CN115872406A - 一种光伏行业氟化氢废水资源化利用系统装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏行业氟化氢废水资源化利用系统装置和方法，解决现有技术中光伏行业氟化氢废水处理效率低，成本高，无法进行资源有效回收利用的技术问题。本发明的氟化氢废水资源化利用系统装置，包括氟硅酸反应装置、氢氟酸精制装置和热蒸汽压缩再生装置。通过氟硅酸反应装置沉降氟硅酸，离心后废水中上清液进入氢氟酸精制装置进行氢氟酸精制回收，蒸馏塔产生的蒸汽经热蒸汽压缩再生装置回收利用，沉淀后的氟硅酸盐通过清洗除杂再利用。通过本发明系统装置同时实现了氟氢酸和氟硅酸的有效回收利用，降低废水处理量和水处理剂使用量，减少能耗及水处理成本，提高工作效率。可广泛应用于环保技术领域。

Description

一种光伏行业氟化氢废水资源化利用系统装置和方法

技术领域

本发明涉及环保技术领域，具体为一种光伏行业氟化氢废水资源化利用系统装置和方法。

背景技术

目前，电子级氢氟酸主要运用在集成电路、太阳能光伏和液晶显示屏等领域，其中第一大应用市场是集成电路领域，约占电子级氢氟酸总消耗量的47.2％；其次是太阳能光伏领域，占比34.5％；再次是液晶显示器领域，占18.3％。近年来，随着中国微电子工业的高速发展，逐步成为全球较大的液晶显示器(LCD)产业基地，用于集成电路(IC)、薄膜液晶显示器(TFT-LCD) 和半导体等清洗和蚀刻剂的电子化学品的需求越来越大，国内优势企业的竞争力正在不断增强，长期成长空间巨大。

光伏、半导体行业中产生的氢氟酸废水污染性强，对环境造成的破坏性较大，目前主流处理工艺为在氢氟酸废水处理过程中，废水依次经过氢氟酸废水收集池，废水处理泵进入预处理水池，调整废水pH至 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阶、二阶反渗透系统以除去废水中的氟硅酸和氟离子，再对处理后的废水进行处理，这种处理工艺仅针对废水进行处理，对其中的有效物氟硅酸及氢氟酸无法进行回收再利用。另外，常用的化学沉淀法使用消石灰中和氢氟酸的方法进行沉淀和脱水过程和装置需要占用较大空间，成本高，实施不方便，处理过程繁琐，并且会产生大量污泥，最终即使在脱水后也存在大量废弃物需要处理的问题，不符合绿色环保理念，无法对氟硅酸及氢氟酸进行有效回收利用。

发明专利CN201910591298.0“氟化氢废水处理生产线”提出的含氟化氢废水的处理方法，涉及到多级混合、酸碱洗、絮凝池等，属于废水处理路线，无法实现氟化氢资源化利用；发明专利CN202111460496.7 “BOE废液制备氟化氢的方法及装置”属于资源化利用的路线，其通过碱中和成盐、汽提回收氨，电渗析、蒸馏浓缩等路线来实现氟化氢资源化，但是工艺路线过长，导致工业化应用成本巨大，难以实现真正的资源化。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺点和不足，本发明提供了一种装置结构设计合理，操作简便，实用性强，可实现氟化氢的有效回收利用，同时副产优质氟硅酸盐产品，能够减轻光伏生产行业后端废水废渣处理压力，安全环保的光伏行业氟化氢废水资源化利用系统装置和方法。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：本发明提供的光伏行业氟化氢废水资源化利用系统装置，其特征在于，包括氟硅酸反应装置、氢氟酸精制装置和热蒸汽压缩再生装置；

氟硅酸反应装置通过盐沉降废水中的氟硅酸；具体的，氟硅酸反应装置底部设有第一采出口，其侧面依次连接设有采出泵和离心机，采出泵吸入口和排出口通过管路分别与第一采出口和离心机进口相连通，离心机上清液出口通过管路与氢氟酸精制装置相连通，其底部滤渣出口通过管路与氟硅酸盐精制装置相连通；

氢氟酸精制装置对废水中的氢氟酸进行浓缩回收；具体的，氢氟酸精制装置包括换热器、精馏塔、回流罐、塔底物料循环泵和回流泵；换热器进口、出口分别通过管路与离心机上清液出口和精馏塔下部进料口相连通；精馏塔塔底通过管路与塔底物料循环泵相连通，精馏塔塔顶气相冷凝后液体通过回流罐和回流泵由精馏塔塔顶回流口回流到精馏塔中；

热蒸汽压缩再生装置用于将蒸馏塔产生的蒸汽经热蒸汽压缩再生装置回收利用。

优选的，热蒸汽压缩再生装置包括塔顶降膜蒸发器、塔顶气液分离器、蒸汽压缩机、塔底降膜蒸发器、塔底气液分离器、塔顶热水循环泵、过热蒸汽降温器和塔底热水输送泵；

塔顶降膜蒸发器物料进口、物料出口和冷媒出口分别通过管路与精馏塔塔顶出气口、回流罐进口和塔顶气液分离器相连通；塔顶气液分离器底部的饱和热水通过塔顶热水循环泵与塔顶降膜蒸发器冷媒进口通过管路相连通，其内部蒸汽通过管路经塔顶气液分离器蒸汽出口依次经由经蒸汽压缩机和过热蒸汽降温器处理后，进入塔底气液分离器；

精馏塔塔底液料出口通过管路经塔底物料循环泵与塔底降膜蒸发器连通，塔底降膜蒸发器物料出口通过管路与精馏塔下部气相入口相连通；塔底降膜蒸发器蒸汽出口、进口分别通过管路与塔底气液分离器蒸汽进口、出口循环连通；塔底气液分离器内的热水通过管路经热水输送泵输送至塔顶气液分离器。

优选的，精馏塔内、中下部还设有集液盘，其侧面设有与集液盘相配合的精馏塔产品侧线采出口；精馏塔塔底废液通过塔底采出泵15排出。

优选的，氟硅酸反应装置为密闭釜式结构、罐式结构或槽式结构，其顶部设有进料口和加盐口，其内部还设有搅拌装置。

优选的，塔顶降膜蒸发器和塔底降膜蒸发器均为立式不透性石墨降膜蒸发器。

优选的，还包括氟硅酸精制装置，氟硅酸精制装置用于对经离心机过滤沉降后的氟硅酸盐进行杂质去除；具体的，氟硅酸精制装置依次连接设有一级清洗器、二级清洗器和真空干燥器，一级清洗器进口通过管路与离心机的滤渣出口相连通，一级清洗器、二级清洗器和真空干燥器分别通过管路依次顺序连接。

优选的，一级清洗器、二级清洗器为萃取离心机、密闭澄清槽或带搅拌装置的搅拌釜中的一种。

一种光伏行业氟化氢废水资源化利用方法，使用上述的何一项的任一种光伏行业氟化氢废水资源化利用系统装置，具体步骤包括如下：

(1)将需要处理的氟化氢废水注入到所述氟硅酸反应装置中；

(2)在氟硅酸反应装置中加入沉降剂，沉降氟化氢废水中的氟硅酸；

(3)由采出泵提供动力将步骤(2)氟硅酸反应装置完成氟硅酸沉降后液体氟化氢废水泵进入离心机中进行离心分离；

(4)将步骤(3)分离得到的上清液按批次泵进入氢氟酸精制装置中，进行氢氟酸精制回收；

(5)将步骤(3)分离得到的底部氟硅酸沉淀物送入氟硅酸精制装置中进行清洗除杂。

优选的，氟硅酸反应装置中加入的沉降剂为钠盐或钾盐，沉降时间为3h-4h。

优选的，氢氟酸废水的氢氟酸含量为8％-25％，氟硅酸含量为 0.1％-12％。

优选的，步骤(4)氢氟酸精制装置中，精馏塔参数配置为：氢氟酸精馏塔理论板数为18-52，产品侧线采出位置为自下而上第5-30块理论板，进料位置为自下而上第2-10块理论板；回流比为3-5:1，操作压力 60KpaG-101KpaG。

本发明具备以下有益效果：

(1)本发明的氟化氢废水资源化利用系统装置，通过氟硅酸反应装置沉降氟硅酸，离心沉淀后的氟硅酸盐通过氟硅酸精制装置进行清洗除杂再利用；废水中上清液进入氢氟酸精制装置进行氢氟酸精制回收利用，进而对氟化氢废水中的有效成分进行回收利用，实现资源化回收，提高资源利用率。同时，经过处理后的氟化氢废水中有害成分大大降低，进而减少了后续氟化氢废水的处理程序。通过本发明系统装置同时实现了对氟化氢废水中氟氢酸和氟硅酸的有效回收利用，降低废水处理量和水处理剂使用量，减少能耗及水处理成本，提高工作效率。

(2)本发明的氟化氢废水资源化利用系统装置，蒸馏塔产生的蒸汽通过热蒸汽压缩再生装置，利用热蒸汽换热将热能送回至氢氟酸精制装置重复利用，大大降低了生产能耗，降低成本，符合绿色环保理念。

(3)本发明的光伏行业氟化氢废水资源化利用方法，方法简单，实施方便，操作成本低，采用沉降剂沉降氟化氢废水中的氟硅酸，使氟硅酸和氢氟酸得到有效回收利用，降低氟化氢废水的有害成分，避免了石灰等水处理剂使用产生的大量污泥和废弃物及其后续处理步骤，简化废水处理流程的同时实现资源再生回收利用，有效提高氟化氢生产过程及废水处理的经济效益。

附图说明

图1为本发明氟化氢废水资源化利用系统装置的设备连接示意图；

图2为图1中氢氟酸精制装置和热蒸汽压缩再生装置的设备连接示意图。

图中：1、氟硅酸反应装置；101、第一采出口；102、进料口；103、加盐口；104、搅拌装置；2、为采出泵；3、离心机；301、离心机清洗进口；4、换热器；5、为精馏塔；501、精馏塔产品侧线采出口；502、精馏塔塔顶回流口；6、为回流罐；7、塔顶降膜蒸发器；701、塔顶降膜蒸发器物料进口；702、塔顶降膜蒸发器冷媒进口；8、塔顶气液分离器； 801、塔顶气液分离器蒸汽出口；9、蒸汽压缩机；901、压缩机出口；10、塔底降膜蒸发器；1001、塔底降膜蒸发器物料进口；11、塔底气液分离器；1101、塔底气液分离器蒸汽出口；12、塔顶热水循环泵；13、过热蒸汽降温器；1301、过热蒸汽降温器冷水进口；14、塔底物料循环泵； 15、塔底采出泵；16、回流泵；17、塔底热水输送泵；18、一级清洗器； 1801、一级清洗器清洗水进口；19、二级清洗器；1901、二级清洗器清洗水进口；20、真空干燥器；2001、真空干燥器热媒进口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：

本发明的光伏行业氟化氢废水资源化利用系统装置，包括氟硅酸反应装置、氢氟酸精制装置、氟硅酸盐精制装置和热蒸汽压缩再生装置，通过氟硅酸反应装置沉降氟硅酸，沉淀后的氟硅酸通过氟硅酸盐精制装置进行清洗除杂再利用；废水中上清液进入氢氟酸精制装置进行氢氟酸精制回收，蒸馏塔产生的蒸汽经热蒸汽压缩再生装置回收利用。通过本发明系统装置同时实现了氟氢酸和氟硅酸的有效回收利用，降低废水处理量和水处理剂使用量，减少能耗及废水处理成本，提高工作效率。

氟硅酸反应装置1为密闭釜式结构，顶部设有进料口102和加盐口 103，内部设有用于搅拌混合的搅拌装置104，底部设有第一采出口101，其侧面依次设有采出泵2和离心机3，采出泵2吸入口和排出口通过管路分别与第一采出口101和离心机3进口相连通，离心机3上清液出口通过管路与氢氟酸精制装置相连通，其滤渣出口通过管路与氟硅酸盐精制装置相连通，离心机3上还设有离心机清洗进口301，进入离心机3的清洗水为精馏塔5塔顶采出的水。

使用时，氟化氢废水从进料口102进入到氟硅酸反应装置1中，沉降剂钠盐从加盐口103加入，搅拌装置104将沉降剂和废水充分搅拌混合反应，使废水中的氟硅酸沉降为氟硅酸盐沉淀物，废水经离心机3离心后，其上清液进入到氢氟酸精制装置，通过离心机清洗进口301进水对氟硅酸盐沉淀物进行清洗，而后氟硅酸沉淀物进入到氟硅酸盐精制装置。通过使用钠盐沉降氟硅酸，能够有效回收利用氟硅酸，同时，减少了石灰等水处理剂使用产生的大量污泥和废弃物，降低了水处理及固废处理的成本。

氢氟酸精制装置包括换热器4、精馏塔5、回流罐6、塔底物料循环泵14、塔底采出泵15和回流泵16；回流罐6、循环泵14、塔底采出泵 15和回流泵16位于精馏塔5一侧，并与其通过管路相连通。

换热器4进口通过管路与离心机3上清液出口相连通，其出口通过管路与精馏塔5下部进料口相连通，精馏塔5塔底通过管路与塔底物料循环泵14相连通；精馏塔5塔顶气相冷凝后液体通过回流罐6和回流泵 16由精馏塔塔顶回流口502回流到精馏塔5中。

精馏塔5内、中下部还设有集液盘，其侧面设有与集液盘相配合的精馏塔产品侧线采出口501；精馏塔5塔底废液通过塔底采出泵15排出界外。

经离心机3离心分离的氟化氢废水上清液经过换热器4加热后进入到精馏塔5中，进行浓缩分离出其中的氢氟酸收集到集液盘中，经精馏塔产品侧线采出口501采出，实现了废水中氢氟酸资源的有效回收利用，降低剩余废水处理程序和成本。

氟硅酸盐精制装置依次连接设有一级清洗器18、二级清洗器19和真空干燥器20，一级清洗器18进口与离心机3的滤渣出口相连通，一级清洗器18、二级清洗器19和真空干燥器20分别通过管路按顺序连接。

其中，一级清洗器18和二级清洗器19为萃取离心机，其上分别设有一级清洗器清洗水进口1801和二级清洗器清洗水进口1901，真空干燥器20上设有真空干燥器热媒进口2001。离心机3分离得到的氟硅酸盐沉淀物依次经过一级清洗器18和二级清洗器19的清洗去除水溶性杂质，进入到真空干燥器20中干燥后采出。

热蒸汽再生装置包括塔顶降膜蒸发器7、塔顶气液分离器8、蒸汽压缩机9、塔底降膜蒸发器10、塔底气液分离器11、塔顶热水循环泵12、过热蒸汽降温器13和塔底热水输送泵17。

其中，塔顶降膜蒸发器7和塔底降膜蒸发器10为使用寿命长、传热效果强的立式不透性石墨降膜蒸发器。

塔顶降膜蒸发器7物料进口通过管路与精馏塔5塔顶出气口相连通，其物料出口通过管路与回流罐6进口相连通，其冷媒出口通过管路与塔顶气液分离器8相连通；塔顶气液分离器8底部的饱和热水通过塔顶热水循环泵12与塔顶降膜蒸发器7冷媒进口702通过管路相连通，其内部蒸汽通过管路经塔顶气液分离器蒸汽出口801依次经由经蒸汽压缩机9 提温提压和过热蒸汽降温器13减温至饱和蒸汽处理后，进入塔底气液分离器11。

所述精馏塔5塔底液料出口通过管路经塔底物料循环泵14与塔底降膜蒸发器10连通，塔底降膜蒸发器10物料出口通过管路与精馏塔5下部气相入口相连；塔底降膜蒸发器10蒸汽出口、进口分别通过管路与塔底气液分离器11蒸汽进口和蒸汽出口1101相连通；塔底气液分离器11 内的热水通过管路经热水输送泵17输送至塔顶气液分离器8。

热蒸汽再生装置利用塔顶气液分离器8中低压饱和热水，通过塔顶降膜蒸发器7与精馏塔5塔顶蒸发的水蒸气进行换热，塔顶气液分离器8 中产生的低压饱和水蒸气，进入蒸汽压缩机9压缩提温提压后，由压缩机出口901进入过热蒸汽降温器13进行降温后，经塔底气液分离器11 进入塔底降膜蒸发器10中与精馏塔5塔底液料进行换热，经换热处理后的液料回到精馏塔5重新利用，大大降低了能耗，实现能源循环利用，绿色环保。

本实施例的工作原理：

使用时，将氟化氢废水从进料口102注入到氟硅酸反应装置1中，将沉降剂钠盐从加盐口103加入，启动搅拌装置104将沉降剂和废水充分搅拌混合反应，使废水中的氟硅酸沉降为氟硅酸盐沉淀物，将反应完成后的废水经离心机3进行离心，其上清液进入到氢氟酸精制装置。再通过离心机清洗进口301注入精馏塔5塔顶采出的水对离心得到的氟硅酸盐沉淀物进行清洗，而后将氟硅酸盐沉淀物进入到氟硅酸盐精制装置。

经离心机3离心分离的氟化氢废水上清液经过换热器4加热后进入到精馏塔5中，通过设置精馏塔5参数，进行精馏提取出其中的氢氟酸并收集到集液盘中，经精馏塔产品侧线采出口501采出。

一级清洗器18和二级清洗器19分别通过一级清洗器清洗水进口 1801和二级清洗器清洗水进口1901注入精华水，离心机3分离得到的氟硅酸盐沉淀物依次经过一级清洗器18和二级清洗器19的清洗后，进入到真空干燥器20中干燥后采出。

热蒸汽再生装置利用塔顶气液分离器8中低压饱和热水，通过塔顶降膜蒸发器7与精馏塔5塔顶蒸发的水蒸气进行换热，塔顶气液分离器8 中产生的低压饱和水蒸气，进入蒸汽压缩机9压缩提温提压后，经压缩机出口901进入过热蒸汽降温器13减温至饱和蒸汽后，经塔底气液分离器11进入塔底降膜蒸发器10中与精馏塔5塔底液料进行换热，经换热处理后的液料回到精馏塔5重新利用。

实施例2

根据实施例1的氟化氢废水资源化利用系统装置对氟化氢废水进行处理，其中，氢氟酸废水的氢氟酸含量为25％，氟硅酸含量为12.1％。

(1)将需要处理的氟化氢废水注入到氟硅酸反应装置1中。

(2)在氟硅酸反应装置1中加入沉降剂氯化钠，沉降氟化氢废水中的氟硅酸，生成氟硅酸钠。其中，氯化钠加量为氟硅酸含量的2.5倍(摩尔比)，沉降时间为3h。

(3)步骤(2)氟硅酸反应装置1完成氟硅酸沉降后，由采出泵2 提供动力使氟化氢废水进入离心机3进行离心分离。

(4)将步骤(3)分离得到的上清液按批次进入氢氟酸精制装置中，进行氢氟酸精制回收，氢氟酸精馏塔理论板数为52，产品侧线采出位置为自下而上第30块理论板，进料位置为自下而上第5块理论板，回流比为4:1，操作压力101KpaG，塔顶温度为105℃，塔釜温度为117℃，回流温度93℃。

(5)将步骤(3)分离得到的氟硅酸沉淀物进入氟硅酸盐精制装置中进行清洗除杂。

回收的氢氟酸纯度为31.6wt％，其中含氯化氢0.24％，回收率为 93.3％；回收的氟硅酸钠纯度为99.2wt％，氟硅酸回收率为95.8％。

实施例3

根据实施例1的氟化氢废水资源化利用系统装置对氟化氢废水进行处理，其中，氢氟酸废水的氢氟酸含量为12.7％，氟硅酸含量为5.2％。

(1)将需要处理的氟化氢废水注入到氟硅酸反应装置1中。

(2)在氟硅酸反应装置1中加入沉降剂硫酸钠沉降氟化氢废水中的氟硅酸，生成氟硅酸钠。其中，硫酸钠加量为氟硅酸含量的1.2倍(摩尔比)，沉降时间为4h。

(3)步骤(2)氟硅酸反应装置1完成氟硅酸沉降后，由采出泵2 提供动力使氟化氢废水进入离心机3进行离心分离。

(4)将步骤(3)分离得到的上清液按批次进入氢氟酸精制装置中，进行氢氟酸精制回收，氢氟酸精馏塔理论板数为40，产品侧线采出位置为自下而上第25块理论板，进料位置为自下而上第5块理论板，回流比为2:1，操作压力101KpaG，塔顶温度为104℃，塔釜温度为119℃，回流温度95℃。

(5)将步骤(3)分离得到的氟硅酸沉淀物进入氟硅酸盐精制装置中进行清洗除杂。

回收的氢氟酸纯度为22.6wt％，其中含硫酸含量0.07％，回收率为 95.3％；回收的氟硅酸钠纯度为98.6％，回收率为86.2％。

实施例4

根据实施例1的氟化氢废水资源化利用系统装置对氟化氢废水进行处理，其中，氢氟酸废水的氢氟酸含量为8％，氟硅酸含量为0.1％。

(1)将需要处理的氟化氢废水注入到氟硅酸反应装置1中。

(2)在氟硅酸反应装置1中加入沉降剂氯化钾，沉降氟化氢废水中的氟硅酸，生成氟硅酸钾沉淀。其中，氯化钾加量为氟硅酸含量的2.1倍(摩尔比)，沉降时间为3h。

(3)步骤(2)氟硅酸反应装置1完成氟硅酸沉降后，由采出泵2 提供动力使氟化氢废水进入离心机3进行离心分离。

(4)将步骤(3)分离得到的上清液按批次进入氢氟酸精制装置中，进行氢氟酸精制回收，氢氟酸精馏塔理论板数为30，产品侧线采出位置为自下而上第22块理论板，进料位置为自下而上第5块理论板，回流比为3:1，操作压力101KpaG，塔顶温度为102℃，塔釜温度为115℃，回流温度88℃。

(5)将步骤(3)分离得到的氟硅酸沉淀物进入氟硅酸盐精制装置中进行清洗除杂。

回收的氢氟酸纯度为18.6wt％，其中含氯化氢0.05wt％，回收率为 91.5％；回收的氟硅酸钾纯度为98.4wt％，回收率为85.4％。

实施例5

根据实施例1的氟化氢废水资源化利用系统装置对氟化氢废水进行处理，其中，氢氟酸废水的氢氟酸含量为21％，氟硅酸含量为6.3％。

(1)将需要处理的氟化氢废水注入到氟硅酸反应装置1中。

(2)在氟硅酸反应装置1中加入沉降剂氟化钾，沉降氟化氢废水中的氟硅酸，生成氟硅酸钾。其中，氟化钾加量为氟硅酸含量的2.3倍(摩尔比)，沉降时间为4h。

(3)步骤(2)氟硅酸反应装置1完成氟硅酸沉降后，由采出泵2 提供动力使氟化氢废水进入离心机3进行离心分离。

(4)将步骤(3)分离得到的上清液按批次进入氢氟酸精制装置中，进行氢氟酸精制回收，氢氟酸精馏塔理论板数18，产品侧线采出位置为自下而上第13块理论板，进料位置为自下而上第3块理论板，回流比为 5:1，操作压力60KpaG，塔顶温度为81.3℃，塔釜温度为90.8℃，回流温度71.6℃。

(5)将步骤(3)分离得到的氟硅酸沉淀物进入氟硅酸盐精制装置中进行清洗除杂。

回收的氢氟酸纯度为27.6wt％(未检测到其他酸)，回收率为96.3％；回收的氟硅酸钾纯度为99.1wt％，回收率为96.3％。

实施例6

根据实施例1的氟化氢废水资源化利用系统装置对氟化氢废水进行处理，其中，氢氟酸废水的氢氟酸含量为25％，氟硅酸含量为12.1％。

(1)将需要处理的氟化氢废水注入到氟硅酸反应装置1中。

(2)在氟硅酸反应装置1中加入沉降剂氯化钠，沉降氟化氢废水中的氟硅酸，氟硅酸钠。其中，氯化钠加量为氟硅酸含量的2.5倍(摩尔比)，沉降时间为4h。

(3)步骤(2)氟硅酸反应装置1完成氟硅酸沉降后，由采出泵2 提供动力使氟化氢废水进入离心机3进行离心分离。

(4)将步骤(3)分离得到的上清液按批次进入氢氟酸精制装置中，进行氢氟酸精制回收，氢氟酸精馏塔理论板数为44，产品侧线采出位置为自下而上第30块理论板，进料位置为自下而上第10块理论板，回流比为4:1，操作压力80KpaG，塔顶温度为93.7℃，塔釜温度为103.6℃，回流温度87.3℃。

(5)将步骤(3)分离得到的氟硅酸沉淀物进入氟硅酸盐精制装置中进行清洗除杂。

回收的氢氟酸纯度为31.3wt％，其中含氯化氢0.11％，回收率为 95.3％；回收的氟硅酸钠纯度为99.3％，回收率为91.8％。

综上，本发明的光伏行业氟化氢废水资源化利用系统装置和方法，通过氟硅酸反应装置沉降氟硅酸，沉淀后的氟硅酸通过氟硅酸盐精制装置进行清洗除杂再利用；废水中上清液进入氢氟酸精制装置进行氢氟酸精制回收，蒸馏塔产生的蒸汽经热蒸汽压缩再生装置回收利用。通过本发明系统装置同时实现了氟氢酸和氟硅酸的有效回收利用，降低废水处理量和水处理剂使用量，减少能耗及水处理成本，提高工作效率，适用范围广。

以上仅为本发明较佳的具体实施方式，如实施例中使用的清洗器和降膜蒸发器的种类，实际应用中，可根据不同情况进行优化设置。本发明沉降剂的选择包括但不限于氯化钠、硫酸钠，氟化钠、氯化钾、硫酸钾和氟化钾，若产品指标对再生氢氟酸氯离子、硫酸根有严格要求，优选氟化钠、氟化钾作为沉降剂。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光伏行业氟化氢废水资源化利用系统装置，其特征在于，包括氟硅酸反应装置、氢氟酸精制装置和热蒸汽压缩再生装置；

所述氟硅酸反应装置通过盐沉降废水中的氟硅酸；具体的，所述氟硅酸反应装置(1)底部设有第一采出口(101)，其侧面依次连接设有采出泵(2)和离心机(3)，所述采出泵(2)吸入口和排出口通过管路分别与所述第一采出口(101)和离心机(3)进口相连通，所述离心机(3)上清液出口通过管路与所述氢氟酸精制装置相连通，其底部滤渣出口通过管路与所述氟硅酸盐精制装置相连通；

所述氢氟酸精制装置对废水中的氢氟酸进行浓缩回收；具体的，所述氢氟酸精制装置包括换热器(4)、精馏塔(5)、回流罐(6)、塔底物料循环泵(14)和回流泵(16)；所述换热器(4)进口、出口分别通过管路与所述离心机(3)上清液出口和所述精馏塔(5)下部进料口相连通；所述精馏塔(5)塔底通过管路与所述塔底物料循环泵(14)相连通，精馏塔(5)塔顶气相冷凝后液体通过回流罐(6)和回流泵(16)由精馏塔塔顶回流口(502)回流到精馏塔(5)中；

所述热蒸汽压缩再生装置用于将所述蒸馏塔(5)产生的蒸汽经热蒸汽压缩再生装置回收利用。

2.根据权利要求1所述的一种光伏行业氟化氢废水资源化利用系统装置，其特征在于，所述热蒸汽压缩再生装置包括塔顶降膜蒸发器(7)、塔顶气液分离器(8)、蒸汽压缩机(9)、塔底降膜蒸发器(10)、塔底气液分离器(11)、塔顶热水循环泵(12)、过热蒸汽降温器(13)和塔底热水输送泵(17)；

所述塔顶降膜蒸发器(7)物料进口、物料出口和冷媒出口分别通过管路与所述精馏塔(5)塔顶出气口、回流罐(6)进口和塔顶气液分离器(8)相连通；所述塔顶气液分离器(8)底部的饱和热水通过所述塔顶热水循环泵(12)与塔顶降膜蒸发器冷媒进口(702)通过管路相连通，其内部蒸汽通过管路经塔顶气液分离器蒸汽出口(801)依次经由经蒸汽压缩机(9)和过热蒸汽降温器(13)处理后，进入所述塔底气液分离器(11)；

所述精馏塔(5)塔底液料出口通过管路经所述塔底物料循环泵(14)与所述塔底降膜蒸发器(10)连通，所述塔底降膜蒸发器(10)物料出口通过管路与所述精馏塔(5)下部气相入口相连通；所述塔底降膜蒸发器(10)蒸汽出口、进口分别通过管路与所述塔底气液分离器(11)蒸汽进口、出口循环连通；所述塔底气液分离器(11)内的热水通过管路经热水输送泵(17)输送至塔顶气液分离器(8)。

3.根据权利要求1所述的一种光伏行业氟化氢废水资源化利用系统装置，其特征在于，所述精馏塔(5)内、中下部还设有集液盘，其侧面设有与所述集液盘相配合的精馏塔产品侧线采出口(501)；所述精馏塔(5)塔底废液通过塔底采出泵(15)排出。

4.根据权利要求1所述的一种光伏行业氟化氢废水资源化利用系统装置，其特征在于，所述氟硅酸反应装置(1)为密闭釜式结构、罐式结构或槽式结构，其顶部设有进料口(102)和加盐口(103)，其内部还设有搅拌装置(104)。

5.根据权利要求2所述的一种光伏行业氟化氢废水资源化利用系统装置，其特征在于，所述塔顶降膜蒸发器(7)和塔底降膜蒸发器(10)均为立式不透性石墨降膜蒸发器。

6.根据权利要求1所述的一种光伏行业氟化氢废水资源化利用系统装置，其特征在于，其还包括氟硅酸精制装置，所述氟硅酸精制装置用于对经所述离心机(3)过滤沉降后的氟硅酸盐进行杂质去除；具体的，所述氟硅酸精制装置依次连接设有一级清洗器(18)、二级清洗器(19)和真空干燥器(20)，所述一级清洗器(18)进口通过管路与所述离心机(3)的滤渣出口相连通，所述一级清洗器(18)、二级清洗器(19)和真空干燥器(20)分别通过管路依次顺序连接。

7.根据权利要求6所述的一种光伏行业氟化氢废水资源化利用系统装置，其特征在于，所述一级清洗器(18)、二级清洗器(19)为萃取离心机、密闭澄清槽或带搅拌装置的搅拌釜中的一种。

8.一种光伏行业氟化氢废水资源化利用方法，其特征在于：使用权利要求1-7任何一项所述的一种光伏行业氟化氢废水资源化利用系统装置，具体步骤包括如下：

(1)将需要处理的氟化氢废水注入到所述氟硅酸反应装置(1)中；

(2)在所述氟硅酸反应装置(1)中加入沉降剂，沉降氟化氢废水中的氟硅酸；

(3)由所述采出泵(2)提供动力将步骤(2)所述氟硅酸反应装置(1)完成氟硅酸沉降后的液体氟化氢废水泵进入所述离心机(3)中进行离心分离；

(4)将步骤(3)分离得到的上清液按批次泵进入所述氢氟酸精制装置中，进行氢氟酸精制回收；

(5)将步骤(3)分离得到的底部氟硅酸沉淀物送入所述氟硅酸精制装置中进行清洗除杂。

9.根据权利要求8所述的一种光伏行业氟化氢废水资源化利用方法，其特征在于，所述氟硅酸反应装置(1)中加入的沉降剂为钠盐或钾盐，沉降时间为3h-4h。

10.根据权利要求9所述的一种光伏行业氟化氢废水资源化利用方法，其特征在于，所述氢氟酸废水的氢氟酸含量为8％-25％，氟硅酸含量为0.1％-12％；

步骤(4)所述氢氟酸精制装置中，精馏塔(5)参数配置为：氢氟酸精馏塔理论板数为18-52，产品侧线采出位置为自下而上第5-30块理论板，进料位置为自下而上第2-10块理论板；回流比为3-5∶1，操作压力60KpaG-101KpaG。

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