CN116002930A - 一种多晶硅生产废水高效除硅的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多晶硅生产废水高效除硅的方法和装置，涉及废水除硅技术领域，包括第一pH调节池、第一混凝反应池、第一沉淀池、第二pH调节池、第二混凝反应池、第二沉淀池、第一pH在线监测设备、NaOH加药装置、PAC加药装置、第二pH在线监测设备、MgO加药装置和FeSO4加药装置；第一pH调节池、第一混凝反应池、第一沉淀池、第二pH调节池、第二混凝反应池和第二沉淀池之间依次连通。本发明先在偏酸性条件下使用聚合氯化铝(PAC)混凝沉淀去除多晶硅生产废水中的大分子胶体硅，再在碱性条件下用MgO和FeSO4混凝沉淀去除单硅酸，经处理后多晶硅废水中SiO2浓度从200mg/L可降低到10mg/L以下。
Description
技术领域
本发明涉及废水除硅技术领域，更具体地说，它涉及一种多晶硅生产废水高效除硅的方法和装置。
背景技术
多晶硅生产企业大多数采用改良西门子法生产多晶硅，该法生产中会产生大量的氯硅烷残液。氯硅烷残液有强烈的腐蚀性，且极易水解生成大量HCl气体。目前大多数企业采用水解法处理氯硅烷残液，由此产生的废水中含有SiO2和盐酸等污染物。随着对环保要求越来越严格，工业废水排放标准逐渐提高，中水回用或零排放将成为今后发展的趋势。膜技术是中水回用和零排放工艺中的核心之一，但有机膜进水要求严格，一旦某个指标超标就会造成膜污染。其中溶解性硅是造成膜污堵的主要影响因素之一，过饱和的溶解性硅能自动聚合形成不溶性的胶体硅或胶状硅，引起膜的污染。
反渗透进水中SiO2浓度根据浓水侧最大溶解度和浓缩倍数决定，一般为20mg/L。多晶硅废水中SiO2含量约为200mg/L，因此进反渗透膜处理前必须先进行除硅预处理。废水除硅的方法主要有化学混凝法、离子交换法、电凝聚法、吸附法等。国内外研究与应用最广泛的是化学混凝法，利用某些金属的氧化物或氢氧化物对硅酸的吸附或凝聚作用来达到除硅目的。工程上常使用Ca(OH)2和MgO为代表的钙镁除硅剂来除硅，效率低，药剂消耗量大，污泥产生量多。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种多晶硅生产废水高效除硅的方法和装置。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种多晶硅生产废水高效除硅的装置，包括第一pH调节池、第一混凝反应池、第一沉淀池、第二pH调节池、第二混凝反应池、第二沉淀池、第一pH在线监测设备、NaOH加药装置、PAC加药装置、第二pH在线监测设备、MgO加药装置和FeSO4加药装置；
第一pH调节池、第一混凝反应池、第一沉淀池、第二pH调节池、第二混凝反应池和第二沉淀池之间依次连通；
所述NaOH加药装置与第一pH调节池和第二pH在线监测设备相连通，且NaOH加药装置通过第一pH在线监测设备和第二pH在线监测设备分别对第一pH调节池和第二pH调节池的pH值进行监测；
所述PAC加药装置与第一混凝反应池相连通，用于将聚合氯化铝溶液加入至第一混凝反应池中，并在第一混凝反应池中进行第一次的混凝反应；
所述MgO加药装置和FeSO4加药装置与第二混凝反应池相连通，用于将MgO溶液和FeSO4溶液加入至第二混凝反应池中，并在其中进行第二次的混凝反应。
进一步的，所述第一pH调节池中设置有第一潜水搅拌器，所述第一潜水搅拌器的转速为600-900rmp；
多晶硅废水在第一pH调节池内部的停留时间为10-30min。
进一步的，所述第一混凝反应池中设置第一桨式搅拌器，所述第一桨式搅拌器的转速为60-100rpm；
进一步的，聚合氯化铝溶液的投加量为300-400mg/L；
第一次的混凝反应时间40-60min。
进一步的，所述第二pH调节池中设置有第二潜水搅拌器，所述第二潜水搅拌器的转速为600-900rpm；
多晶硅废水在第二pH调节池内部的停留时间为10-30min。
进一步的，所述第二混凝反应池中设置第二桨式搅拌器，所述第二桨式搅拌器的转速为60-100rpm。
进一步的，MgO溶液的投加量为200-300mg/L,FeSO4溶液投加量为50-100mg/L；
第二次的混凝反应时间40-60min。
本发明还公开了一种多晶硅生产废水高效除硅的方法，包括以下步骤：
步骤一：多晶硅废水为酸性，多晶硅废水先进入第一pH调节池，通过NaOH加药装置向第一pH调节池中加入NaOH稀溶液，调节多晶硅废水的pH至5-6；
步骤二：将步骤一中所得的废水传输至第一混凝反应池，通过PAC加药装置向第一混凝反应池中加入聚合氯化铝溶液进行第一次的混凝反应；
步骤三：将步骤二中所得废水进入第一沉淀池进行固液分离，上清液进入下一步骤，污泥脱水进行外运处理；
步骤四：步骤三所得上清液进入第二pH调节池中，通过NaOH加药装置向第二pH调节池中加入NaOH稀溶液，调节上清液的pH至9-10；
步骤五：步骤四所得废水进入第二混凝反应池，通过MgO加药装置和FeSO4加药装置向第二混凝反应池中加入MgO溶液和FeSO4溶液进行第二次的混凝反应；
步骤六：步骤五所得废水进入第二沉淀池进行固液分离，上清液中SiO2的浓度小于10mg/L，达到进入膜***的要求，污泥脱水外运。
与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
本发明先在偏酸性条件下使用聚合氯化铝(PAC)混凝沉淀去除多晶硅生产废水中的大分子胶体硅，再在碱性条件下用MgO和FeSO4混凝沉淀去除单硅酸，经处理后多晶硅废水中SiO2浓度从200mg/L可降低到10mg/L以下。
本发明在偏酸性条件下使用聚合氯化铝(PAC)混凝沉淀去除大分子的胶体硅，在碱性条件下用MgO和FeSO4混凝沉淀去除单体硅酸，PAC去除胶体硅的效率大于MgO，总体上减少了药剂使用量。
本发明采用PAC、MgO和FeSO4为除硅剂比采用Ca(OH)2和MgO为除硅剂产生的污泥量更低。
附图说明
图1为一种多晶硅生产废水高效除硅的方法的流程图；
图中：1、第一pH调节池；2、第一混凝反应池；3、第一沉淀池；4、第二pH调节池；5、第二混凝反应池；6、第二沉淀池；7、第一pH在线监测设备；8、NaOH加药装置；9、PAC加药装置；10、第二pH在线监测设备；11、MgO加药装置；12、FeSO4加药装置。
具体实施方式
本实施例中采用某多晶硅生产企业的生产废水，废水pH＜2,SiO2浓度200mg/L，采用的多晶硅生产废水高效除硅的装置，包括第一pH调节池1、第一混凝反应池2、第一沉淀池3、第二pH调节池4、第二混凝反应池5、第二沉淀池6、第一pH在线监测设备7、NaOH加药装置8、PAC加药装置9、第二pH在线监测设备10、MgO加药装置11和FeSO4加药装置12；
第一pH调节池1中设置有第一潜水搅拌器，第一潜水搅拌器的转速为600-900rmp；
多晶硅废水在第一pH调节池1内部的停留时间为10-30min；
第一混凝反应池2中设置第一桨式搅拌器，第一桨式搅拌器的转速为60-100rpm；
第二pH调节池4中设置有第二潜水搅拌器，第二潜水搅拌器的转速为600-900rpm；
多晶硅废水在第二pH调节池4内部的停留时间为10-30min；
第二混凝反应池5中设置第二桨式搅拌器，第二桨式搅拌器的转速为60-100rpm；
第一pH调节池1、第一混凝反应池2、第一沉淀池3、第二pH调节池4、第二混凝反应池5和第二沉淀池6之间依次连通；
NaOH加药装置8与第一pH调节池1和第二pH在线监测设备10相连通，且NaOH加药装置8通过第一pH在线监测设备7和第二pH在线监测设备10分别对第一pH调节池1和第二pH调节池4的pH值进行监测；
PAC加药装置9与第一混凝反应池2相连通，用于将聚合氯化铝PAC溶液加入至第一混凝反应池2中，并在第一混凝反应池2中进行第一次的混凝反应；
MgO加药装置11和FeSO4加药装置12与第二混凝反应池5相连通，用于将MgO溶液和FeSO4溶液加入至第二混凝反应池5中，并在其中进行第二次的混凝反应。
参照图1所示，一种多晶硅生产废水高效除硅的方法，步骤一：多晶硅废水为酸性，多晶硅废水先进入第一pH调节池1，通过NaOH加药装置8向第一pH调节池1中加入NaOH稀溶液，调节多晶硅废水的pH至5，第一搅拌器转速740rpm，停留时间30min。
步骤二：将步骤一中所得的废水传输至第一混凝反应池2，通过PAC加药装置9向第一混凝反应池2中加入聚合氯化铝PAC溶液进行第一次的混凝反应，聚合氯化铝PAC溶液的投加量为400mg/L，第一桨式搅拌器的转速为60rpm，第一次的混凝反应时间为60min；
第一混凝反应池21出水SiO2浓度为50mg/L；
步骤三：将步骤二中所得废水进入第一沉淀池3进行固液分离，上清液进入下一步骤，污泥脱水进行外运处理；
步骤四：步骤三所得上清液进入第二pH调节池4中，通过NaOH加药装置8向第二pH调节池4中加入NaOH稀溶液，调节上清液的pH至9；
第二潜水搅拌器的转速为740rpm；
多晶硅废水在第二pH调节池4内部的停留时间为30min；
步骤五：步骤四所得废水进入第二混凝反应池5，通过MgO加药装置11和FeSO4加药装置12向第二混凝反应池5中加入MgO溶液和FeSO4溶液进行第二次的混凝反应；
MgO溶液的投加量为200mg/L,FeSO4溶液投加量为60mg/L；
第二桨式搅拌器的转速为60rpm，第二次的混凝反应时间为40min。
步骤六：步骤五所得废水进入第二沉淀池6进行固液分离，上清液中SiO2的浓度为8mg/L，达到进入膜***的要求，污泥脱水外运。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本模板的保护范围。
Claims (8)
1.一种多晶硅生产废水高效除硅的装置，其特征在于，包括第一pH调节池(1)、第一混凝反应池(2)、第一沉淀池(3)、第二pH调节池(4)、第二混凝反应池(5)、第二沉淀池(6)、第一pH在线监测设备(7)、NaOH加药装置(8)、PAC加药装置(9)、第二pH在线监测设备(10)、MgO加药装置(11)和FeSO4加药装置(12)；
第一pH调节池(1)、第一混凝反应池(2)、第一沉淀池(3)、第二pH调节池(4)、第二混凝反应池(5)和第二沉淀池(6)之间依次连通；
所述NaOH加药装置(8)与第一pH调节池(1)和第二pH在线监测设备(10)相连通，且NaOH加药装置(8)通过第一pH在线监测设备(7)和第二pH在线监测设备(10)分别对第一pH调节池(1)和第二pH调节池(4)的pH值进行监测；
所述PAC加药装置(9)与第一混凝反应池(2)相连通；
所述MgO加药装置(11)和FeSO4加药装置(12)与第二混凝反应池(5)相连通。
2.根据权利要求1所述的一种多晶硅生产废水高效除硅的装置，其特征在于，所述第一pH调节池(1)中设置有第一潜水搅拌器，所述第一潜水搅拌器的转速为600-900rmp；
多晶硅废水在第一pH调节池(1)内部的停留时间为10-30min。
3.根据权利要求1所述的一种多晶硅生产废水高效除硅的装置，其特征在于，所述第一混凝反应池(2)中设置第一桨式搅拌器，所述第一桨式搅拌器的转速为60-100rpm。
4.根据权利要求1所述的一种多晶硅生产废水高效除硅的装置，其特征在于，所述第二pH调节池(4)中设置有第二潜水搅拌器，所述第二潜水搅拌器的转速为600-900rpm；
多晶硅废水在第二pH调节池(4)内部的停留时间为10-30min。
5.根据权利要求1所述的一种多晶硅生产废水高效除硅的装置，其特征在于，所述第二混凝反应池(5)中设置第二桨式搅拌器，所述第二桨式搅拌器的转速为60-100rpm。
6.一种多晶硅生产废水高效除硅的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：多晶硅废水为酸性，多晶硅废水先进入第一pH调节池(1)，通过NaOH加药装置(8)向第一pH调节池(1)中加入NaOH稀溶液，调节多晶硅废水的pH至5-6；
步骤二：将步骤一中所得的废水传输至第一混凝反应池(2)，通过PAC加药装置(9)向第一混凝反应池(2)中加入聚合氯化铝(PAC)溶液进行第一次的混凝反应；
步骤三：将步骤二中所得废水进入第一沉淀池(3)进行固液分离，上清液进入下一步骤，污泥脱水进行外运处理；
步骤四：步骤三所得上清液进入第二pH调节池(4)中，通过NaOH加药装置(8)向第二pH调节池(4)中加入NaOH稀溶液，调节上清液的pH至9-10；
步骤五：步骤四所得废水进入第二混凝反应池(5)，通过MgO加药装置(11)和FeSO4加药装置(12)向第二混凝反应池(5)中加入MgO溶液和FeSO4溶液进行第二次的混凝反应；
步骤六：步骤五所得废水进入第二沉淀池(6)进行固液分离，上清液中SiO2的浓度小于10mg/L，达到进入膜***的要求，污泥脱水外运。
7.根据权利要求6所述的一种多晶硅生产废水高效除硅的方法，其特征在于，聚合氯化铝(PAC)溶液的投加量为300-400mg/L；
第一次的混凝反应时间40-60min。
8.根据权利要求6所述的一种多晶硅生产废水高效除硅的方法，其特征在于，MgO溶液的投加量为200-300mg/L,FeSO4溶液投加量为50-100mg/L；第二次的混凝反应时间40-60min。
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