本发明涉及一种对多晶硅生产过程中产生的高盐废水进行预处理的方法及系统。
背景技术：
多晶硅，是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。多晶硅生产过程中产生的废水可分为两部分：含氯离子的酸性废水与不含氯离子的酸性废水。不含氯离子的酸性废水主要来源于：闭式冷却塔系统排污水(循环水浓缩倍数为5倍)、后处理清洗产品的硝酸废水。含氯离子的废水来源于：生产过程中产生的含氯离子的废渣通过水溶解及生产过程中产生的氯化氢、氯硅烷废气通过水吸收形成的含氯离子的酸性废水。申请人发明了一种多晶硅废水零排放方法，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，再将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。澄清回用水在吸收氯离子饱和后需要进行蒸发浓缩结晶，在浓缩结晶之前还需要进行预处理。现有的预处理方式大多针对煤化工及其他高盐废水，由于多晶硅生产过程中产生的高盐废水中含有二氧化硅、硅酸根等，使得现有的预处理系统根本无法正常运行，并且会对设备产生永久性的损坏。技术实现要素：有鉴于此，本发明提供一种高盐废水浓缩预处理方法及系统，在将多晶硅生产过程中产生高盐废水进行浓缩结晶之前进行预处理，去除废水里的二氧化硅、碳酸根及悬浮物，使得废水蒸发结晶为较为纯净的氯化钙。为解决以上技术问题，本发明的技术方案为：一种高盐废水浓缩预处理方法，其特征在于包括以下步骤：步骤a.将高盐废水进行澄清；步骤b.将澄清后的高盐废水的ph值调节到2～6后脱去碳酸根；步骤c.将高盐废水中的悬浮物过滤。作为一种改进，步骤a中加入絮凝剂、混凝剂、三氯化铁、石灰乳除高盐废水中的二氧化硅。作为一种改进，所述絮凝剂、混凝剂、三氯化铁、石灰乳添加的质量比例为0.001～0.002∶0.02～0.03∶2.0～4.7∶1.2～2。作为一种优选，所述絮凝剂、三氯化铁、石灰乳添加温度保持在30～40℃。作为一种改进，步骤b中向高盐废水中添加稀盐酸调节ph值，所述稀盐酸的浓度为25～35％，加酸量为100～500mg/h。作为一种优选，步骤b中利用脱碳器脱去碳酸根，所述脱碳器脱碳时温度为102～106℃，压力为-0.09～-0.07mpa，液位为1.4～1.6m。作为一种改进，步骤c中采用多介质过滤器进行过滤，所述多介质过滤器进出口压差≤0.15mpa；温度为30～40℃；气洗压力≥0.4mpa。本发明还提供一种高盐废水浓缩预处理系统，其特征在于：包括依次相连的澄清池、脱碳器、过滤器；还包括与澄清池连接的加药装置以及连接在澄清池与脱碳器中间的加酸装置。作为一种优选，所述澄清池为高效澄清池，所述过滤器为多介质过滤器。作为一种改进，所述高效澄清池包括池体，所述池体分隔为依次相通的反应池、澄清池、清液池；所述反应池内设置有搅拌装置以及用于与加药装置连接的加药口；所述澄清池上部设置有过滤装置，下部设置有用于辅助沉降的斜板；澄清池内还设置有挂泥器以及排泥口；所述脱碳器包括积液罐，所述积液罐顶部设置有抽真空口，所述积液罐底部设置有蒸汽入口；所述多介质过滤器包括罐体，所述罐体内由下至上由细到粗敷设有若干种过滤介质；所述罐体上部设置有进料口和反洗出料口，所述罐体下部设置有出料口和反洗进料口；所述加药装置包括药箱以及设置在药箱内的搅拌器；所述药箱上设置有加药口、用于与高效澄清池连接的出药管道以及设置在出药管道上的出药泵；所述加酸装置包括酸箱以及设置在酸箱内的搅拌器；所述酸箱上设置有加酸口、出药管道以及设置在出药管道上的出药泵。本发明的有益之处在于：具有上述步骤以及上述结构的高盐废水浓缩预处理方法及系统，专门针对多晶硅生产过程中产生的高盐废水而设计，一步一步将高盐废水中的二氧化硅残渣、碳酸根离子后得到较为纯净的高盐废水，使得在对高盐废水进行蒸发浓缩结晶后，得到较为纯净的氯化钙晶体。从而使得在申请人发明的多晶硅废水零排放方法中，含有氯离子的高盐废水能够得到妥善处理，让整个系统实现零排放。附图说明图1为本发明的流程图。图2为本发明的系统图。图3为高效澄清池的结构示意图。图4为脱碳装置的结构示意图。图5为多介质过滤器的结构示意图。图6为加药装置的结构示意图。图7为加酸装置的结构示意图。图中标记：11进料口、12搅拌装置、13加药口、14搅拌装置、15反应池、16刮泥器、17澄清池、18清液池、19清液出口、110搅拌桨、111折流墙、112斜板、113排泥口、114过滤装置；21抽真空口、22筛板、23积液罐、24液位计、25支撑架、26物料入口、27物流回流口、28蒸汽入口、29物料出口；31阀门、32进料口、33反洗进料口、34气洗进气口、35排气口、36压力表、37反洗出料口、38出料口、39排料口。41加药口、42药箱、43排尽口、44搅拌器、45出药泵；51加酸口、52酸箱、53排尽口、54搅拌器、55出酸泵；具体实施方式为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。如图1所示，本发明提供一种高盐废水浓缩预处理方法，包括以下步骤：步骤a.将高盐废水进行澄清；在澄清的过程中加入除硅剂：絮凝剂、混凝剂、三氯化铁、石灰乳除高盐废水中的二氧化硅。所述絮凝剂、混凝剂、三氯化铁、石灰乳添加的质量比例为0.001～0.002∶0.02～0.03∶2.0～4.7∶1.2～2。添加温度保持在30～40℃。其添加情况如下表格所示：药剂有效物质含量药剂添加量(g/l)石灰乳50％1.2-2fecl3·6h2o99.5％2.0-4.7pac30％0.02～0.03pam90％(分子量1200万)0.001～0.002以下通过几个实验用以证明除硅剂的作用。实验1：fecl3·6h2o量和沉淀时间对除二氧化硅硅效果影响取4个400ml的废水，编号1＃～4＃，其中1＃做空白对比，测原水ph和硅含量，2＃～4＃分别加入石灰乳0.8g，2＃加入fecl3·6h2o1.07g、3＃加入fecl3·6h2o1.57g、4＃加入fecl3·6h2o1.87g，另2＃～4＃加入配置好的pam和pac溶液3ml。每两小时取上清液测一次二氧化硅含量和ph。最终实验结果如下：结论：1、fecl3·6h2o具有除硅效果，且从目前来看，加入fecl3·6h2o量在取中间值时除硅效果最好2、fecl3·6h2o除硅用时较短，从配好试剂到送往品管的过程中已经完成反应，此后的时间硅含量不再继续减少。由于除硅剂具有降低溶液ph使溶液呈酸性，且使得溶液呈黄色，不能用于蒸发浓缩(蒸发浓缩设备为双相钢及钛材，遇酸会腐蚀)；拟使用石灰乳调节废水ph至中性或弱碱性。实验2.ph对高盐废水溶液的影响(目标：实现上层溶液澄清)取400ml左右废水，观察呈透明，测ph9.53；取1.07gfecl3·6h2o固体溶于水中，颜色呈黄色，ph3.72；逐渐加入石灰乳，并测ph变化，加入石灰乳时，溶液颜色开始由黄变红，并逐渐加深，随着石灰乳投加量，溶液里产生明显絮状物，静置后沉淀，且沉淀后上清液颜色恢复为黄色，ph逐渐升高；最终加入石灰乳量为0.93g时，溶液ph为7.27，溶液静置后颜色基本变为无色透明，实验结束。实验结论：以原水ph为9.53计，加入fecl3·6h2o和石灰乳达到ph为7左右，需要二者质量比为fecl3·6h2o∶石灰乳＝1∶0.75左右；通过加入石灰乳的方式将ph调至中性或弱碱性能使fecl3·6h2o中的fe3+以沉淀的方式析出，使溶液达到无色透明，对实际运用有所帮助。以实验2得出结论实验fecl3·6h2o加入量对除硅效果的影响。实验3.按实验2结果测加入不同fecl3·6h2o除硅效果取4个400ml废水，编号1＃、2＃、3＃、4＃，分别加入fecl3·6h2o量为0g、1.07g、1.57g、1.87g(1＃为空白对照)，以实验2所得fecl3·6h2o和石灰乳比例加入相应的石灰乳，搅拌均匀静置后测ph后送品管部分析硅含量。测得ph均在6～7之间，水样沉淀明显，上清液呈澄清透明。上清液二氧化硅含量如下：结论：fecl3·6h2o在中性条件下除硅效果较实验1中酸性条件下更好，原因是更高比例的石灰乳使fecl3·6h2o更容易生成氢氧化铁，从而达到絮凝的效果；以400ml废水计，加入fecl3·6h2o量在1.47g时除硅效果已经达到较高水平，除硅率93％，在增加fecl3·6h2o量效果基本没有改善。步骤b.将澄清后的高盐废水的ph值调节到2～6后脱去碳酸根；向高盐废水中添加稀盐酸调节ph值，所述稀盐酸的浓度为25～35％，加酸量为100～500mg/h。然后利用脱碳器脱去碳酸根，所述脱碳器脱碳时温度为102～106℃，压力为-0.09～-0.07mpa，液位为1.4～1.6m。步骤c.将高盐废水中的悬浮物过滤。采用多介质过滤器进行过滤，所述多介质过滤器进出口压差≤0.15mpa；温度为30～40℃；气洗压力≥0.4mpa。如图2所示，本发明还提供一种高盐废水浓缩预处理系统，包括依次相连的澄清池、脱碳器、过滤器；还包括与澄清池连接的加药装置以及连接在澄清池与脱碳器中间的加酸装置。所述澄清池为高效澄清池，所述过滤器为多介质过滤器。所述高效澄清池如图3所示，包括池体，所述池体分隔为依次相通的反应池15、澄清池17、清液池18；所述反应池15内设置有搅拌装置12、搅拌装置14以及用于与加药装置连接的加药口13；所述澄清池17上部设置有过滤装置114，下部设置有用于辅助沉降的斜板112；澄清池17内还设置有挂泥器16以及排泥口113。清液池18上开有清液出口19，供澄清后的清液排出。池体内竖直设置有若干折流墙111，以增加物料在池体内的行程。搅拌装置12、搅拌装置14上均设置有搅拌桨110。高盐废水从进料口11进入反应池15，首先利用搅拌装置12进行搅拌，然后通过加药装置加入除硅剂，搅拌均匀后进入澄清池17。在澄清池中，二氧化硅与除硅剂发生絮凝沉淀，最后利用刮泥器16将沉淀下来的污泥通过排泥口113排出。过滤装置114防止污泥进入清液池18。如图4所示，所述的脱碳器包括积液罐23，所述积液罐23顶部设置有抽真空口21，所述积液罐23底部设置有蒸汽入口28；积液罐23利用支撑架25进行支撑，罐体上设置有液位计24。积液罐23顶部设置有物料入口26，底部设置有物料出口29。还包括设置在积液罐23内的筛22板，用于过滤高盐废水中的固体残渣。除去二氧化硅后的高盐废水通过物料入口26进入积液罐23，同时对罐体进行抽真空处理并利用蒸汽加热。使得高盐废水中的碳酸根解析成二氧化碳排出，最后物料从物料出口29排出。如图5所示，所述多介质过滤器包括罐体，所述罐体内由下至上由细到粗敷设有若干种过滤介质；过滤介质主要是石英砂和活性炭。所述罐体上部设置有进料口32和反洗出料口37，所述罐体下部设置有出料口38和反洗进料口33；罐体底部设置有排料口39。还可以设置气洗进气口34以及排气口35。罐体上设置有压力表36，各个管道均由阀门31控制开闭。去除了二氧化硅和碳酸根离子的高盐废水经过多介质过滤，成为合格产水，可通往下一道工序进行蒸发浓缩结晶。如图6所示，加药装置包括药箱42以及设置在药箱42内的搅拌器44；所述药箱42上设置有加药口41、用于与高效澄清池连接的出药管道以及设置在出药管道上的出药泵45；还包括用于清理药箱42的排尽口43。如图7所示，加酸装置包括酸箱52以及设置在酸箱52内的搅拌器54；所述酸箱52上设置有加酸口51、出药管道以及设置在出药管道上的出药泵55。还包括用于清理酸箱52的排尽口53。含有二氧化硅180ppm、碳酸根38ppm的高盐废水，在高效澄清池中加入除硅剂反应后絮凝澄清，使得二氧化硅＜10ppm。然后通过稀酸调节高盐废水的ph值到2～6，然后再脱碳器内除去碳酸根，使得碳酸根＜8ppm。最后经过多介质过滤器，除去高盐废水中的悬浮物，使的浊度＜3nut成为浊度＜3nut；二氧化硅＜10ppm；碳酸根＜8ppm的合格产水。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页12