申请日2018.02.02
公开(公告)日2018.07.24
IPC分类号C02F9/10; C02F101/16; C02F101/10; C02F101/14
摘要
本发明提供了一种高氨氮含砷含氟光伏废水处理方法及系统，所述方法包括：S1、将废水经均质、过滤处理后进行pH调节处理;S2、将经步骤S1处理后的废水依次进行蒸氨汽提处理、pH调节处理、高级氧化处理、混凝沉淀处理、过滤处理、RO处理、深度吸附处理和MVR处理。所述系统包括依次相连的pH调节池、蒸氨汽提系统、pH调节池、高级氧化系统、混凝沉淀系统、过滤系统、RO系统、深度吸附系统、MVR系统。经过本发明处理后高氨氮含砷含氟光伏废水的出水中氨氮值、COD值、氟离子达到国家排放标准且运行稳定，As经处理后可达到ICP‑MS的仪器检出限以下(约10ng/L)。本发明具有较大的环境效益和直接的经济效益。
权利要求书
1.一种高氨氮含砷含氟光伏废水处理方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1、将废水经均质、过滤处理后进行pH调节处理;
S2、将经步骤S1处理后的废水依次进行蒸氨汽提处理、pH调节处理、高级氧化处理、混凝沉淀处理、过滤处理、RO处理、深度吸附处理和MVR处理。
2.根据权利要求1所述的高氨氮含砷含氟光伏废水处理方法，其特征在于，步骤S1中，所述废水为GaAs薄膜太阳能电池生产排放的高氨氮含砷含氟光伏废水。
3.根据权利要求1所述的高氨氮含砷含氟光伏废水处理方法，其特征在于，步骤S1中，所述pH调节处理的步骤包括采用碱调节废水的pH值到满足氨蒸馏汽提塔的工艺需求。
4.根据权利要求1所述的高氨氮含砷含氟光伏废水处理方法，其特征在于，步骤S2中，所述pH调节处理的步骤包括将废水的pH值调至9。
5.根据权利要求1所述的高氨氮含砷含氟光伏废水处理方法，其特征在于，步骤S2中，所述高级氧化处理的步骤包括加入NaClO对废水中的COD、三价As以及残余氨氮进行氧化分解。
6.根据权利要求1所述的高氨氮含砷含氟光伏废水处理方法，其特征在于，步骤S2中，所述混凝沉淀处理的步骤包括一级混凝沉淀处理和二级混凝沉淀处理;
所述一级混凝沉淀处理的步骤包括：投加8.5倍原水砷摩尔数的Fe3+、5倍原水氟摩尔数的Ca2+以及稀硫酸使pH稳定于6.25，通过混凝沉淀去除水中大部分的F和As;
所述二级混凝沉淀处理的步骤包括：对一级混凝沉淀处理得到上清液投加0.85倍原水砷摩尔数的Fe3+、0.5倍原水氟摩尔数的Ca2+以及稀硫酸使pH稳定于6.25，通过混凝沉淀去除水中剩余的F和As。
7.根据权利要求1所述的高氨氮含砷含氟光伏废水处理方法，其特征在于，步骤S2中，所述RO处理包括一级RO处理和二级DTRO处理;经所述RO处理后得到淡水和浓水，其中，淡水进入纯水系统回用，浓水经过深度吸附处理;经所述深度吸附处理后得到的上清液经过MVR处理后，蒸馏水进入纯水系统回用。
8.根据权利要求1或7所述的高氨氮含砷含氟光伏废水处理方法，其特征在于，步骤S2中，所述深度吸附处理的步骤包括加入纳米吸附剂去除浓缩后的残余As、F。
9.一种高氨氮含砷含氟光伏废水处理系统，其特征在于，所述系统包括依次相连的pH调节池、蒸氨汽提系统、pH调节池、高级氧化系统、混凝沉淀系统、过滤系统、RO系统、深度吸附系统、MVR系统;所述pH调节池、蒸氨汽提系统、高级氧化系统、混凝沉淀系统、深度吸附系统分别设有药剂投加系统。
10.根据权利要求9所述的高氨氮含砷含氟光伏废水处理系统，其特征在于，所述混凝沉淀系统包括沉淀池、中间水池、粗过滤罐和精密过滤罐;所述混凝沉淀系统中，经絮凝反应后的废水重力流入沉淀池中去除废水中的胶体和络合物，然后进入中间水池调节水质水量，再依次进入粗过滤罐、精密过滤罐进行过滤处理，即得。
说明书
高氨氮含砷含氟光伏废水处理方法及系统
技术领域
本发明涉及一种环保技术领域的处理工艺，具体是一种高氨氮含砷含氟光伏废水处理方法及系统，主要应用于GaAs薄膜太阳能电池生产废水中氨氮、As和F等物质的处理和回收。
背景技术
随着太阳能光伏技术的发展，GaAs薄膜太阳能电池由于具有转换率高、可塑性强、耐温性好、弱光性能好等特点，在光伏行业取得了越来越广泛的推广和应用。目前“砷化镓薄膜太阳能电池技术”最高转化率能达到31.6%，而且这个值是曾被美国国家可再生能源实验室(NREL)确认为转化率世界第一的。砷化镓的巨大优势之一就是理论效率高，差不多比晶硅高一倍，这属于砷化镓天生的优越属性，在晶硅的局限性凸显的时候，砷化镓是一个不错的方向。但GaAs薄膜太阳能电池生产过程中，需排放大量的含有氨氮、As以及HF等物质的废水，该废水具有污染物质浓度高、环境毒害性大的特点。
GaAs薄膜太阳能电池生产线由国外引入，生产线进入国内后，根据中国的法规要求，光伏企业需对该废水中的3种污染物质进行全面高标准的处理后方可排放。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于针对GaAs薄膜太阳能电池项目生产废水含高氨氮、As和F的水质特点提供一种高氨氮含砷含氟光伏废水处理方法及系统;采用该处理方法，可有效去除氨氮、As及F，出水氨氮浓度降低到10mg/L以下，废水As浓度10ng/L以下，F浓度在5μg/L以下，RO、DTRO淡水以及MVR蒸馏水符合纯水零排放回用水标准，MVR产出结晶不为危废，大幅降低固废处理成本。同时，通过蒸汽气提系统处理的氨氮可实现氨水的回收利用或者销售。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
第一方面，本发明提供一种高氨氮含砷含氟光伏废水处理方法，所述方法包括如下步骤：
S1、将废水经均质、过滤处理后进行pH调节处理;
S2、将经步骤S1处理后的废水依次进行蒸氨汽提处理、pH调节处理、高级氧化处理、混凝沉淀处理、过滤处理、RO处理、深度吸附处理和MVR处理。
优选地，步骤S1中，所述废水为GaAs薄膜太阳能电池生产排放的高氨氮含砷含氟光伏废水。
优选地，步骤S1中，所述pH调节处理的步骤包括采用碱调节废水的pH值到满足氨蒸馏汽提塔的工艺需求。
优选地，步骤S2中，所述蒸氨汽提处理采用内耦合高效节能汽提精馏脱氨技术。
优选地，步骤S2中，所述蒸氨汽提处理的步骤包括将汽提析出的氨氮通过氨吸收塔转化为质量分数16%～19%的氨水，储存于蒸氨储罐。
优选地，步骤S2中，所述pH调节处理的步骤包括将废水的pH值调至9。
优选地，步骤S2中，所述高级氧化处理的步骤包括加入NaClO对废水中的COD、三价As以及残余氨氮进行氧化分解。
优选地，步骤S2中，所述混凝沉淀处理的步骤包括一级混凝沉淀处理和二级混凝沉淀处理;
所述一级混凝沉淀处理的步骤包括：投加8.5倍原水砷摩尔数的Fe3+、5倍原水氟摩尔数的Ca2+以及稀硫酸使pH稳定于6.25，通过混凝沉淀去除水中大部分的F和As;
所述二级混凝沉淀处理的步骤包括：对一级混凝沉淀处理得到上清液投加0.85倍原水砷摩尔数的Fe3+、0.5倍原水氟摩尔数的Ca2+以及稀硫酸使pH稳定于6.25，通过混凝沉淀去除水中剩余的F和As。
优选地，步骤S2中，所述RO处理包括一级RO处理和二级DTRO处理;经所述RO处理后得到淡水和浓水，其中，淡水进入纯水系统回用，浓水经过深度吸附处理;经所述深度吸附处理后得到的上清液经过MVR处理后，蒸馏水进入纯水系统回用。
优选地，步骤S2中，所述深度吸附处理的步骤包括加入纳米吸附剂去除浓缩后的残余As、F。
优选地，各步骤中所加入的试剂用量应根据具体的水质水量，并进行中试试验来确定。
优选地，所述废液通过两步加入，其中，一部分废液通过步骤S1直接开始进行处理，另一部分废液通过与步骤S2中经蒸氨汽提处理后的废液混合，将得到的混合液再进行pH处理。
第二方面，本发明提供一种高氨氮含砷含氟光伏废水处理系统，所述系统包括依次相连的pH调节池、蒸氨汽提系统、pH调节池、高级氧化系统、混凝沉淀系统、过滤系统、RO系统、深度吸附系统、MVR系统;所述pH调节池、蒸氨汽提系统、高级氧化系统、混凝沉淀系统、深度吸附系统分别设有药剂投加系统。
优选地，所述混凝沉淀系统包括沉淀池、中间水池、粗过滤罐和精密过滤罐;所述混凝沉淀系统中，经絮凝反应后的废水重力流入沉淀池中去除废水中的胶体和络合物，然后进入中间水池调节水质水量，再依次进入粗过滤罐、精密过滤罐进行过滤处理，即得。采用精密过滤罐对砂滤出水(即粗过滤罐出水)进一步过滤澄清。
优选地，所述蒸汽气提系统包括依次相连的氨蒸馏汽提塔、氨吸收塔、蒸氨储罐。
本发明采用“蒸氨气提+高级氧化+混凝沉淀”工艺，具有如下有益效果：
(1)先进性：本工艺在高氨氮含砷含氟光伏废水处理中均无先例，为国内首创;其出水氨氮值、COD值、氟离子达到国家排放标准且运行稳定，As经处理后可达到ICP-MS的仪器检出限以下(约10ng/L)。本发明具有较大的环境效益和直接的经济效益;
(2)稳定性：根据中试试验及工业工程成果，该工艺耐冲击负荷强;
(3)经济性：本工艺流程短，严格按照国家设计规范建设，减少占地面积、基建投入及日常管理的运行费用，同时，氨水回收可直接作工业用水，大大减少设备的运行成本。