CN115466020A - 一种含氟废水一体化净化处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含氟废水一体化净化处理装置，旨在解决现有技术中将不同工序中的污水分别处理，管线布置复杂的不足。该发明包括第一凝絮池、第一沉淀池、第二凝絮池、第二沉淀池、生物处理单元以及污泥处理单元，其中，高浓度含氟废水进入到第一凝絮池中，含氢氟酸废水进入到第二凝絮池中。对含氢氟酸废水和高浓度氢氟酸废水先分后合的混同处理，管线布置简单，投料相比直接混合更为省料。
Description
技术领域
本发明涉及光伏板废水处理领域，更具体地说，它涉及一种含氟废水一体化净化处理装置。
背景技术
光能作为一种取之不尽的清洁能源，是“双碳”下不可忽视的重要能源来源。
虽然太阳能是绿色能源，但是作为主流产业的晶硅材料生产过程会产生大量废水。在太阳能电池板中，常见的产品就是单晶硅和多晶硅两种，无论哪一种产品，为了保证晶硅能极大程度的吸收太阳能，在生产过程的工序中都会用硝酸、氢氟酸、硫酸等强氧化性溶液清洗、制绒、刻蚀硅片，同时还要添加异丙醇、乙醇及重金属作为助剂，所以产生的污水堪称“五毒俱全”：pH低，硝态氮量高、氟离子含量高、可生化性低、含有重金属等。
在晶硅的生产过程中，根据工序的不同，产生的污水中的含氟量、有机物的种类、浓度也存在区别。在现有技术中，不同污水分别处理，但是管线的布置较为复杂，对光伏板的生产厂家的规模要求较大。
本申请旨在实现一种根据污水的浓度而进行先分后合的光伏板含氟废水处理装置，从而在减少构筑物的同时，降低管线布置的难度。
中国专利公告号CN108911343A，名称为多晶硅废水零排放方法及系统，该申请案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。以该申请为代表的一系列光伏板污水处理设备采用分工序逐一处理的方式，具有管线布置复杂的不足。
发明内容
本发明克服了现有技术中将不同工序中的污水分别处理，管线布置复杂的不足，提供了一种含氟废水一体化净化处理装置，它能简化管线布置，使之适应规模较小的光伏板生产规模，为光伏板生产线和废水处理模块化提供改造潜力。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种含氟废水一体化净化处理装置，用于对含氢氟酸废水和高浓度氢氟酸废水进行废水处理，包括第一凝絮池、第一沉淀池、第二凝絮池、第二沉淀池、生物处理单元以及污泥处理单元，其中，高浓度含氟废水进入到第一凝絮池中，含氢氟酸废水进入到第二凝絮池中，高浓度的含氟废水在第一凝絮池中处理后经过第一沉淀池的沉淀进入第二凝絮池与含氢氟酸废水混合。
本申请通过第一凝絮池承接高浓度含氟废水，对其进行初步处理，将其中的氟离子水平和PH值调节至接近含氢氟酸废水中的水平后进行第二凝絮池，与进入的含氢氟酸废水一道进行第二凝絮，直至其中的氟离子降低至排放水平，然后进入到生物处理单元，通过曝气降低其不可生化性，然后经微生物进行生化反应，在全部指标达到排放标准后排出。在本申请中，通过先将高浓度含氟废水进行处理，再与含氢氟酸废水一道处理，减少了管线布置的复杂度，减少了相应的构筑数量，使得本申请适应小规模的光伏板生产线，为光伏板生产线和废水处理模块化提供改造潜力。
作为优选，第一凝絮池设有第一加药器，第一加药器填充的药剂包括氧化钙联合钙盐、铝盐、镁盐或磷酸盐。第一凝絮池采用更适应高浓度氢氟酸废水净化的化学沉淀法，可提高温度，提高PH值，有效降低氟离子含量至与含氢氟酸废水相近甚至更低的水平。
作为优选，第二凝絮池设有第二加药器，第二加药器填充的药剂包括氯化钙、碱、PAC和PAM。氯化钙和碱起到调节PH值的作用，氯化钙易溶于水，与氟离子结合产生氟化钙沉淀，PAC和PAM在污水中呈絮状，加快氟化钙固体颗粒的捕获和沉淀。
作为优选，第一凝絮池包括进液腔室和反应腔室，第一加药器位于反应腔室中，进液腔室底部连通反应腔室。高浓度的含氟废水一般是在晶硅表面制绒工序产生的，由于工序的限制，高浓度的含氟废水的排放存在不连续性。按进水速度调整投料量对水平的测量要求较高，也对加药器的要求较高。因此，通过设置进液腔室，暂存废液，接收不连续的废水，然后以连续的速度排出。这样可以减少对加药器的精度和自动化控制要求，在难以人工排障的环境下具有意义。
作为优选，进液腔室的底部设有弹簧，进液腔室相对反应腔室升降设置。当进液腔室的水位较高时，进液腔室和反应腔室之间的液差较大，废液从进液腔室进入反应腔室的流速较大，当废液进入进液腔室的量较少时，液差又较小，甚至会产生反灌。本申请通过弹簧的设置，当进液腔室的废液量较多时，进液腔室的重量变大，开始下降；当进液腔室的废液量较少时，进液腔室的重量较少，在弹性力的作用下上升。如此，保证进液腔室和反应腔室之间的废液流速相近，减少波动性，更利于处理。
作为优选，生物处理单元包括曝氧池、厌氧池、兼氧池和好氧池。含氢氟酸废水和高浓度氢氟酸废水中除了氟化氢以外还具有可生化性较差的异丙醇。通过曝气，提高其可生化性，然后依次通过厌氧池、兼氧池和好氧池，利用微生物降低其有机物含量，从而达到可排放标准。
作为优选，第一沉淀池的顶部分别向一侧延伸形成有进水平台，进水平台连通第一凝絮池；第二沉淀池的顶部分别向一侧延伸形成有进水平台，进水平台连通第二凝絮池。通过设置进水平台，避免从上一流程进入的待处理水冲击到沉淀池，对第一沉淀池或第二沉淀池造成扰动。进水平台的设置更利于沉淀与液体分离，降低后续步骤中液体中的固体颗粒的数量。
作为优选，污泥处理单元包括连通第一沉淀池和第二沉淀池的污泥池和污泥脱水机。第一沉淀池和第二沉淀池中的污泥进入到污泥池中，然后通过污泥脱水机进行脱水，降低含水量，然后将污泥进行后续处理。
作为优选，氯化钙、碱、PAC和PAM混合形成有预制药剂，预制药剂填充在第二加药器中。
现有技术中加药器的失效是许多废水处理设备失效的重要原因。通过将各个联合药物按比例进行充分混合形成预制药剂相比按药物种类设置加药器可以有效减少加药器的数量。通过减少易失效部件的数量，可以大大提高处理装置的可靠性。
作为优选，第二凝絮池在第二加药器的下方设有鼓风器和栅格架，鼓风器向栅格架鼓风，栅格架设有栅格片，栅格片向鼓风器倾斜。
第二加药器中的药物主要可以分为用于改变废水PH值的碱、用于与氟离子反应产生沉淀的氯化钙以及作为凝絮剂的PAC和PAM。在理想的环境下，是在第二凝絮池的前段对废水进行调质改变PH值至反应最优区间，然后尽快的产生沉淀，然后在第二凝絮池的后段将沉淀凝絮收集，避免PAM和PAC产生的絮状结构产生在氯化钙外围，影响氯化钙在废水中的溶解速度。通过鼓风器和格栅架根据氯化钙、碱、PAC和PAM的颗粒大小进行区分，尽可能的将氯化钙和碱抛投在第二凝絮池的前段，将PAC和PAM抛投在第二凝絮池的后段。第二加药器投放的预制混合药物随重力下降，摔落在栅格架的栅格倾斜的表面，向靠近第二凝絮池的进水方向倾斜飞出，同时受到重力和风力的作用向第二凝絮池的出水方向飘。碱和氯化钙的颗粒较大，有的呈片状，而PAC和PAM颗粒较小。直径较大的碱和氯化钙受到的风力较大，会反复的撞击在格栅片上受到向上的分力然后直到离开格栅片继续向远离鼓风器的方向飘，直至风力的作用小于重力的作用，落于第二凝絮段的前段，而颗粒直径较小的PAM和PAC则受到的风力作用相比重力的作用较小，落于第二凝絮段的后段。该结构相比鼓风器直吹而省略栅格架可以更好的区分颗粒的大小。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）对含氢氟酸废水和高浓度氢氟酸废水先分后合的混同处理，管线布置简单，投料相比直接混合更为省料；
（2）分别对第一凝絮池采用氧化改进行化学沉淀法，对第二凝絮池采用凝絮沉淀法，提高了药物的利用率，提高了经济效率。
附图说明
图1是本发明的流程图；
图2是本发明的第一凝絮池的示意图；
图3是本发明的第一沉淀池或第二沉淀池的示意图；
图4是本发明的一实施例的第二凝絮池的结构示意图；
图5是本发明的药物在栅格叶上运动的示意图。
图中：
对含氢氟酸废水1、高浓度氢氟酸废水2、第一凝絮池3、第一沉淀池4、第二凝絮池5、第二沉淀池6、生物处理单元7、曝氧池8、厌氧池9、兼氧池10、好氧池11、污泥处理单元12、污泥池13、污泥脱水机14、进液腔室15、反应腔室16、弹簧17、升降板18、底板19、导向杆20、进水平台21、鼓风器22、栅格架23、栅格片24、第二加药器25。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。
本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。
实施例：
一种含氟废水一体化净化处理装置，参图1所示，用于对含氢氟酸废水1和高浓度氢氟酸废水2进行废水处理，包括第一凝絮池3、第一沉淀池4、第二凝絮池5、第二沉淀池6、生物处理单元7以及污泥处理单元12，其中，高浓度含氟废水进入到第一凝絮池3中，含氢氟酸废水进入到第二凝絮池5中。高浓度含氟废水中氢氟酸的浓度为10%，含氢氟酸废水中氢氟酸的浓度为0.1%。第一凝絮池3设有第一加药器，第一加药器填充的药剂包括氧化钙联合钙盐、铝盐、镁盐或磷酸盐。第一凝絮池3采用更适应高浓度氢氟酸废水2净化的化学沉淀法，可提高温度，提高PH值，有效降低氟离子含量至与含氢氟酸废水相近水平。第二凝絮池5设有第二加药器25，第二加药器25填充的药剂包括氯化钙、碱、PAC和PAM。氯化钙和碱起到调节PH值的作用，氯化钙易溶于水，与氟离子结合产生氟化钙沉淀，PAC和PAM在污水中呈絮状，加快氟化钙固体颗粒的捕获和沉淀。其中，氯化钙、碱、PAC和PAM按比例混合形成有预制药剂，预制药剂填充在第二加药器25中。PAC为聚合氯化铝，PAM为粉状聚丙烯酰胺。
参图2所示，在一些实施例中，第一凝絮池3包括进液腔室15和反应腔室16，第一加药器位于反应腔室16中，进液腔室15底部连通反应腔室16。高浓度的含氟废水一般是在晶硅表面制绒工序产生的，由于工序的限制，高浓度的含氟废水的排放存在不连续性。按进水速度调整投料量对水平的测量要求较高，也对加药器的要求较高。因此，通过设置进液腔室15，暂存废液，接收不连续的废水，然后以连续的速度排出。这样可以减少对加药器的精度和自动化控制要求，在难以人工排障的环境下具有意义。其中，进液腔室15的底部设有弹簧17，进液腔室15相对反应腔室16升降设置。当进液腔室15的水位较高时，进液腔室15和反应腔室16之间的液差较大，废液从进液腔室15进入反应腔室16的流速较大，当废液进入进液腔室15的量较少时，液差又较小，甚至会产生反灌。本申请通过弹簧17的设置，当进液腔室15的废液量较多时，进液腔室15的重量变大，开始下降；当进液腔室15的废液量较少时，进液腔室15的重量较少，在弹性力的作用下上升。如此，保证进液腔室15和反应腔室16之间的废液流速相近，减少波动性，更利于处理。在一些可能的实施例中，进液腔室15位于一升降板18上，升降板18下方具有底板19，底板19上固定连接有竖向设置的导向杆20，升降板18具有用于通过导向杆20的导向孔，升降板18通过导向杆20实现导向作用。弹簧17套装在导向杆20之间，两端分别抵接升降板18和底板19。
本申请通过第一凝絮池3承接高浓度含氟废水，对其进行初步处理，将其中的氟离子水平和PH值调节至接近含氢氟酸废水中的水平后进行第二凝絮池5，与进入的含氢氟酸废水一道进行第二凝絮，直至其中的氟离子降低至排放水平，然后进入到生物处理单元7，通过曝气降低其不可生化性，然后经微生物进行生化反应，在全部指标达到排放标准后排出。在本申请中，通过先将高浓度含氟废水进行处理，再与含氢氟酸废水一道处理，减少了管线布置的复杂度，减少了相应的构筑数量，使得本申请适应小规模的光伏板生产线，为光伏板生产线和废水处理模块化提供改造潜力。
在一些实施例中，生物处理单元7包括曝氧池8、厌氧池9、兼氧池10和好氧池11。含氢氟酸废水和高浓度氢氟酸废水2中除了氟化氢以外还具有可生化性较差的异丙醇。通过曝气，提高其可生化性，然后依次通过厌氧池9、兼氧池10和好氧池11，利用微生物降低其有机物含量，从而达到可排放标准。厌氧池9、兼氧池10和好氧池11采用AAO工艺，在一些实施例中，在好氧池11中还采用MBR膜工艺。AAO工艺为厌氧-缺氧-好氧法。MBR膜工艺为膜生物反应器。
如图3所示，在一些实施例中，第一沉淀池4的顶部分别向一侧延伸形成有进水平台21，进水平台21连通第一凝絮池3；第二沉淀池6的顶部分别向一侧延伸形成有进水平台21，进水平台21连通第二凝絮池5。通过设置进水平台21，避免从上一流程进入的待处理水冲击到沉淀池，对第一沉淀池4或第二沉淀池6造成扰动。进水平台21的设置更利于沉淀与液体分离，降低后续步骤中液体中的固体颗粒的数量。
污泥处理单元12包括连通第一沉淀池4和第二沉淀池6的污泥池13和污泥脱水机14。第一沉淀池4和第二沉淀池6中的污泥进入到污泥池13中，然后通过污泥脱水机14进行脱水，降低含水量，然后将污泥进行后续处理。
参图4和5所示，第二凝絮池5一端进水另一端出水。第二凝絮池5在第二加药器25的下方设有鼓风器22和栅格架23，鼓风器22向栅格架23鼓风，栅格架23包括若干平行设置的栅格片24，栅格片24向鼓风器22倾斜。其中，倾斜的角度为30度至60度。为了避免风力衰减，可以设置若干个鼓风器22，交替接力。其中，栅格的形状为直面或曲面。
第二加药器25中的药物主要可以分为用于改变废水PH值的碱、用于与氟离子反应产生沉淀的氯化钙以及作为凝絮剂的PAC和PAM。在理想的环境下，在第二凝絮池5的前段对废水进行调质改变PH值至反应最优区间，然后尽快的产生沉淀，然后在第二凝絮池5的后段将沉淀凝絮收集，避免PAM和PAC产生的絮状结构产生在氯化钙外围，影响氯化钙在废水中的溶解速度。通过鼓风器22和格栅架根据氯化钙、碱、PAC和PAM的颗粒大小进行区分，尽可能的将氯化钙和碱抛投在第二凝絮池5的前段，将PAC和PAM抛投在第二凝絮池5的后段。参照图5作为示意的顺序S1至S5，第二加药器25投放的预制混合药物随重力下降，摔落在栅格架23的栅格倾斜的表面，向靠近第二凝絮池5的进水方向倾斜飞出，同时受到重力和风力的作用向第二凝絮池5的出水方向飘。碱和氯化钙的颗粒较大，有的呈片状，而PAC和PAM颗粒较小。直径较大的碱和氯化钙受到的风力较大，会反复的撞击在格栅片上受到向上的分力然后直到离开格栅片继续向远离鼓风器22的方向飘，直至风力的作用小于重力的作用，落于第二凝絮段的前段，而颗粒直径较小的PAM和PAC则受到的风力作用相比重力的作用较小，落于第二凝絮段的后段。该结构相比鼓风器22直吹而省略栅格架23可以更好的区分颗粒的大小。
以上所述的实施例只是本发明的较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (10)
1.一种含氟废水一体化净化处理装置，用于对含氢氟酸废水和高浓度氢氟酸废水进行废水处理，其特征是，包括第一凝絮池、第一沉淀池、第二凝絮池、第二沉淀池、生物处理单元以及污泥处理单元，其中，高浓度含氟废水进入到第一凝絮池中，含氢氟酸废水进入到第二凝絮池中，高浓度的含氟废水在第一凝絮池中处理后经过第一沉淀池的沉淀进入第二凝絮池与含氢氟酸废水混合。
2.根据权利要求1所述的一种含氟废水一体化净化处理装置，其特征是，第一凝絮池设有第一加药器，第一加药器填充的药剂包括氧化钙。
3.根据权利要求1或2所述的一种含氟废水一体化净化处理装置，其特征是，第二凝絮池设有第二加药器，第二加药器填充的药剂包括氯化钙、碱、PAC和PAM。
4.根据权利要求1所述的一种含氟废水一体化净化处理装置，其特征是，第一凝絮池包括进液腔室和反应腔室，第一加药器位于反应腔室中，进液腔室底部连通反应腔室。
5.根据权利要求4所述的一种含氟废水一体化净化处理装置，其特征是，进液腔室的底部设有弹簧，进液腔室相对反应腔室升降设置。
6.根据权利要求1所述的一种含氟废水一体化净化处理装置，其特征是，生物处理单元包括曝氧池、厌氧池、兼氧池和好氧池。
7.根据权利要求1所述的一种含氟废水一体化净化处理装置，其特征是，第一沉淀池的顶部分别向一侧延伸形成有进水平台，进水平台连通第一凝絮池；第二沉淀池的顶部分别向一侧延伸形成有进水平台，进水平台连通第二凝絮池。
8.根据权利要求1所述的一种含氟废水一体化净化处理装置，其特征是，污泥处理单元包括连通第一沉淀池和第二沉淀池的污泥池和污泥脱水机。
9.根据权利要求3所述的一种含氟废水一体化净化处理装置，其特征是，氯化钙、碱、PAC和PAM混合形成有预制药剂，预制药剂填充在第二加药器中。
10.根据权利要求9所述的一种含氟废水一体化净化处理装置，其特征是，第二凝絮池在第二加药器的下方设有鼓风器和栅格架，鼓风器沿着第二凝絮池的水流方向向栅格架鼓风，栅格架设有栅格片，栅格片向第二凝絮池的进水方向倾斜。
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