升进入批式处理槽，粉态石灰是通过石灰投加装置输送至批式处理槽的，搅拌反应，调节PH值至8左右；

步骤S2、压滤：将所述步骤S1中批式处理槽得到的反应产物通过中和液泵进入板框压滤机压滤处理，氟化钙泥状物倒入收集槽，滤液进入硝酸钙储槽收集压滤母液；

步骤S3、蒸发：将所述步骤S2中得到的滤液母液输送至冷凝水预热器预热后进入蒸发装置进行蒸发操作得到浓缩液；

步骤S4、结晶：将所述步骤S3中得到的浓缩液输入结晶器进行冷却结晶，结晶后物料进入离心系统离心分离，固体即为四水硝酸钙，母液返回结晶器调整固液比。

优选的是，所述步骤S1过程采用的氢氧化钙均为固态熟石灰。

采用固态熟石灰能减少石灰溶解工序，并减少后续蒸发水量。

在上述任一方案优选的是，所述步骤S3过程中，优选三效蒸发浓缩工艺，经过预热处理的物料先进入第一效蒸发器中进行蒸发浓缩，然后进入第二效加热器进行蒸发浓缩，最后进入第三效加热器进行蒸发浓缩。

三效蒸发浓缩工艺设备占地面积小，物料处理量较大，是产能与设备运行成本综合考虑计算的最优工艺。

在上述任一方案优选的是，使用上述任一浓混酸废水生产农用硝酸钙的装置来实施上述任一利用浓混酸废水生产农用硝酸钙的方法。

将上述利用多晶硅生产过程中的浓混酸废水生产农用硝酸钙的装置与方法结合使用可以事半功倍，不仅提高了设备的利用率，还提高了产品的处理效率和产量。不仅有利于环境保护，而且将带来可观的经济收益和社会效益。

附图说明

图1是本发明实施例的一种利用多晶硅生产过程中的浓混酸废水生产农用硝酸钙的装置的结构示意图；

图1中，1-调节池，2-稀硝酸泵，3-石灰料仓，4-螺旋输送系统，5-批式处理槽，6-中和液泵，7-板框压滤机，8-氯化钙收集槽，9-硝酸钙储槽，10-上料泵，11-热水泵，12-冷凝水预热器，13-热水罐，14-一效加热室，15-一效分离室，16-一效轴流泵，17-二效加热室，18-二效分离室，19-二效轴流泵，20-三效加热室，21-三效分离室，22-三效轴流泵，23-出料泵，24-真空泵，25-冷凝水罐，26-间接冷凝器，27-冷凝水泵，28-结晶罐，29-母液泵，30-离心机，31-母液罐，32-称重系统。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1所示，一种利用浓混酸废水生产农用硝酸钙的装置，包括调节池1、稀硝酸泵2、全自动固态石灰投加装置、批式处理槽5、中和液泵6、板框压滤机7、氯化钙收集槽8、硝酸钙储槽9、上料泵10、热水泵11、冷凝水预热器12、热水罐13、一效加热室14，一效分离室15，一效轴流泵16，二效加热室17，二效分离室18，二效轴流泵19，三效加热室20，三效分离室21，三效轴流泵22、出料泵23、真空泵24、冷凝水罐25、间接冷凝器26、冷凝水泵27、结晶罐28、母液泵29、离心机30、母液罐31、称重系统32。

调节池1的进料口与浓混酸废水管相连，调节池1的出料口通过稀硝酸泵2与批式处理槽5的混酸进料口连接，石灰料仓3的出料口通过螺旋输送系统4与称重系统32的进料口连接，称重系统32出料口与所批式处理槽5的石灰乳进料口连接，批式处理槽5的出料口通过中和液泵6与板框压滤机7的进料口连接，板框压滤机7的出料口连接氯化钙收集8槽，板框压滤机7的滤液出料口与硝酸钙储9槽连接，硝酸钙储槽9的出料口分别与冷凝水预热器12和一效加热室进口14连接，一效加热室14的两端分别连接一效分离室15与一效轴流泵16，一效轴流泵16的两端分别连接一效分离室15与一效加热室14，一效分离室15两端分别连接一效加热室14与一效轴流泵16，一效分离室15的出料口与二效加热室17连接；二效加热室17的两端分别连接二效分离室18与二效轴流泵19，二效轴流泵19的两端分别连接二效分离室18与二效加热室17，二效分离室18两端分别连接二效加热室17与二效轴流泵19；二效分离室18的出料口与三效加热室20连接，三效加热室20的两端分别连接三效分离室21与三效轴流泵22，三效轴流泵22的两端分别连接三效分离室21与三效加热室20，三效分离室21两端分别连接三效加热室20与三效轴流泵22；三效分离室21的出料口通过出料泵23与结晶罐28进料口连接，结晶罐28的出料口与离心机30的进料口连接，离心机30的一端出料口与母液罐31连接，母液罐31的出料口通过母液泵29与结晶罐28进料口连接。

一效加热室14的蒸汽进口与蒸汽总管道连接，一效分离室15的二次汽出口连接二效加热室17的蒸汽进口，二效分离室18的二次汽出口连接三效加热室20的蒸汽进口，三效分离室21的二次汽出口连接间接冷凝器26的蒸汽进口。一效加热室14的冷凝水出口与热水罐13进口连接，热水罐13出口通过热水泵11与冷凝水预热器12入口连接，冷凝水预热器12分别出口与锅炉连接，二效加热器17冷凝水出口与三效加热室20连接，三效加热室20冷凝水出口与冷凝水罐25连接，三效分离室21蒸汽出口与间接冷凝器26蒸汽入口连接，间接冷凝器26冷凝水出口与冷凝水罐25连接。

一种利用多晶硅生产过程中的浓混酸废水生产农用硝酸钙的装置，还包括DCS控制系统。

一种利用多晶硅生产过程中的浓混酸废水生产农用硝酸钙的生产方法，包括如下步骤：

步骤S1、多晶硅生产过程中的浓混酸废水排放进入调节池，然后由稀硝酸泵提升进入批式处理槽，粉态石灰是通过石灰投加装置输送至批式处理槽的，搅拌反应，调节PH值至8左右；

步骤S2、压滤：将步骤S1中批式处理槽得到的反应产物通过中和液泵进入板框压滤机压滤处理，氯化钙泥状物倒入收集槽，滤液进入硝酸钙储槽收集压滤母液；

步骤S3、蒸发：将步骤S2中得到的滤液母液输送至冷凝水预热器预热后进入蒸发装置进行蒸发操作得到浓缩液；

步骤S4、结晶：将步骤S3中得到的浓缩液输入结晶器进行冷却结晶，结晶后物料进入离心系统离心分离，固体即为四水硝酸钙，母液返回结晶器调整固液比。

步骤S1过程采用的氢氧化钙均为固态熟石灰。

步骤S3过程中，优选三效蒸发浓缩工艺，经过预热处理的物料先进入第一效蒸发器中进行蒸发浓缩，然后进入第二效加热器进行蒸发浓缩，最后进入第三效加热器进行蒸发浓缩。

为便于对本发明的理解，下面结合其工作原理对本发明做进一步的描述：

企业排放的浓混酸废水进入调节池1后由稀硝酸泵2提升进入批式处理槽5中，同时石灰料仓3的粉体熟石灰通过螺旋输送系统4和称重系统32定量加入批式处理槽5与浓混酸废水混合反应，将混酸废水的PH值调节至8左右。批式处理槽5反应后的产物通过中和液泵6输入板框压滤机7中进行压滤处理得到泥饼排入氯化钙收集槽8外运处理，滤液则进入硝酸钙储槽9，然后由上料泵10输送至冷凝水预热器12预热后进入一效蒸发器(一效加热室14、一效分离室15、一效轴流泵16)进行蒸发浓缩，一效的完成液进入二效蒸发器进行浓缩(二效加热室17、二效分离室18、二效轴流泵19)，二效的完成液进入三效蒸发器(三效加热室20、三效分离室21、三效轴流泵22)进行浓缩，浓缩液经出料泵23进入结晶罐28进行冷却结晶，结晶后物料进入离心机30系统离心分离，分离得到的固体即为四水硝酸钙产物，母液输入母液罐31通过母液泵29返回结晶罐28调整固液比。

由蒸汽总管来的生蒸汽进入一效加热室14壳程与管程的物料进行换热冷凝，冷凝下来的水经过冷凝水预热器12给原料预热后返回锅炉，一效分离室15在蒸发过程中产生的二次蒸汽进入到二效加热室17壳程与管程的溶液进行换热冷凝，二效冷凝下来的冷凝水进入三效加热室20，二效分离室18在蒸发过程中产生的二次蒸汽进入到三效加热室20换热冷凝，冷凝下来的冷凝水进入冷凝水罐25，三效分离室21出来的二次汽经过间接冷凝器26冷凝后进入冷凝水罐25，收集到冷凝水罐25的冷凝水去下一工序。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (7)

1.一种利用浓混酸废水生产农用硝酸钙的装置，其特征是，包括调节池、稀硝酸泵、全自动固态石灰投加装置、批式处理槽、中和液泵、板框压滤机、氟化钙收集槽、硝酸钙储槽、上料泵、热水泵、冷凝水预热器、热水罐、蒸发装置、出料泵、真空泵、冷凝水罐、间接冷凝器、冷凝水泵、结晶罐、母液泵、离心机、母液罐；

所述全自动固态石灰投加装置包括：石灰料仓、螺旋输送系统、称重系统；

所述蒸发装置包括：加热室、分离室、轴流泵；

所述调节池的进料口与浓混酸废水管相连，所述调节池的出料口通过所述稀硝酸泵与所述批式处理槽的混酸进料口连接，所述石灰料仓的出料口通过所述螺旋输送系统与所述称重系统的进料口连接，所述称重系统的出料口与所述批式处理槽的石灰乳进料口连接，所述批式处理槽的出料口通过所述中和液泵与所述板框压滤机的进料口连接，所述板框压滤机的出料口连接所述氟化钙收集槽，所述板框压滤机的滤液出料口与所述硝酸钙储槽连接，所述硝酸钙储槽的出料口分别与所述冷凝水预热器和所述加热室进口连接，所述加热室的两端分别连接所述分离室与所述轴流泵，所述轴流泵的两端分别连接所述分离室与所述加热室，所述分离室的两端分别连接所述加热室与所述轴流泵，所述分离室的出料口通过所述出料泵与所述结晶罐的进料口连接，所述结晶罐的出料口与所述离心机的进料口连接，所述离心机的一端出料口与所述母液罐连接，所述母液罐的出料口通过所述母液泵与所述结晶罐的进料口连接；

所述加热室蒸汽入口与生蒸汽源管道连接，所述加热室冷凝水出口的连接方式如下：

a、所述加热室的冷凝水出口与所述热水罐的进口连接，所述热水罐的出口通过所述热水泵与所述冷凝水预热器的入口连接，所述冷凝水预热器分别与锅炉、上料泵、热水泵连接；和/或

b、所述加热室冷凝水出口与所述冷凝水罐连接，所述分离室蒸汽出口与所述间接冷凝器冷凝器蒸汽入口连接，所述间接冷凝器冷凝水出口与所述冷凝水罐连接。

2.根据权利要求1所述的利用浓混酸废水生产农用硝酸钙的装置，其特征是，所述蒸发装置为单效、双效、三效、四效蒸发装置中的一种或几种。

3.根据权利要求2所述的利用浓混酸废水生产农用硝酸钙的装置，其特征是，所述蒸发装置为三效蒸发器，所述三效蒸发器包括第一效蒸发器、第二效蒸发器、第三效蒸发器，其中所述第一效蒸发器包括：一效加热室、一效分离室、一效轴流泵，所述第二效蒸发器包括：二效加热室，二效分离室、二效轴流泵，所述第三效蒸发器包括：三效加热室、三效分离室、三效轴流泵；

所述第一效蒸发器的进料口连接所述冷凝水预热器的出料口，所述第一效蒸发器的出料口与所述第二效蒸发器的进料口连接，所述第二效蒸发器的出料口与所述第三效蒸发器的进料口连接，所述第三效蒸发器的出料口通过出料泵与结晶罐连接。

所述第一效蒸发器中，所述一效加热室的两端分别连接所述一效分离室与所述一效轴流泵，所述一效轴流泵的两端分别连接所述一效分离室与所述一效加热室，所述一效分离室两端分别连接所述一效加热室与所述一效轴流泵；所述第二效蒸发器中，所述二效加热室的两端分别连接所述二效分离室与所述二效轴流泵，所述二效轴流泵的两端分别连接所述二效分离室与所述二效加热室，所述二效分离室两端分别连接所述二效加热室与所述二效轴流泵；所述第三效蒸发器中，所述三效加热室的两端分别连接所述三效分离室与所述三效轴流泵，所述三效轴流泵的两端分别连接所述三效分离室与所述三效加热室，所述三效分离室两端分别连接所述三效加热室与所述三效轴流泵；

所述一效加热室的蒸汽进口与蒸汽总管道连接，所述一效分离室的二次汽出口连接所述二效加热室的蒸汽进口，所述二效分离室的二次汽出口连接三效加热室的蒸汽进口，所述三效分离室的二次汽出口连接所述间接冷凝器的蒸汽进口。所述一效加热室的冷凝水出口与所述热水罐进口连接，所述热水罐出口通过所述热水泵与所述冷凝水预热器入口连接，所述冷凝水预热器分别出口与锅炉连接，所述二效加热器冷凝水出口与所述三效加热室连接，所述三效加热室冷凝水出口与所述冷凝水罐连接，所述三效分离室蒸汽出口与所述间接冷凝器蒸汽入口连接，所述间接冷凝器冷凝水出口与所述冷凝水罐连接。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的利用浓混酸废水生产农用硝酸钙的装置，其特征是，还包括DCS控制系统。

5.一种利用浓混酸废水生产农用硝酸钙的方法，包括如下步骤：

步骤S1、PH值调节：多晶硅生产过程中的浓混酸废水排放进入调节池，然后由稀硝酸泵提升进入批式处理槽，粉态石灰通过石灰投加装置输送至批式处理槽，搅拌反应，调节PH值至8左右；

步骤S2、压滤：将所述步骤S1中批式处理槽得到的反应产物通过中和液泵进入板框压滤机压滤处理，氟化钙泥状物倒入收集槽，滤液进入硝酸钙储槽收集压滤母液；

步骤S3、蒸发：将所述步骤S2中得到的滤液母液输送至冷凝水预热器预热后进入蒸发装置进行蒸发操作得到浓缩液；

步骤S4、结晶：将所述步骤S3中得到的浓缩液输入结晶器进行冷却结晶，结晶后物料进入离心系统离心分离，固体即为四水硝酸钙，母液返回结晶器调整固液比。

6.根据权利要求5所述的利用浓混酸废水生产农用硝酸钙的方法，其特征是，所述步骤S3中，经过预热处理的物料先进入所述第一效蒸发器中进行蒸发浓缩，然后进入所述第二效加热器进行蒸发浓缩，最后进入所述第三效加热器进行蒸发浓缩。

7.根据权利要求6所述的利用浓混酸废水生产农用硝酸钙的方法，其特征是，利用权利要求1-4中任一项所述的利用浓混酸废水生产农用硝酸钙的装置。