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淺談多晶硅生產(chǎn)廢水的處理與實(shí)踐

文檔作者：韓福順1，張書睿2 文檔來源： 1. 江蘇中能硅業(yè)科技發(fā)展有限公司 2. 江蘇艾德太陽(yáng)能科技有限公司，		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年07月25日
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2015 年第7 期2015 年7 月
收稿日期：2015-02-15
第一作者簡(jiǎn)介：韓福順，1984年生，男，江蘇鎮(zhèn)江人，2007年
畢業(yè)于江蘇科技大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)，助理工程師。
淺談多晶硅生產(chǎn)廢水的處理與實(shí)踐
韓福順1，張書睿2
（1. 江蘇中能硅業(yè)科技發(fā)展有限公司，江蘇徐州221000；2. 江蘇艾德太陽(yáng)能科技有限公司，江蘇徐州221000）
摘要： 針對(duì)多晶硅生產(chǎn)工藝及其生產(chǎn)廢水的水質(zhì)特點(diǎn)，結(jié)合江蘇中能硅業(yè)生產(chǎn)廢水的處理實(shí)踐，提出采用曝氣除砂、
兩級(jí)沉淀、濃縮、機(jī)械壓濾等工藝，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)廢水達(dá)標(biāo)排放，滿足回用需求。
關(guān)鍵詞： 多晶硅；廢水；沉淀；濃縮；壓濾；排放及回用
中圖分類號(hào)： S141.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-0802-(2015)07-0091-02
Discuss on the Waste Water Treatment and Practice in Polysilicon Production
HAN Fushun1, ZHANG Shurui2
(1. Jiangsu Zhongneng Silicon Industry Technology Development Co. Ltd., Xuzhou 221000, Jiangsu, China; 2. Jiangsu Aide
Solar Technology Co. Ltd., Xuzhou 221000, Jiangsu, China)
Abstract: According to the polysilicon production process and its quality characteristics of production waste water, this paper
proposed some processed to realize the production wastewater discharging standard and meet the demand of recycling such as
aeration desanding, two-stage precipitation, concentration and mechanical filter.
Key words: polysilicon；wastewater；precipitation；enrichment；filter；emissions and recycle
0 引言
多晶硅是電子工業(yè)和太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)原
料，是國(guó)家發(fā)展信息產(chǎn)業(yè)和光伏新能源產(chǎn)業(yè)的重要基
石，在未來50 a里，不可能有其它材料能替代硅材料
成為電子和光伏產(chǎn)業(yè)的主要原材料。多晶硅生產(chǎn)是高
污染項(xiàng)目，由于產(chǎn)業(yè)技術(shù)封鎖，壟斷局面短期內(nèi)無法
改變，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)多晶硅企業(yè)多種生產(chǎn)工藝路線并存、
廢水處理工藝多樣的現(xiàn)狀。如不能很好地處理，勢(shì)必
嚴(yán)重污染水體、危害環(huán)境。如何處理多晶硅廢水已成
為制約多晶硅生產(chǎn)企業(yè)的一項(xiàng)瓶頸。保證多晶廢水處
理穩(wěn)定、達(dá)標(biāo)的宗旨是“必須立足于企業(yè)自身生產(chǎn)現(xiàn)
狀及水質(zhì)特點(diǎn)選擇工藝路線”。
1 多晶硅廢水的來源及特點(diǎn)
a) 尾氣中和廢水。工藝尾氣等工藝廢氣經(jīng)噴淋塔
淋洗產(chǎn)生的酸性廢水，吸收介質(zhì)為石灰乳，排水含固
量約12 000 mg/L；
b) 渣漿水解物廢水。HSiCl3合成工段，在生產(chǎn)過
程中排放的含SiCl4、HSiCl3等的含硅粉物料（簡(jiǎn)稱渣
漿）。渣漿水解物廢水是經(jīng)部分回收SiCl4、HSiCl3的渣
漿水解中和后排放的廢水。其特點(diǎn)為：水解不充分、
pH值波動(dòng)大、來水硅粉及SiO2含量高、顆粒粒度范圍
廣，其固含量在10 000 mg/L～90 000 mg/L間波動(dòng)，
平均含固量約在20 000 mg/L～40 000 mg/L，處理難
度大；
c) 脫鹽水工序產(chǎn)生的酸堿性排污水。主要包括氯
化物、離子膜堿等。該部分廢水水量較少可忽略；
d) 硅芯清洗廢水。主要污染物有稀硝酸（HNO3）、
氫氟酸（HF），該部分廢水經(jīng)由除氟設(shè)施單獨(dú)處理，
本文暫略；
e) 硅芯含硅粉廢水。主要污染物是硅芯加工切割
產(chǎn)生的含硅粉廢水，水量較少可忽略；
f) 還原爐筒清洗廢水。主要污染物是清洗還原爐
產(chǎn)生的含硅粉廢水，水量較少可忽略；
g) 其它廢水。包括實(shí)驗(yàn)室、工藝泄漏、冷卻沖洗
等廢水，水量少可忽略。
2 多晶硅生產(chǎn)廢水處理工藝
2.1 生產(chǎn)廢水及廢水處理裝置情況
江蘇中能硅業(yè)生產(chǎn)廢水的處理，依據(jù)各排水單元
水質(zhì)、水量特點(diǎn)，渣漿水解物中和廢水及中和尾氣廢
水（除渣漿水解物廢水外的廢水） 分別單獨(dú)處理。以
達(dá)到降低處理難度，提高排水水質(zhì)的目的。
環(huán)境資源
（總第118 期）
·91·
2015 年第7 期2015 年7 月
2.1.1 中和尾氣廢水
a) 處理前水質(zhì)參數(shù)。原水水質(zhì)指標(biāo)見表1；
表1 中和尾氣廢水原水水質(zhì)指標(biāo)
b) 處理規(guī)模。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)處理能力為4 320 m3/d，
平均處理廢水量180 m3/h，能承受短時(shí)水量變化的沖擊。
2.1.2 渣漿水解物中和廢水
a) 處理前水質(zhì)參數(shù)。原水水質(zhì)指標(biāo)見表2；
表2 渣漿水解物中和廢水原水水質(zhì)指標(biāo)
b) 處理規(guī)模。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)處理能力為6 240 m3/d，
平均處理廢水量260 m3/h，能承受短時(shí)水量變化沖擊。
2.1.3 處理后水質(zhì)參數(shù)
中和尾氣廢水、渣漿水解物中和廢水經(jīng)處理后均
達(dá)到GB8978-1996 廢水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，排
入市政污水處理廠，具體指標(biāo)見表3。
表3 處理后水質(zhì)參數(shù)
2.2 多晶硅生產(chǎn)廢水處理工藝簡(jiǎn)介
2.2.1 多晶硅生產(chǎn)廢水處理的生產(chǎn)原理
a) 酸堿中和原理。利用酸堿中和原理，通過加入
HCl或NaOH、石灰乳，與廢水進(jìn)行中和，使廢水pH值
達(dá)到6～9的范圍?；瘜W(xué)反應(yīng)式：
OH-+H+=H2O；
b) 沉淀原理。利用固液存在的密度差異，達(dá)到固
液分離的目的。
2.2.2 渣漿水解物中和廢水工藝流程簡(jiǎn)介（中和尾氣
廢水與其工藝相類似，本文暫略）
渣漿水解物中和廢水工藝流程簡(jiǎn)介如下，中和尾
氣廢水與其工藝相類似，本文暫略。
a) 藥劑濃度及配制。(a)配置藥劑濃度：聚合氯化
鋁（PAC） 濃度為20%；聚丙烯酰胺（PAM） 濃度為
0.002 5%；本工藝使用膠體狀聚丙烯酰胺，類型為陽(yáng)
離子，外觀淡黃色或無色膠體。具體參數(shù)詳見表4；
(b)集中供給藥劑。石灰乳配置濃度為14%，由石灰乳
站集中配制管線輸送；液堿濃度為30%，由罐區(qū)管線
輸送；HCl濃度為33%，由罐區(qū)管線輸送；
b) 工藝流程簡(jiǎn)介。
渣漿水解物中和廢水首先進(jìn)入曝氣沉砂池，投加
酸堿調(diào)整pH值的同時(shí)，池內(nèi)含渣廢水受到壓縮空氣曝
氣攪動(dòng)，顆粒在離心力作用下，將粒徑高于40 μm的
砂礫部分去除。分離出的砂礫排入干化池（干化后泥
渣清運(yùn)至渣場(chǎng)，濾出液重新回流至曝氣沉砂池處理），
其它部分自流進(jìn)入廢水調(diào)節(jié)池。
廢水調(diào)節(jié)池調(diào)整后的廢水，泵入攪拌罐內(nèi)進(jìn)行絮
凝反應(yīng)（一般反應(yīng)攪拌時(shí)間控制在18 s以內(nèi)）；反應(yīng)后
的廢水流入豎流式沉淀池進(jìn)行第一次固液分離；第一
次固液分離后的上清液自流入斜板沉淀器，再次進(jìn)行
沉淀；沉淀后的上清液外排至檢測(cè)排放回用水池，符
合GB8798-1996 廢水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)后，
經(jīng)排放明渠排放至市政管網(wǎng)或部分回用至石灰乳站配
制石灰乳；
c) 工藝控制注意點(diǎn)。(a)廢水處理系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)廢水
的pH值必須控制在6～9之間，最佳在7～8之間，屆時(shí)
藥劑的反應(yīng)效率、效果處于最佳狀態(tài)；如pH值過高或
過低，將導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)藥劑單耗增加或由于不產(chǎn)生絮凝
而導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓；如在弱酸性或弱堿性條件下，系統(tǒng)
藥劑絮凝效果變差時(shí)，可通過投加PAC改善絮凝效果；
(b)一次泥水分離中的藥劑投加，需根據(jù)污泥濃度確定
投加量，一般現(xiàn)場(chǎng)取樣投加藥劑試驗(yàn)，找到最佳投加
點(diǎn)，精確計(jì)算投加量（每8 h取樣2次），同時(shí)便于指
導(dǎo)生產(chǎn)；系統(tǒng)藥劑投加：一般參考量為70 m3/h污水，
含泥量20 000 mg/L，PAC參考投加量為50 L/h～100
L/h （配置濃度20%）；PAM參考投加量為100 L/h～
115 L/h （配置濃度0.002 5%）。
3 結(jié)語(yǔ)
本廢水處理工藝系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，生產(chǎn)廢水處理后
達(dá)標(biāo)排放，并部分回用至生產(chǎn)系統(tǒng)作為回用水。本系
統(tǒng)產(chǎn)泥為一般固廢，目前該固廢已作為制磚原材料使
用，杜絕了二次污染。由此可見，本處理工藝在多晶
硅行業(yè)或其它無機(jī)廢水處理行業(yè)，尤其是高含固量無
機(jī)廢水處理行業(yè)，具有較強(qiáng)的推廣及借鑒意義。
本廢水工藝系統(tǒng)PAM成本約占全年總處理成本的
15%，為降低廢水處理成本，目前正在進(jìn)行脫泥設(shè)備組
合運(yùn)行試驗(yàn)，即：先用真空帶式機(jī)預(yù)脫水，降低藥劑消
耗量，增加污泥產(chǎn)量，再配合帶式壓濾機(jī)壓濾降低污泥
含水率。試驗(yàn)成功后本工藝系統(tǒng)運(yùn)行成本將大幅下降。
（責(zé)任編輯：高志鳳）
COD 含量
mg/L
SS 含量
mg/L pH
水量
m3/h
≤500 10 000～20 000 1～12 180
注：COD 指化學(xué)需氧量；SS 指懸浮物，SS 含量為絕干重量
COD 含量
mg/L
SS 含量
mg/L pH
水量
m3/h
≤500 20 000～40 000 1～12 260
COD 含量
mg/L
SS 含量
mg/L pH F-含量
mg/L
總磷（TP）
mg/L
氨氮
mg/L
≤500 ≤400 6～9 ≤20 ≤6 ≤40
表4 膠體聚丙烯酰胺技術(shù)規(guī)格
分子
量
聚丙
烯酰
胺
mg/L
表面
活性
劑
mg/L
消泡
劑
mg/L
游離
單體
%
水溶
速度
min
溶解
水溫
要求
℃
水解
度
%
陽(yáng)離
子度
850×
104 300 150 150 ≤20 30～45 10～55 ≤30 14
·92·

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