[发明专利]多晶硅太阳光伏电池生产废水的除氟工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种废水的除氟工艺，尤其是涉及一种多晶硅太阳光伏电池生产废水的除氟工艺。

背景技术

随着全球对太阳能技术的开发和利用，多晶硅太阳光伏电池生产产业得到了很快的发展。但是在目前的多晶硅太阳能电池产业中会产生大量的含氟废水，对环境污染非常严重。含氟废水根据水中的含F^-量分为高氟水和低氟水，其中高氟水的含氟量大于20000mg/L，一般PH值＜1，酸性很高，几乎是酸液，占含氟废水量的1％左右，主要来自各工序酸洗，混合酸洗液；低氟水中的含氟量为100-400mg/L，PH介于3和4之间，占含氟废水的99％左右，主要来自清洗废水，碱洗废水，废气吸收塔排水和高氟水预处理后的废水。传统的含氟废水在处理之前需要对高氟水进行预处理，在高氟水中加入电石渣或石灰，使其PH值介于9和10之间，利用Ca²⁺与F^-反应生成CaF₂，絮凝沉淀后，将其上清液进入低氟水处理系统进一步处理，高氟水预处理后F^-＜50mg/L，PH值介于8和9之间。在低氟水处理过程中，先把电石渣或石灰加入低氟水中，将PH值调整到7与8之间，然后加入氯化钙、聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)，经沉淀池将水中的CaF₂絮凝沉淀下来，达到除氟目的。

上述含氟废水传统除氟工艺的主导思想是在含氟废水中尽量加大Ca²⁺的含量，使F^-形成CaF₂沉淀去除。但这种除氟工艺存在着以下缺点：

1、处理后出水水质含氟量不稳定

传统除氟工艺采用连续式即随废水进入随加药剂，这种连续式工艺看似合乎工业化生产，但此工艺带有随机性，进水水质的含氟量就不稳定，加入除氟药剂量也难以均匀，必然造成出水水质含氟量的不稳定。

2、处理后出水水质含盐量太高

含氟废水本身的盐分就很高，在除氟工艺中又需要加入氯化钙、氧化钙、聚合氯化铝、聚丙烯酰胺等药剂，又增加了其含盐量。

3、处理后出水水质化学需氧量(COD)偏高

由于多晶硅太阳能电池产业制作工艺中需要对原料硅进行切片，在切片过程中会使硅片表面产生一层损伤层，形成晶格高度扭曲和一个较深的弹性变形层，对电池性能会造成不良影响，所以对硅片的表面需要化学清洗、表面腐蚀和绒面制备。在绒面制备过程中，绒面状的硅表面，每平方厘米形成几百万个的四面方椎体，使入射光在其表面可获得多次反射和折射，增加光的吸收，提高电池效率。绒面硅片的制备所用腐蚀液是NaOH稀溶液中加入乙二醇即甘醇作络合剂，利用对硅的腐蚀来制备绒面，这样就在含氟废水引入了乙二醇，而且并未清除，导致处理后出水水质化学需氧量偏高。

4、处理后出水水质的含F^-量总在30mg/L左右

这是因为，一方面根据CaF₂的溶度积常数(Ksp)＝2.7×10^-11计算，CaF₂在纯水中的饱和溶解浓度下，F^-含量为7.182mg/L，Ca²⁺含量为7.56mg/L。也就是说，在含有F^-的水中，只要Ca²⁺大于7.56mg/L，F^-含量就会小于7.182mg/L，Ca²⁺含量越高，F^-含量就越低。但在多晶硅产业的含氟废水中，Ca²⁺的含量远远大于7.56mg/L，但是F^-含量不但没有小于7.182mg/L，反而总在30mg/L左右，原因是7.182mg/L是CaF₂在纯水中的F^-含量的理论值，而含氟废水中含盐量极高，在这样的废水中，Ca²⁺有大量的负离子包围，而F^-同样有大量的正离子包围，势必使CaF₂的形成受阻，换句话说，CaF₂的饱和溶解浓度比纯水中的饱和溶解浓度会大得多，这就是盐效应，也就是含氟废水经处理后含F^-量总在30mg/L左右的原因之一。