申请日2019.12.07
公开(公告)日2020.02.18
IPC分类号C02F9/10; C02F101/20
摘要
本发明公开了一种处理生产碲化镉薄膜太阳能电池产生的含镉废水的系统，其包括：反应槽、循环浓缩槽、管式微滤膜系统、预处理澄清水箱、多级膜浓缩系统、三效蒸发结晶系统。该含镉废水处理工艺及系统无需催化剂，通过管式膜预澄清系统，采用管式膜过滤技术，即调节pH、同时保证沉淀澄清效果，去除镉离子水质澄清后，废水进入多级膜浓缩系统，膜脱盐率可达99%以上，淡水含盐量稳定≤100mg/L，可直接做成≥10MΩ.cm超纯水，膜浓缩脱盐系统将废水浓缩至10%以下，极大减少了蒸发量;采用三效蒸发结晶系统，蒸发冷凝液回用至超纯水装置作为原水使用，蒸发结晶残渣及预处理污泥作为危险固废委外处理。整个工艺系统形成闭式循环，达到真正意义上的含镉废水零排放。
权利要求书
1.一种处理生产碲化镉薄膜太阳能电池产生的含镉废水的工艺，其特征在于，其包括如下步骤：
1)将含镉废水放置在反应槽内，加入碱性药剂进行中和，并同时通过搅拌设备进行搅拌;
2)使搅拌后的含镉废水流入到循环浓缩槽，并通过管式微滤膜系统进行过滤，通过管式微滤膜系统过滤后的废水浓液重新流入循环浓缩槽内，过滤后的废水清液流入预处理澄清水箱;
3)将预处理澄清水箱中的废水清液通过多级膜浓缩系统进行浓缩，多级膜浓缩系统采用反渗透过滤，通过多级膜浓缩系统进行过滤的浓水流入浓水水箱，过滤后的淡水流入超纯水设备;
4)使浓水水箱中的浓水流入三效蒸发结晶系统，通过三效蒸发结晶系统对步骤3)中形成的浓水进行蒸发结晶，蒸发的冷凝水流入超纯水设备。
2.根据权利要求1所述的处理生产碲化镉薄膜太阳能电池产生的含镉废水的工艺，其特征在于：在步骤2)中当循环浓缩槽中的含镉废水达到一定浓度或容量，可将循环浓缩槽中的含镉废水排空至污泥浓缩压滤系统，通过污泥浓缩压滤系统进行处理。
3.根据权利要求1所述的处理生产碲化镉薄膜太阳能电池产生的含镉废水的工艺，其特征在于：在步骤3)中，多级膜浓缩系统可根据水质质量设置级数不同的反渗透膜组件。
4.根据权利要求1所述的处理生产碲化镉薄膜太阳能电池产生的含镉废水的工艺，其特征在于：步骤4)中三效蒸发结晶系统的蒸发浓度为 0.2%～2.5%。
5.根据权利要求1所述的处理生产碲化镉薄膜太阳能电池产生的含镉废水的工艺，其特征在于：步骤1)中碱性药剂为碱或碳酸钠。
6.一种处理生产碲化镉薄膜太阳能电池产生的含镉废水的系统，其特征在于，其包括：
反应槽，所述反应槽内设有搅拌装置，所述反应槽用于对含镉废水进行中和、搅拌;
循环浓缩槽，所述反应槽的出水口与所述循环浓缩槽的入水口连接;
管式微滤膜系统，所述管式微滤膜系统的进水口与所述循环浓缩槽的出水口连接，所述管式微滤膜系统的浓液出水口与所述循环浓缩槽连接;
预处理澄清水箱，所述预处理澄清水箱的进水口与管式微滤膜系统的清液出水口连接;
多级膜浓缩系统，所述多级膜浓缩系统的进水口与所述预处理澄清水箱的出水口连接，所述多级膜浓缩系统的出水口与超纯水设备连接;
浓水水箱，所述浓水水箱的进水口与多级膜浓缩系统的出水口连接;
三效蒸发结晶系统，所述三效蒸发结晶系统的进水口与浓水水箱的出水口连接，三效蒸发结晶系统的冷凝水出口与超纯水设备连接。
7.根据权利要求1所述的处理生产碲化镉薄膜太阳能电池产生的含镉废水的系统，其特征在于：所述循环浓缩槽还与一污泥浓缩压滤系统连接。
8.根据权利要求1所述的处理生产碲化镉薄膜太阳能电池产生的含镉废水的系统，其特征在于：所述污泥浓缩压滤系统包括污泥浓缩槽和压滤机，所述污泥浓缩槽内设有搅拌装置，所述污泥浓缩槽与压滤机通过管路连接，所述管路上设有水泵。
9.根据权利要求1所述的处理生产碲化镉薄膜太阳能电池产生的含镉废水的系统，其特征在于：所述反应槽设有多个。
10.根据权利要求1所述的处理生产碲化镉薄膜太阳能电池产生的含镉废水的系统，其特征在于：所述多级膜浓缩系统中设有多级反渗透膜组件。
说明书
处理生产碲化镉薄膜太阳能电池产生的含镉废水的工艺及系统
技术领域
本发明涉及废水处理工艺及系统，特别涉及一种用于处理生产碲化镉薄膜太阳能电池产生的含镉废水的工艺及系统。
背景技术
重金属污染已经成为中国社会的热点问题，环境保护部部长周生贤指出，要把重金属污染防治摆在更加紧迫更加重要的位置，大力防控和应对重金属污染，切实解决危害群众健康的突出环境问题。国家《重金属污染综合防治“2011~2015”规划》要求，到 2015年，城镇集中式地表水饮用水水源铅、汞、镉、铬和类金属砷等重点重金属污染物指标基本达标，重点企业实现稳定达标排放;国控重点区域的重点重金属污染物排放总量比 2007年减少 15%，环境质量有所好转;省控重点区域重金属污染物排放总量比2007 年减少 5%;非重点区域的重点重金属污染物排放总量不超过 2007 年的水平，重金属污染得到有效控制，镉是重点控制的重金属污染物，要求重金属新增产能与淘汰产能做到等量置换、减量置换或者做到零排放。
碲化镉薄膜太阳能电池具有成本低、效率高、弱光性好、温度稳定性强的优点，是全球光伏领域的开创性成果，是新一代最具竞争力的商业化薄膜太阳能电池，对推动新能源发展核心增长，全线打通中国薄膜太阳能电池产业链具有重要意义。在薄膜太阳能电池生产过程中会产生含镉重金属废水，如何处理在薄膜太阳能电池生产过程中产生的废水是很多太阳能生产厂家特别关注的问题。
现有含镉废水一般采用预处理+反渗透浓缩+混凝沉淀+离子交换树脂处理工艺，反渗透淡水用于制作超纯水原水。如实用新型专利(专利号： 201820615559.9)就公开了一种含镉废水资源化回收系统及一体设备，包括依次管道连接的砂滤器、炭滤器、保安过滤器、一级NF膜组件、二级NF膜组件和离子交换树脂罐，一级NF膜组件的浓水出口管道连接二级NF膜组件，一级NF膜组件的产水出口管道连接离子交换树脂罐和清洗水箱;二级NF膜组件的浓水出口管道连接混凝反应箱，二级NF膜组件的产水出口管道连接离子交换树脂罐和清洗水箱，清洗水箱通过清洗水泵分别对一级NF膜组件和二级NF膜组件清洗;被离子交换树脂罐分离后的水达标排放或回收利用。
上述技术方案具有如下缺陷：1)由于预处理效果较差，反渗透淡水用于制作超纯水的原水，水质较差;2)采用混凝沉淀+离子交换树脂吸附工艺处理，期间会产生大量含镉废树脂，废树脂委外再生，只是含镉废水的转移及循环;3)整个处理工艺并没有达到零排放的效果;4)整个处理工艺较繁琐，占地面积大，运行费用高，处理效果一般。
为此，有必要专门设计一种专门用于处理生产碲化镉薄膜太阳能电池产生的含镉废水的工艺及系统。
发明内容
为克服上述现有技术中的不足，本发明目的在于提供一种处理生产碲化镉薄膜太阳能电池产生的含镉废水的工艺，其包括如下步骤：1)将含镉废水放置在反应槽内，加入碱性药剂进行中和，并同时通过搅拌设备进行搅拌;2)使搅拌后的含镉废水流入到循环浓缩槽，并通过管式微滤膜系统进行过滤，通过管式微滤膜系统过滤后的废水浓液重新流入循环浓缩槽内，过滤后的废水清液流入预处理澄清水箱;3)将预处理澄清水箱中的废水清液通过多级膜浓缩系统进行过滤，多级膜浓缩系统采用反渗透过滤，通过多级膜浓缩系统进行过滤的浓水流入浓水水箱，过滤后的淡水流入超纯水设备;4)使浓水水箱中的浓水流入三效蒸发结晶系统，通过三效蒸发结晶系统对步骤3)中形成的浓水进行蒸发结晶，蒸发的冷凝水流入超纯水设备。
优选的，在步骤2)中当循环浓缩槽中的含镉废水达到一定浓度或容量，可将循环浓缩槽中的含镉废水排空至污泥浓缩压滤系统，通过污泥浓缩压滤系统进行处理。
优选的，在步骤3)中，多级膜浓缩系统可根据水质质量设置层数不同的反渗透膜。
优选的，步骤4)中三效蒸发结晶系统的蒸发浓度为 0.2%～2.5%。
优选的，步骤1)中碱性药剂为碱或碳酸钠。
本专利还公开了一种处理生产碲化镉薄膜太阳能电池产生的含镉废水的系统，其包括：反应槽，所述反应槽内设有搅拌装置，所述反应槽用于对含镉废水进行中和、搅拌;循环浓缩槽，所述反应槽的出水口与所述循环浓缩槽的入水口连接;管式微滤膜系统，所述管式微滤膜系统的进水口与所述循环浓缩槽的出水口连接，所述管式微滤膜系统的浓液出水口与所述循环浓缩槽连接;预处理澄清水箱，所述预处理澄清水箱的进水口与管式微滤膜系统的清液出水口连接;多级膜浓缩系统，所述多级膜浓缩系统的进水口与所述预处理澄清水箱的出水口连接，所述多级膜浓缩系统的出水口与超纯水设备连接;浓水水箱，所述浓水水箱的进水口与多级膜浓缩系统的出水口连接;三效蒸发结晶系统，所述三效蒸发结晶系统的进水口与浓水水箱的出水口连接，三效蒸发结晶系统的冷凝水出口与超纯水设备连接。
优选的，所述循环浓缩槽还与一污泥浓缩压滤系统连接。
优选的，所述污泥浓缩压滤系统包括污泥浓缩槽和压滤机，所述污泥浓缩槽内设有搅拌装置，所述污泥浓缩槽与压滤机通过管路连接，所述管路上设有水泵。
优选的，所述反应槽设有多个。
优选的，所述多级膜浓缩系统中设有多层反渗透膜。
上述技术方案具有如下有益效果：该含镉废水处理工艺及系统无需催化剂，通过管式膜预澄清系统，采用管式膜过滤技术，即调节 pH、同时保证沉淀澄清效果，减少常规混凝沉淀加药的 PAC 和 PAM 的引入;去除镉离子水质澄清后，废水进入多级膜浓缩系统，膜脱盐率可达 99%以上，淡水含盐量稳定≤100mg/L，可直接做成≥10MΩ.cm 超纯水，膜浓缩脱盐系统将废水浓缩至 10%以下，极大减少了蒸发量;经过多级膜浓缩系统后的浓缩液进入蒸发结晶系统，采用三效蒸发结晶系统，蒸发器蒸发浓度为 0.2%～2.5%，，蒸发冷凝液回用至超纯水装置作为原水使用，蒸发结晶残渣及预处理污泥作为危险固废委外处理。整个工艺系统形成闭式循环，达到真正意义上的含镉废水零排放。（发明人唐叶红;刘景光;杨小梅;李红领）