[發(fā)明專利]太陽能電池或玻璃減薄行業(yè)含氟污泥純化與減量方法

在審

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• 申請日: 2016-04-08
• 公開（公告）號: CN105753278A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發(fā)明（設計）人: 汪誠文;付宏祥;趙雪鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 北京國環(huán)清華環(huán)境工程設計研究院有限公司
• 主分類號: C02F11/00
• 分類號: C02F11/00;C01F11/22
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于環(huán)境保護技術(shù)領域，具體涉及晶體硅太陽能電池與玻璃減薄行業(yè)所排放含氟污泥的純化與減量處理技術(shù)。

技術(shù)背景

晶體硅太陽能電池生產(chǎn)是光伏產(chǎn)業(yè)鏈的重要環(huán)節(jié)，其在制絨、酸洗以及刻蝕等生產(chǎn)過程中均使用了較大量的氫氟酸。玻璃減薄生產(chǎn)是液晶面板生產(chǎn)中重要的原材料制造工序，化學法玻璃減薄生產(chǎn)中也使用了較大量氫氟酸。晶體硅太陽能電池生產(chǎn)與玻璃減薄生產(chǎn)中使用的氫氟酸均造成其排放廢水中氟離子濃度高，研究表明，我國晶體硅太陽能電池與化學法玻璃減薄行業(yè)所排放含氟廢水(包括含氟廢酸)中氟離子濃度平均約1000mg/L以上。目前，企業(yè)產(chǎn)生的含氟廢水一般采用投加石灰、電石渣或鈣鹽反應沉淀處理除氟，通過反應沉淀，廢水中的氟離子轉(zhuǎn)化為氟化鈣，形成污泥，以含氟污泥形式排放。通常，處理后廢水中的氟離子需要降低至10mg/L以下，相當于廢水中99％以上的氟離子轉(zhuǎn)移到含氟污泥中。

由于廢水處理要求除氟效率很高，所以通常處理中投加的鈣鹽或石灰量遠大于其理論需要量，另外還需要投加較大量硫酸鋁、聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺等混凝劑與絮凝劑，才可以將氟離子濃度降低到允許排放標準以下，大量未被利用的鈣會以氫氧化鈣、碳酸鈣、硫酸鈣、硅酸鈣等形式與混凝劑等一起沉淀進入污泥。另外，太陽能電池生產(chǎn)與玻璃減薄生產(chǎn)排放的廢水中含有較大量硅酸、氟硅酸等雜質(zhì)，在廢水處理中會一起沉淀進入污泥。以上原因都造成了含氟廢水處理中所排放含氟污泥量大，且其中有效氟化鈣組分含量較低、雜質(zhì)含量高。

研究表明，太陽能電池生產(chǎn)廢水處理中，含氟污泥產(chǎn)生量約6t/MW，以一個年產(chǎn)1GW太陽能電池的企業(yè)為例，其年排放脫水含氟污泥約6000噸以上。而這類污泥含水率較高，一般含水率50％以上，干基有效氟化物含量低、純度差，其中有效氟化鈣含量一般不大于70％，雜質(zhì)含量高，如其中二氧化硅含量大于5％，另外含有硫酸鹽、鋁鹽、鹽酸鹽等多種雜質(zhì)，基本沒有可利用價值與途徑，只能作為污泥廢物處置。大量含氟污泥排放造成以下問題：

1)污泥處置成本高：大量排放的含氟污泥造成企業(yè)用于污泥合理處置的費用較高，我國部分地區(qū)已經(jīng)將這類含氟污泥歸屬為危險廢物，導致企業(yè)經(jīng)濟壓力更大。以一個年產(chǎn)1GW/a多晶硅電池的生產(chǎn)企業(yè)為例，若污泥填埋等處置費用以500元/噸計算，則企業(yè)每年僅用于含氟污泥處置的費用就高達300萬元以上；如果按危險廢物處置，其處置費用還要成倍增加。

2)環(huán)境污染與潛在環(huán)境危害嚴重：大量含氟污泥不當存放、運輸或處置會造成環(huán)境污染或危害。含氟污泥填埋不僅占用土地，而且可能會由于污泥浸出等污染土壤、地下水或地表水。將含氟污泥摻雜制磚，可能會造成制磚尾氣中氟化物等污染物嚴重超標，而且所制磚在使用中可能會由于氟的淋出而產(chǎn)生新的環(huán)境問題，潛在危害較嚴重。迫于較高的處置成本，部分企業(yè)不愿采用或支付不起正規(guī)或合理的存放或處置措施，隨意堆放、非法處置、違法倒置含氟污泥，造成嚴重危害。

3)資源浪費嚴重：大量氟離子以污泥排放，沒有得到資源回收再利用，造成了較嚴重的氟資源浪費。氟是螢石的主要成分，屬于不可再生資源，特別需要保護。從1999年起，我國將螢石作為戰(zhàn)略資源進行保護。做好氟資源的回收利用和開拓新的氟資源是同保護氟資源一樣亟待解決的問題。2010年《國務院辦公廳關于采取綜合措施對耐火粘土螢石的開采和生產(chǎn)進行控制的通知》(國辦發(fā)【2010】1號)中，表明要鼓勵氟資源的回收利用。

綜上所述，晶體硅太陽能電池行業(yè)與玻璃減薄行業(yè)中，廢水處理所排放的大量含氟污泥造成了環(huán)境污染、氟資源浪費嚴重、并且為企業(yè)帶來了繁重的經(jīng)濟負擔以及環(huán)保與社會壓力。

因此，將該類含氟污泥進行純化處理，提高氟化鈣組分的有效含量，將污泥變廢為寶，既可實現(xiàn)資源化回用，又能大幅度降低含氟污泥外排量，減少污泥處置費用，同時，回收產(chǎn)品可以產(chǎn)生經(jīng)濟價值，減少企業(yè)環(huán)保負擔與經(jīng)濟壓力。開展含氟污泥純化資源化回用具有重要的環(huán)境、經(jīng)濟以及社會意義。目前，國內(nèi)外還未有關于該行業(yè)含氟污泥純化的相關技術(shù)報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種太陽能電池或玻璃減薄行業(yè)含氟污泥純化與減量方法，該方法可高效回收含氟污泥中的氟資源，生產(chǎn)氟化鈣，實現(xiàn)資源回收利用，產(chǎn)生經(jīng)濟效益；還可以大幅減少污泥外排量，減小環(huán)境污染與危害，并節(jié)省企業(yè)環(huán)保成本。

本發(fā)明提出的一種太陽能電池或玻璃減薄行業(yè)含氟污泥純化與減量方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

1)第一次水洗：將企業(yè)廢水處理站排放的脫水后的含氟污泥與水混合攪拌，然后進行過濾或離心脫水，得到固體濾餅與濾液；