CN111302521A - 含硅废液的处理方法和处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种含硅废液的处理方法，所述处理方法包括：在步骤S110中，获取含硅废液；在步骤S120中，对包括含硅废液的待处理液进行沉淀处理，获得上清液和沉淀物；在步骤S130中，利用渗透膜对所述上清液进行过滤，以获得目标清液和目标浓液。本发明还提供一种含硅废液的处理系统。所述处理方法成本更低，且更加环保。

Description

含硅废液的处理方法和处理系统

技术领域

本发明涉及废液处理领域，具体地，涉及一种含硅废液的处理方法和一种含硅废液的处理系统。

背景技术

在光伏领域和半导体领域中，会用到大量的硅晶片。对硅晶片进行加工时，会产生含硅废液。目前，处理含硅废液常用的方法是对含硅废液进行混凝沉淀。但是，这种方法将产生大量含有重金属的污泥。根据环保标准，这种含有重金属的污泥为危险物，对含有重金属的污泥进行进一步处理时，成本通常更高。

因此，如何更环保地对含硅废液进行处理成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含硅废液的处理方法和一种含硅废液的处理系统。利用所述处理方法对含硅废液进行处理，可以以较低的成本获得环境友好的处理产物，以解决现有技术中处理含硅废液成本高的问题。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供一种含硅废液的处理方法，其中，所述处理方法包括：

在步骤S110中，获取含硅废液；

在步骤S120中，对包括含硅废液的待处理液进行沉淀处理，获得上清液和沉淀物；

在步骤S130中，利用渗透膜对所述上清液进行过滤，以获得目标清液和目标浓液。

优选地，步骤S110包括：

在步骤S111a中，获取初始硅盐溶液；

在步骤S112a中，向所述初始硅盐溶液中添加氯化镁，获得初始混合物，其中，氯化镁与所述初始硅盐溶液中的硅的质量比为(3～10):1；

在步骤S113a中，向所述初始混合物中添加氢氧化钠，以获得所述含硅废液。

优选地，在步骤S113a中，添加氢氧化钠直至所述初始混合物与氢氧化钠形成的混合液的pH值为11至12为止。

优选地，所述步骤S110包括：

在步骤S111b中，获取研磨废液，所述研磨废液包括二氧化硅颗粒悬浊液；

在步骤S112b中，向所述研磨废液中添加絮凝剂，以获得所述含硅废液。

优选地，所述处理方法还包括：

将所述沉淀物压制成泥饼。

优选地，所述处理方法还包括在所述步骤S130之后进行的：

在步骤S140中，将所述目标浓液与所述初始废液混合，以获得所述待处理液。

作为本发明的第二个方面，提供一种含硅废液的处理系统，其中，所述处理系统包括浓缩沉淀箱和渗透过滤装置，

所述浓缩沉淀箱包括上清液出口；

所述渗透过滤装置包括上清液入口、目标清液出口、目标浓液出口和设置在所述渗透过滤装置内的渗透膜；

所述浓缩沉淀箱的上清液出口与所述渗透过滤装置的上清液入口连通，以使得进入所述渗透过滤装置的上清液能够通过经过所述渗透膜，并被过滤为目标清液和目标浓液，所述目标清液出口用于将所述目标清液引导至所述渗透过滤装置外部，所述目标浓液出口用于将所述目标浓液引导至所述渗透过滤装置外部。

优选地，所述处理系统包括设置在所述上清液出口与所述上清液入口之间、将所述上清液入口与所述上清液出口连通的第一循环泵，所述第一循环泵用于将所述浓缩沉淀箱中的上清液从所述浓缩沉淀箱中泵送至所述渗透过滤装置中。

优选地，所述处理系统包括第一连通管，所述第一连通管的一端与所述目标浓液出口连通，所述第一连通管的另一端与所述浓缩沉淀箱内部连通。

优选地，所述处理系统还包括反洗水箱和第二循环泵，所述反洗水箱与所述渗透过滤装置的内部连通，所述第二循环泵将所述反洗水箱的出水口与所述清液出口连通，以将所述反洗水箱内的液体泵送至所述渗透过滤装置中。

在本发明中，通过步骤S120后，获得的上清液中的硅含量已经较低。通过步骤S130中的渗透膜进行进一步过滤，可以获得含硅量更低的目标清液。该目标清液为能够被利用的水资源。由此可知，利用本发明所提供的处理方法对含硅废液进行处理，并没有对含硅废液进行混凝沉积处理，并且通过所述处理方法可以对含硅废液中的水资源进行回收利用，更加环保。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明所提供的含硅废液的处理方法的一种实施方式的流程图；

图2是本发明所提供的含硅废液的处理方法的另一种实施方式的流程图；

图3是本发明所提供的含硅废液的处理系统的示意图。

附图标记说明

310：浓缩沉淀箱 320：渗透过滤装置

330：第一循环泵 340：第一连通管

350：反洗水箱 360：第二循环泵

370：原液箱

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

作为本发明的一个方面，提供一种含硅废液的处理方法，其中，如图1和图2所示，所述处理方法包括：

在步骤S110中，获取含硅废液；

在步骤S120中，对包括含硅废液的待处理液进行沉淀处理，获得上清液和沉淀物；

在步骤S130中，利用渗透膜对所述上清液进行过滤，以获得目标清液和目标浓液。

含硅废液是指含有硅元素的废液，既可以是具有含硅颗粒的研磨废液，也可以是含硅盐溶液(例如，硅酸盐等)。

在本发明中，通过步骤S120后，获得的上清液中的硅含量已经较低。通过步骤S130中的渗透膜进行进一步过滤，可以获得含硅量更低的目标清液。该目标清液为能够被利用的水资源。由此可知，利用本发明所提供的处理方法对含硅废液进行处理，并没有对含硅废液进行混凝沉积处理，并且通过所述处理方法可以对含硅废液中的水资源进行回收利用，更加环保。

如上文中所述，本发明所提供的处理方法既可以对含硅盐溶液进行处理，相应地，如图1所示，步骤S110包括：

在步骤S111a中，获取初始硅盐溶液；

在步骤S112a中，向所述初始硅盐溶液中添加氯化镁，获得初始混合物，其中，氯化镁与所述初始硅盐溶液中的硅的质量比为(3～10):1；

在步骤S113a中，向所述初始混合物中添加氢氧化钠，以获得所述含硅废液。

在步骤S112a中，添加氯化镁后，氯化镁可以与初始盐溶液进行反应，生成硅酸镁。在步骤S113a中，向生成了硅酸镁的混合液中添加氢氧化钠，氢氧化钠会与尚未发生反应的镁离子反应，生成氢氧化镁，氢氧化镁吸附硅酸镁。吸附有硅酸镁的氢氧化镁质量较大，因此，在步骤S120中，更容易沉淀在容器底部，从而可以较高程度地减少上清液中硅离子的含量，进而可以提高步骤S130中获得的目标清液的纯净度。

在步骤S120中获得的沉淀物为吸附有硅酸镁的氢氧化镁，由于氢氧化镁和硅酸镁均具有不可燃性，可以回收后干燥并用作阻燃剂，从而可以降低处理含硅废液的成本，并提高环保性。

在本发明中的步骤S112a中添加的氯化镁与所述初始硅盐溶液中的硅的质量比为(3～10):1，可以尽量减少上清液中残余的硅离子、并且确保能够与氢氧化钠形成氢氧化镁。

进一步优选地，步骤S112a中添加的氯化镁与初始硅盐溶液中硅的质量比为(3～8)：1。更进一步优选地，步骤S112a中添加的氯化镁与初始硅盐溶液中硅的质量比为(3～6)：1。

在步骤S112a中，氯化镁投加完毕后，对混合液进行搅拌，使得氯化镁与初始硅盐溶液中的硅充分反应。优选地，搅拌时间可以在30min至180min之间。进一步优选地，搅拌时间可以在30min至120min之间。更进一步优选地，搅拌时间可以在30min至60min之间。

在步骤S113a中，添加氢氧化钠的目的在于向混合液中引入氢氧根离子，以使得该氢氧根离子与未发生反应的镁离子反应生成氢氧化镁。优选地，在步骤S113a中，添加氢氧化钠直至所述初始混合物与所述氢氧化钠形成的混合液的pH值为11至12为止。进一步优选地，在步骤S113a中，添加氢氧化钠直至所述初始混合物与所述氢氧化钠形成的混合液的pH值为11.5为止。

在本发明中，可以通过过滤的方式从执行步骤S120的容器中获得所述沉淀物。

通常，步骤S130中获得的目标清液为水，为了降低最终获得的水的硬度，优选地，步骤S110还包括在步骤S113a之后进行的：

向添加了氢氧化钠的混合物中添加碳酸钠。通过该步骤可以除去水中的钙离子，并且，在优选实施方式中，上清液中的硅含量小于10mg/L。

作为本发明的第二种实施方式，所述处理方法可以用于处理研磨废液，相应地，如图2所示，步骤S110包括：

在步骤S111b中，获取研磨废液，所述研磨废液包括二氧化硅颗粒悬浊液；

在步骤S112b中，向所述研磨废液中添加絮凝剂，以获得所述含硅废液。

研磨废液相当于二氧化硅悬浊液，本身就可以自由沉淀。但是，实现二氧化硅颗粒的完全沉淀所需要的时间较长。在这种实施方式中，不仅目标清液可以作为水被回收利用，沉淀物也可以被回收利用。由于在步骤S112b中添加了絮凝剂，因此，沉淀物中二氧化硅颗粒以及重金属元素所占的比例较小。与不增加絮凝剂、直接沉淀获得沉淀物的方式相比，本发明该实施方式中获得的沉淀物中重金属的含量进一步减小，不再是危险物。与处理危险物(大概4000元/t)的成本相比，处理非危险物的成本(大概400元/t)相比，处理成本显著降低。在本发明中，根据GB5085.6-2007中规定的鉴别标准进行危险物鉴定。

具体地，固体废物中剧毒物质含量不小于0.1％时，认为该固体废物为危险物。反之，当固体废物中剧毒物质含量小于0.1％时，认为该固体废物为非危险物。

在本发明中，对絮凝剂的具体材料不做特殊的限定。例如，絮凝剂可以为聚丙烯酰胺(PAM)和/或聚合氯化铝(PAC)。

为了提高加入絮凝剂后的沉淀速度，优选地，还可以在添加絮凝剂后或者添加絮凝剂的同时添加碱或者石灰。

为了便于对沉淀物进行回收处理，优选地，所述处理方法还包括：

将所述沉淀物压制成泥饼。

作为一种优选实施方式，所述泥饼的含水率可以在60％至70％之间。优选地，还可以对所述泥饼进行加热处理，将所述泥饼的含水率降低至30％，从而可以降低泥饼的体积，进一步降低后续对泥饼进行处理的成本。

在本发明中，对添加的絮凝剂的量不做具体限定，对泥饼中的最终含水量也不做特殊的限定，只要确保最终的泥饼中的危险废物(例如，重金属元素)的量不超过泥饼总重量的0.1％即可。

为了对废液进行更加彻底的处理，优选地，所述处理方法还包括在步骤S130之后进行的：

在步骤S140中，将所述目标浓液与所述初始废液混合，以获得所述待处理液。进行了步骤S140后，继续进行步骤S120。

在本发明中，并没有直接将所述目标浓液丢弃，而是对目标浓液进行处理，进一步除去目标浓液中的硅。

当然，本发明并不限于此。例如，当所述初始废液为研磨废液时，可以将所述目标浓液作为研磨液继续使用。例如，可以对所述目标浓液中加入纯水，以获得研磨液。

作为本发明的第二个方面，提供一种处理系统，其中，如图3所示，所述处理系统包括浓缩沉淀箱310和渗透过滤装置320。

具体地，浓缩沉淀箱310包括上清液出口。

具体地，渗透过滤装置320包括上清液入口、目标清液出口、目标浓液出口和设置在所述渗透过滤装置内的渗透膜。

浓缩沉淀箱310的上清液出口与渗透过滤装置320的上清液入口连通，以使得进入渗透过滤装置320的上清液能够通过经过所述渗透膜，并被过滤为目标清液和目标浓液。所述目标清液出口用于将所述目标清液引导至渗透过滤装置320的外部，所述目标浓液出口用于将所述目标浓液引导至所述渗透过滤装置外部。

利用本发明所提供的处理系统可以执行本发明所提供的上述废液处理方法。

具体地，将待处理液通入浓缩沉淀箱310中，对所述待处理液进行沉淀，以获得沉积在浓缩沉淀箱310底部的沉淀物和位于沉淀物上方的上清液。

浓缩沉淀箱310内的上清液经该浓缩沉淀箱310的上清液出口流出，并通过渗透过滤装置320的上清液入口进入渗透过滤装置320内，并利用渗透过滤装置320中的渗透膜对上清液进行进一步的过滤，能够穿过渗透膜的小分子(例如，水分子)形成目标清液，不能穿过渗透膜的大分子形成为目标浓液。通过目标浓液出口可以将所述目标浓液从渗透过滤装置320中引出，通过目标清液出口可以将所述目标清液从渗透过滤装置320中引出。

为了加快废液处理的速度，优选地，如图3所示，所述处理系统包括设置在所述上清液出口与所述上清液入口之间、将所述上清液入口与所述上清液出口连通的第一循环泵330。该第一循环泵330用于将上清液从浓缩沉淀箱310内泵送至渗透过滤装置320中，从而可以加快废液处理的速度。

如上文中所述，所述处理方法还包括对目标浓液进行处理，相应地，所述处理系统包括第一连通管340，该第一连通管340的一端与所述目标浓液出口连通，第一连通管340的另一端与浓缩沉淀箱310内部连通。

通过第一连通管340可以将所述目标浓液引导至浓缩沉淀箱310，并进行进一步的处理。

处理系统每运行一段时间后，就需要对其进行清理和维护，为了便于对所述处理系统进行清理，优选地，所述处理系统还包括反洗装置，该反洗装置包括反洗水箱350和第二循环泵360。所述第二循环泵将所述反洗水箱的出水口与所述清液出口连通，以将所述反洗水箱内的液体泵送至所述渗透过滤装置中。

在本发明中，对渗透过滤装置320中渗透膜的具体结构不做特殊的限定。例如，所述渗透过滤装置320可以包括管式膜。当然，本发明并不限于此，所述渗透过滤装置还可以包括超滤膜、陶瓷膜中的任意一者。

所述处理系统还包括原液箱370。在图1中所示的处理方法中，步骤S111a至步骤S113a均是在所述原液箱370中执行的。将搅拌均匀的待处理液通入浓缩沉淀箱310内进行浓缩处理。

在图2中所示的处理方法中的步骤S111b和步骤S112b均是在所述原液箱370中执行的。

实施例

实施例1

化工厂废水中硅含量100mg/L，水处理设施运行两个月后，RO给水泵会结一层硅垢，影响RO水处理量，降低处理效率，需要进行清洗。

利用图1中所提供的处理方法对含硅废水进行处理。

在步骤S111a中，获取工业废水，作为初始硅盐溶液；

在步骤S112a中，向所述初始硅盐溶液中添加氯化镁，并搅拌60min，获得初始混合物；

在步骤S113a中，向所述初始混合物中添加氢氧化钠，获得pH值为11.5的含硅废液；

在步骤S120中，对包括含硅废液的待处理液进行沉淀处理，获得上清液和沉淀物；

在步骤S130中，利用渗透膜对所述上清液进行过滤，以获得目标清液和目标浓液。

最终获得的目标清液中硅含量6mg/L。运行半年也不用化学清洗。节约整个系统的维护费用，降低环保运行成本。

实施例2

某光伏行业研磨液废水100m³/d，含砷70mg/L，砷属于一类危险废物，沉淀改研磨液产生污泥3.2t/d，污泥中砷含量0.22％＞0.1％，属于危险废物，处理污泥成本一天需要，3.2*4000＝12800元。

利用图2中所提供的处理方法对研磨液进行处理：

在步骤S111b中，获取研磨废液，所述研磨废液包括二氧化硅颗粒悬浊液；

在步骤S112b中，向所述研磨废液中添加絮凝剂，以获得所述含硅废液；

在步骤S120中，对包括含硅废液的待处理液进行沉淀处理，获得上清液和沉淀物；

在步骤S130中，利用渗透膜对所述上清液进行过滤，以获得目标清液和目标浓液。

所述沉淀物为将所述处理液浓缩三倍后的污泥，浓水量变为33m³/d，污泥中砷含量0.07％＜0.1％，该污泥不属于危险废物，处理污泥成本一天3.2*400＝1280元，比之前成本降低90％，减少运行投资费用。达到了固体废物资源化，减量化的目的，也降低企业环保投资成本。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种含硅废液的处理方法，其特征在于，所述处理方法包括：

在步骤S110中，获取含硅废液；

在步骤S120中，对包括含硅废液的待处理液进行沉淀处理，获得上清液和沉淀物；

在步骤S130中，利用渗透膜对所述上清液进行过滤，以获得目标清液和目标浓液。

2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤S110包括：

在步骤S111a中，获取初始硅盐溶液；

在步骤S112a中，向所述初始硅盐溶液中添加氯化镁，获得初始混合物，其中，氯化镁与所述初始硅盐溶液中的硅的质量比为(3～10):1；

在步骤S113a中，向所述初始混合物中添加氢氧化钠，以获得所述含硅废液。

3.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于，在所述步骤S113a中，添加氢氧化钠直至所述初始混合物与氢氧化钠形成的混合液的pH值为11至12为止。

4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤S110包括：

在步骤S111b中，获取研磨废液，所述研磨废液包括二氧化硅颗粒悬浊液；

在步骤S112b中，向所述研磨废液中添加絮凝剂，以获得所述含硅废液。

5.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于，所述处理方法还包括：

将所述沉淀物压制成泥饼。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的处理方法，其特征在于，所述处理方法还包括在所述步骤S130之后进行的：

在步骤S140中，将所述目标浓液与所述初始废液混合，以获得所述待处理液。

7.一种含硅废液的处理系统，其特征在于，所述处理系统包括浓缩沉淀箱和渗透过滤装置，

所述浓缩沉淀箱包括上清液出口；

所述渗透过滤装置包括上清液入口、目标清液出口、目标浓液出口和设置在所述渗透过滤装置内的渗透膜；

所述浓缩沉淀箱的上清液出口与所述渗透过滤装置的上清液入口连通，以使得进入所述渗透过滤装置的上清液能够通过经过所述渗透膜，并被过滤为目标清液和目标浓液，所述目标清液出口用于将所述目标清液引导至所述渗透过滤装置外部，所述目标浓液出口用于将所述目标浓液引导至所述渗透过滤装置外部。

8.根据权利要求7所述的处理系统，其特征在于，所述处理系统包括设置在所述上清液出口与所述上清液入口之间、将所述上清液入口与所述上清液出口连通的第一循环泵，所述第一循环泵用于将所述浓缩沉淀箱中的上清液从所述浓缩沉淀箱中泵送至所述渗透过滤装置中。

9.根据权利要求7或8所述的处理系统，其特征在于，所述处理系统包括第一连通管，所述第一连通管的一端与所述目标浓液出口连通，所述第一连通管的另一端与所述浓缩沉淀箱内部连通。

10.根据权利要求7或8所述的处理系统，其特征在于，所述处理系统还包括反洗水箱和第二循环泵，所述反洗水箱与所述渗透过滤装置的内部连通，所述第二循环泵将所述反洗水箱的出水口与所述清液出口连通，以将所述反洗水箱内的液体泵送至所述渗透过滤装置中。

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