公布日：2023.10.13
申請日：2023.08.24
分類號：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/52(2023.01)N;C02F1/44(2023.01)N;C02F1/469(2023.01)N;C02F1/66(2023.01)N;C02F101/14(2006.01)N;C02F101/36(2006.01)N
摘要
本發明提供了一種含氟廢水的處理系統及其處理方法、應用，涉及廢水處理的技術領域，該處理系統包括依次連接的流化床結晶系統、循環池、管式膜系統，以及雙極膜電滲析系統。本發明解決了現有技術處理半導體行業含氟廢水時用水量大、排水量大以及處理成本高的技術問題，達到了大大減量排放污水與固體廢棄物、降低處理成本、綠色無污染，以及有效提高氟化鈣產物純度和提高回收利用效率的技術效果。
權利要求書
1.一種含氟廢水的處理系統，其特征在于，包括依次連接的流化床結晶系統、循環池、管式膜系統，以及雙極膜電滲析系統。
2.根據權利要求1所述的處理系統，其特征在于，所述流化床的設計停留時間為1～4h；優選地，所述流化床中設置的晶種包括氟化鈣、碳酸鈣以及石英砂中的至少一種，優選為氟化鈣；優選地，所述流化床中設置有pH控制器，用以控制流化床結晶系統的pH。
3.根據權利要求1所述的處理系統，其特征在于，所述處理系統還包括設置于所述流化床結晶系統之前的廢水槽，所述廢水槽用以向流化床結晶系統提供含氟廢水。
4.根據權利要求1-3任一項所述的處理系統，其特征在于，所述處理系統還包括NaOH儲槽、CaCl2藥液溶解池以及稀釋水槽；所述NaOH儲槽連接所述流化床結晶系統，用以向流化床結晶系統提供NaOH；所述CaCl2藥液溶解池連接所述流化床結晶系統，用以向流化床結晶系統提供CaCl2；優選地，所述CaCl2藥液溶解池中設有攪拌裝置；所述稀釋水槽連接所述流化床結晶系統，用以向流化床結晶系統提供稀釋水。
5.根據權利要求1-3任一項所述的處理系統，其特征在于，所述處理系統還包括鹽酸儲罐和NaOH儲罐；所述鹽酸儲罐連接所述雙極膜電滲析系統，用以收集雙極膜電滲析系統產生的鹽酸；所述NaOH儲罐連接所述雙極膜電滲析系統，用以收集雙極膜電滲析系統產生的NaOH。
6.一種利用權利要求1-5任一項所述的處理系統的含氟廢水的處理方法，其特征在于，包括以下步驟：(a)含氟廢水、氯化鈣溶液、氫氧化鈉溶液以及稀釋水進入流化床結晶系統中進行反應，得到氟化鈣晶體和流化床出水；(b)所述流化床出水進入循環池后再進入管式膜系統進行過濾，得到濃縮液和透過液；所述透過液進入雙極膜電滲析系統進行處理，得到鹽酸和氫氧化鈉。
7.根據權利要求6所述的處理方法，其特征在于，步驟(a)中，所述反應的pH為8～10。
8.根據權利要求6所述的處理方法，其特征在于，步驟(b)中，所述透過液部分作為稀釋水回流到流化床結晶系統，所述透過液剩余部分進入雙極膜電滲析系統進行處理。
9.根據權利要求6所述的處理方法，其特征在于，步驟(b)中，所述濃縮液回流至循環池后再進入管式膜系統中進行過濾。
10.一種權利要求6-9任一項所述的處理方法在半導體行業廢水處理中的應用。
發明內容
本發明的目的之一在于提供一種含氟廢水的處理系統，能夠大大降低外排水量與固體廢棄物，降低處理成本，同時能夠有效提高氟化鈣純度和回用率。
本發明的目的之二在于提供一種含氟廢水的處理方法，采用流化床結晶技術結合管式膜和雙極膜電滲析系統，可大大減量排放污水與固體廢棄物，具有很高的經濟效益與環境效益。
本發明的目的之三在于提供一種含氟廢水的處理方法的應用，在限制廢水排放量時可以滿足半導體廠家的排水需求。
為了實現本發明的上述目的，特采用以下技術方案：
第一方面，一種含氟廢水的處理系統，包括依次連接的流化床結晶系統、循環池、管式膜系統，以及雙極膜電滲析系統。
進一步的，所述流化床的設計停留時間為1～4h；
優選地，所述流化床中設置的晶種包括氟化鈣、碳酸鈣以及石英砂中的至少一種，優選為氟化鈣；
優選地，所述流化床中設置有pH控制器，用以控制流化床結晶系統的pH。
進一步的，所述處理系統還包括設置于所述流化床結晶系統之前的廢水槽，所述廢水槽用以向流化床結晶系統提供含氟廢水。
進一步的，所述處理系統還包括NaOH儲槽、CaCl2藥液溶解池以及稀釋水槽；
所述NaOH儲槽連接所述流化床結晶系統，用以向流化床結晶系統提供NaOH；
所述CaCl2藥液溶解池連接所述流化床結晶系統，用以向流化床結晶系統提供CaCl2；
優選地，所述CaCl2藥液溶解池中設有攪拌裝置；
所述稀釋水槽連接所述流化床結晶系統，用以向流化床結晶系統提供稀釋水。
進一步的，所述處理系統還包括鹽酸儲罐和NaOH儲罐；
所述鹽酸儲罐連接所述雙極膜電滲析系統，用以收集雙極膜電滲析系統產生的鹽酸；
所述NaOH儲罐連接所述雙極膜電滲析系統，用以收集雙極膜電滲析系統產生的NaOH。
第二方面，一種利用上述任一項所述的處理系統的含氟廢水的處理方法，包括以下步驟：
(a)含氟廢水、氯化鈣溶液、氫氧化鈉溶液以及稀釋水進入流化床結晶系統中進行反應，得到氟化鈣晶體和流化床出水；
(b)所述流化床出水進入循環池后再進入管式膜系統進行過濾，得到濃縮液和透過液；
所述透過液進入雙極膜電滲析系統進行處理，得到鹽酸和氫氧化鈉。
進一步的，步驟(a)中，所述反應的pH為8～10。
進一步的，步驟(b)中，所述透過液部分作為稀釋水回流到流化床結晶系統，所述透過液剩余部分進入雙極膜電滲析系統進行處理。
進一步的，步驟(b)中，所述濃縮液回流至循環池后再進入管式膜系統中進行過濾。
第三方面，一種上述任一項所述的處理方法在半導體行業廢水處理中的應用。
與現有技術相比，本發明至少具有如下有益效果：
本發明提供的含氟廢水的處理系統，含氟廢水經流化床結晶系統生成的氟化鈣具有純度高和回收利用效率高的優勢；管式膜系統通過膜的分離作用可以將流化床出水進行固液分離，管式膜攔截的氟化鈣污泥經濃縮后外排，其濃縮液可回流至循環池再經管式膜系統處理，管式膜系統的部分產水可作為稀釋水回流到流化床中，剩余產水進入雙極膜電滲析系統進行處理，從而轉化得到HCl和NaOH；在雙極膜電滲析脫鹽產酸堿的過程中無需添加化學藥劑也不會產生污染物質，能夠大大減量排放污水，同時可回用氫氧化鈉，減少氫氧化鈉藥劑用量，也可回用鹽酸做清洗劑，整個流程基本不產生廢水，降低處理成本，綠色無污染。由此可見，在各系統的協同配合下，本發明提供的處理系統不僅解決了現有技術處理半導體行業含氟廢水時用水量大、排水量大以及處理成本高的技術問題，而且達到了大大減量排放污水與固體廢棄物、降低處理成本、綠色無污染，以及有效提高氟化鈣產物純度和提高回收利用效率的技術效果。
本發明提供的含氟廢水的處理方法，采用流化床結晶技術結合管式膜和雙極膜電滲析系統，可大大減量排放污水與固體廢棄物，具有很高的經濟效益與環境效益。
本發明提供的含氟廢水的處理方法的應用，在限制廢水排放量時能夠滿足半導體廠家的排水需求，應用效果突出。
（發明人：任鳳偉;張曼瑤;陳亦力;毛彥俊;孟繁龍;黃江龍;孫廣東;曾文增;李海鑫）
