专利名称：氢氟酸的处理系统与方法
技术领域：
本发明是关于一种废水处理系统与方法，且特别关于一种氢氟酸处理系统与方法，是以阶段式的氟化氢处理方式来增快氢氟酸处理速度与减少所加试剂量。
先前技术氟化氢(HF)在高温常压下为气体，溶于水后为一种强酸，称为氢氟酸(anhydrous hydrogen fluoride、fluorohydric acid、anhydrous hydrofluoric acid)。氢氟酸对去除氧化物的效果非常好，所以可用于许多行业中，如半导体工业中以氢氟酸作为清洗剂、玻璃蚀刻工业中以氢氟酸作为蚀刻剂、钢铁工业中以氢氟酸作为表面除锈剂、石化工业中以氢氟酸作为催化剂、清洁服务业中以氢氟酸作为污物腐蚀清洗剂或外墙清洗剂，甚至在家庭中所用的除锈剂中都含有氢氟酸。然而氢氟酸强烈的腐蚀性与高脂溶性的特性，使它极易渗透人体，与体内的钙、镁离子结合，侵蚀骨骼与肌肉，且不仅皮肤接触会有伤害，甚至由呼吸道进入人体也会产生相当的危险，故含有氢氟酸的废水皆须经过处理，才不会造成人体的危害与环境的污染。
目前半导体工业大部分使用钙盐沉淀法来处理氢氟酸，其中钙盐可为氢氧化钙(Ca(OH)2)、硫酸钙(CaSO4)或氯化钙(CaCl2)等，氢氟酸与钙盐形成氟化钙(CaF2)而沉淀，而氟化钙是一种无毒且高稳定性的化合物，所以可直接掩埋于卫生掩埋场，而剩下的氢氟酸浓度若小于15ppm的法定排放量以下时，即可进行排放。
已知的氟化氢处理系统的示意图如
图1所示，包括一反应槽10、一混凝槽20、一凝聚槽30、一净化槽40、一污泥槽50、多个氟离子浓度计60与多个酸碱度计70。首先氢氟酸废液Q进入反应槽10，在氟离子浓度固定的情形下，氟化钙的沉淀速率主要受钙离子浓度与酸碱度影响，所以根据氟离子浓度计60与酸碱度计70来加入氯化钙C与氢氧化钠N，且为使反应完全，所添加的氯化钙C通常为适量，而氢氧化钠N的添加是为使整个废液环境处于碱性条件下，以利于氟化钙的形成；但随着氟离子浓度的降低，反应时间将更长，故通常会在下一步骤再加一次氯化钙C，称为氟化氢的两段式处理。
接着将反应槽10中经处理过的氢氟酸溶液Q引入混凝槽20中，同样根据氟离子浓度计60与酸碱度计70来加入氯化钙C与氢氧化钠N，使氟离子去除得更完全，并加入多氯化铝(PolyAluminium Chloride，简称PAC)P1作为混凝剂，使微小颗粒的氟化钙凝结成较大颗粒的胶体，以利于沉淀。
接着将该废液引入凝聚槽30，加入聚合物凝聚剂P2使胶状体沉淀；之后将废液引入净化槽40以进行过滤，滤出的废液经氟离子浓度计60测量在低于法定排放标准时即可进行排放，剩下的污泥则进入污泥槽50做为掩埋准备。
但利用此法处理氢氟酸废液所形成的胶状体细小、不易沉淀，为使整体处理时间缩短，需添加更多量的多氯化铝；而且为使低浓度的氟离子反应更加完全，需添加大量的氯化钙；这样会使试剂量增加，不但不符合成本效益，同时污泥量也会增大，也不符合环保效益。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种氢氟酸的处理系统与方法，通过阶段式的氟化氢处理方式来增快氢氟酸处理速度、减少试剂量与污泥量。
为达到上述目的，本发明提供一种氢氟酸的处理系统，包括一前处理槽，用以处理第一部分氢氟酸废液，使该第一部分氢氟酸废液与过量钙盐反应，形成第一废液；以及一反应槽，用以处理第二部分氢氟酸废液与上述第一废液，形成第二废液，以产生一种可排放和掩埋的废弃物。
为达到上述目的，本发明提供一种氢氟酸的处理方法，包括将第一部分氢氟酸废液置于前处理槽中，并添加过量的钙盐，形成第一废液；以及将第二部分氢氟酸废液与上述第一废液置于一反应槽中，形成第二废液，以产生一种可排放和掩埋的废弃物。
附图的简单说明图1为用以说明已知氢氟酸处理系统的示意图；图2为用以说明本发明实施例的氢氟酸处理系统的示意图。
符号说明10，120～反应槽 20～混凝槽30，130～凝聚槽 40，140～净化槽50，150～污泥槽 60，160～氟离子浓度计70，170～酸碱度计 100～计量槽110～前处理槽 C～氯化钙N～氢氧化钠 P1～多氧化铝P2～聚合物Q～进液量X～进液比率实施方式为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特列举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下图2为本发明氢氟酸处理系统图，包含有一计量槽100、一前处理槽110、一反应槽120、一凝聚槽130、一净化槽140、一污泥槽150以及多个氟离子浓度计160与一个或多个酸碱度计170。
首先将氢氟酸废液引进上述计量槽100中，测得一Q单位体积，且通过氟离子浓度计160测得氟离子的浓度，将该浓度乘上所测得的Q单位体积，即可得知这Q单位体积的氢氟酸废液所需的全部氯化钙的量；再将XQ(X为百分比)单位体积的氢氟酸废液排入上述前处理槽110中，剩余的(1-X)Q((1-X)为百分比)单位体积的氢氟酸废液排入上述反应槽120中。其中X最好为10％～20％，在此实施例中，X为15％。
接着在前处理槽110的15％Q单位体积的氢氟酸废液中加入Q单位体积氢氟酸废液所需的全部氯化钙C，这过量的氯化钙C与氢氟酸反应形成氟化钙颗粒，再将此前处理槽110中的废液排入反应槽120中。
由于在前处理槽110中15％Q单位体积的氢氟酸废液的氟离子已与氯化钙C形成氟化钙颗粒，所以在反应槽中，可将这形成的氟化钙颗粒作为晶种；而原存于反应槽120中15％Q单位体积的氢氟酸废液的氟离子与过量的钙离子形成氟化钙于上述晶体表面，形成颗粒较大的氟化钙颗粒，这样不但只要添加一次氯化钙即可将氟离子析出，而且所析出的氟化钙颗粒也较大，故沉淀速率较快，使氯化钙以及后续添加的混凝剂与凝聚剂的加入量减少。另外，同时于反应槽120中加入氢氧化钠N，使氢氟酸废液的氟更易于由氢氟酸的形式解离出来，增加氟离子与钙离子的反应速率。此外，再添加多氯化铝(PolyAluminium Chloride，简称PAC)P1于反应槽120中，作为混凝剂，使氟化钙形成更大胶体状的颗粒，以利于沉淀。之后，将反应槽120中全部废液排入凝聚槽130中。
在这凝聚槽130中加入聚合物P2作为凝聚剂，该聚合物P2可为阴离子型聚丙烯酰胺(anionic polyacrylamide)、阴离子型聚二甲基二烯丙基氯化铵(cationic poly dimethyl dially ammonium chloride)或非离子型聚丙烯酰胺(nonionic polyacrylamide)，使胶体状的氟化钙沉淀，再将此废液排入上述净化槽140中。
将净化槽140中的废液进行过滤，其中所产生的污泥排入污泥槽150中，经压缩等处理后进行掩埋，而剩下的废液经氟离子浓度计160测量其氟离子浓度如其浓度低于法定排放标准15ppm时即可进行排放。
经实际运转后发现，本发明的氢氟酸处理系统可使氢氟酸的处理时间快两倍以上，氯化钙的加入量可减少20％～50％，多氯化铝与聚合物的加入量也可减少10％～20％，污泥量也减少，且只需一组氯化钙加料机，比已知方式少了一台加料机。
虽然本发明已公开优选实施例如上，然其并非用以限制本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可进行一些更动与修饰，因此本发明的保护范围当以所附权利要求所界定的为准。
权利要求
1.一种氢氟酸处理系统，包括一计量槽，用以将氢氟酸废液分成第一部分氢氟酸废液与第二部分氢氟酸废液；一前处理槽，用以处理上述第一部分氢氟酸废液，使该第一部分氢氟酸废液与过量的钙盐反应，形成第一废液；以及一反应槽，用以处理上述第二部分氢氟酸废液与上述第一废液，形成第二废液，以产生一种可排放和掩埋的废弃物。
2.如权利要求1所述的氢氟酸处理系统，其中该计量槽还包括氟离子浓度计，用以测量该氢氟酸废液的氟离子浓度。
3.如权利要求1所述的氢氟酸处理系统，其中该第一部分氢氟酸废液的体积为氢氟酸废液体积的10％～20％。
4.如权利要求1所述的氢氟酸处理系统，其中该钙盐为氢氧化钙、硫酸钙或氯化钙。
5.如权利要求1所述的氢氟酸处理系统，还包括在该反应槽中添加一种碱性物质。
6.如权利要求5所述的氢氟酸处理系统，其中该碱性物质为氢氧化钠。
7.如权利要求1所述的氢氟酸处理系统，还包括在反应槽中添加一种混凝剂。
8.如权利要求7所述的氢氟酸处理系统，其中该混凝剂为多氯化铝。
9.如权利要求1所述的氢氟酸处理系统，还包括一凝聚槽，用以处理第二废液，使其与一凝聚剂反应，形成第三废液；以及一净化槽，用以处理第三废液，以产生一种可排放和掩埋的废弃物。
10.一种氢氟酸处理方法，包括将一氢氟酸废液置于一计量槽中，并测量该氢氟酸废液的体积与氟离子浓度，且将该氢氟酸废液分成第一部分氢氟酸废液与第二部分氢氟酸废液；将上述第一部分氢氟酸废液置于前处理槽中，并添加过量的钙盐，形成第一废液；以及将上述第二部分氢氟酸废液与上述第一废液置于反应槽中，形成第二废液，以产生一种可排放和掩埋的废弃物。
11.如权利要求10所述的氢氟酸处理方法，其中该第一部分氢氟酸废液的体积为该氢氟酸废液体积的10％～20％。
12.如权利要求10所述的氢氟酸处理方法，其中该钙盐为氢氧化钙、硫酸钙或氯化钙。
13.如权利要求10所述的氢氟酸处理方法，还包括在该反应槽中添加一种碱性物质。
14.如权利要求13所述的氢氟酸处理方法，其中该碱性物质为氢氧化钠。
15.如权利要求10所述的氢氟酸处理方法，还包括一种测量该第二废液的酸碱度步骤。
16.如权利要求10所述的氢氟酸处理方法，还包括在该反应槽中添加一种混凝剂。
17.如权利要求16所述的氢氟酸处理方法，其中该混凝剂为多氯化铝。
18.如权利要求10所述的氢氟酸处理方法，还包括将该第二废液置于凝聚槽中，并添加一种凝聚剂进行反应，以形成第三废液；以及将该第三废液置于净化槽，以产生一种可排放和掩埋的废弃物。
19.如权利要求18所述的氢氟酸处理方法，还包含一个测量该净化槽的酸碱度的步骤。
全文摘要
一种氢氟酸处理系统，包括一前处理槽，用以处理第一部分氢氟酸废液，使第一部分氢氟酸废液与过量的钙盐反应，形成第一废液；以及一反应槽，用以处理第二部分氢氟酸废液与上述第一废液，形成第二废液，以产生可排放和掩埋的废弃物。
文档编号C02F1/58GK1559931SQ20041000660
公开日2005年1月5日 申请日期2004年2月24日 优先权日2004年2月24日
发明者方少海, 庄明煌, 杨中治 申请人:友达光电股份有限公司