多晶硅廢水的處理及技術應用

多晶硅廢水的處理及技術應用周一字;韋木杏【摘要】本文綜述了多晶硅廢水的處理工藝，結合某多晶硅企業(yè)廢水處理實踐結果說明該工藝能滿足國家排放標準，經(jīng)過運用新技術可以達到中水回用的要求.【期刊名稱】《江西化工》【年(卷)，期】2012(000)001【總頁數(shù)】3頁(P115-117)【關鍵詞】多晶硅;廢水;達標排放;中水回用【作者】周一字;韋木杏【作者單位】江西賽維LDK光伏硅科技有限公司;江西賽維多晶硅科技有限公司【正文語種】中文多晶硅行業(yè)內多數(shù)采用工藝成熟的〃改良西門子法”進行多晶硅生產(chǎn)，即氯化氫與硅粉反應生成三氯氫硅，提純后的三氯氫硅在還原爐內進行化學氣相沉積反應得到高純多晶硅，而處理副產(chǎn)物四氯化硅的方法，大多采用〃四氯化硅低溫氫化法”，即四氯化硅與氫氣及硅粉反應生成三氯氫硅，三氯氫硅再返回多晶硅系統(tǒng)，如圖1所示。圖1在多晶硅生產(chǎn)過程中因生產(chǎn)工藝、設備條件和管理水平等不同，所排放的廢水，水質、水量與排放規(guī)律也有所不同，廢水中除不能被利用的廢棄物外，常含有流失的原材料、中間產(chǎn)品、最終產(chǎn)品和副產(chǎn)品等，均構成危害環(huán)境的污染物，主要污染物PH值＜2,氯化物較高，綜合回收不好的企業(yè)甚至高達10000mg/L以上，懸浮物大于500mg/L,COD基本上在100mg/L以下，現(xiàn)代廢水處理主要的處理方式按作用原理可以分為物理法、化學法、物理化學法和生化法四大類，往往要采用多種方法組合成的處理工藝系統(tǒng)，才能達到預期要求的處理效果，科學有效的治理已刻不容緩。一、多晶硅工業(yè)廢水處理工藝目前多晶硅生產(chǎn)企業(yè)在多晶硅生產(chǎn)過程中已實現(xiàn)四氯化硅全部氫化再利用、低沸物回收提純再次進入多晶硅系統(tǒng)、提純高沸殘液回收制白碳黑、置換放空尾氣深冷回收、置換放空氫氣回收用于氫化和白碳黑及三氯氫硅合成系統(tǒng)、氯化氫經(jīng)制酸及解析供三氯氫硅再利用等閉路循環(huán)綜合回收技術的穩(wěn)定應用，進入生產(chǎn)廢水系統(tǒng)的氯硅烷，已大大減少。某多晶硅生產(chǎn)企業(yè)運用先進技術工藝設備，在多晶硅廢水處理中解決了氯硅烷殘液處理廢水經(jīng)常堵塞，需人工或機械刮撈的問題，經(jīng)過幾年的運行實踐，處理效果顯著，實現(xiàn)了長期穩(wěn)定運行。其廢水的產(chǎn)生環(huán)節(jié)及排放情況如下：由于硅粉本身含有2%~3%的鐵、鋁、鈣等金屬雜質，導致三氯氫硅合成法和四氯化硅低溫氫化法必然產(chǎn)生一定量的含有雜質的氯硅烷廢液，經(jīng)水解處理后產(chǎn)生的堿性廢水；未回收利用的氯化氫、提純分離塔的不凝氣體、還原爐開停爐置換尾氣、各系統(tǒng)檢修時的置換尾氣等工藝廢氣經(jīng)尾氣淋洗塔淋洗處理產(chǎn)生的堿性廢水，其水量與工藝廢氣的排放量、氯硅烷和氯化氫的濃度有直接的關系；⑶純水制備產(chǎn)生的排污水，主要污染物是氯化物；⑷硅芯蝕刻清洗和廢氣淋洗廢水，主要污染物是硝酸、氫氟酸及其鈉鹽；(5)還原鐘罩清洗堿性廢水，主要污染物是二氧化硅；(6)全廠各處雨水收集池的地面排水；以上(1)、(2)項所描述的廢水是多晶硅生產(chǎn)廢水的主要組成部分，廢水排放情況見表1。表1廢水排放情況廢水種類水質情況排放水量排放制度氯硅烷廢液水解反應液PH21050m3/h連續(xù)排放尾氣淋洗水PH>1045m3/h連續(xù)排放純水排污水RO和￡。1濃水3m3/d間斷排放硅芯蝕刻清洗和廢氣淋洗廢水含硝酸、氫氟酸、細微硅粉1m3/d間斷排放還原鐘罩清洗廢水10m3/d間斷排放全廠各處雨水收集池的地面排水5m3/d間斷排放所有廢水通過管道排入廢水處理調節(jié)槽內混合為無機堿性廢水，不含有機物和重金屬，混合后的廢水水質指標及處理后要求達到的排放標準見表2。表2廢水水質指標表mg/L1030-1105003~4700-1300執(zhí)行排放標準6~9<100<70<10氟化物氯化物廢水調節(jié)槽指標PH值CODSS—廢水處理工藝流程見圖2。圖2在國內處理含雜質氯硅烷液體的方法大多為水解法，根據(jù)工藝處理條件主要分為2種，一種酸性法是將含雜質的氯硅烷與水在水解反應裝置中直接進行反應，在酸性條件下最后生成二氧化硅、氯化鈉和氫氣等化學物質，反應所產(chǎn)生的HCL氣體和氫氣被輸送到HCL洗滌塔進行洗滌，洗滌后直接大氣排放;第二種堿性法將含雜質的氯硅烷與水、氫氧化鈉在水解裝置中進行反應，在強堿性條件下最后生成硅酸鈉、氯化鈉和氫氣等化學物質，反應所產(chǎn)生的HCL氣體大部分被氫氧化鈉中和，少量HCL氣體和氫氣被輸送到HCL洗滌塔進行洗滌，洗滌后直接大氣排放。含有硅酸鈉的反應液被輸送到下級處理裝置作進一步處理。在氯硅烷廢液處理過程中會發(fā)生如下化學反應：中間產(chǎn)物偏硅酸、氯化氫與氫氧化鈉繼續(xù)進行化學反應:匯集至廢水調節(jié)池內的各個工藝系統(tǒng)排放的廢水，通過自動化控制系統(tǒng)設定目標PH值，控制自動計量閥添加98%濃硫酸和氫氧化鈉進行反應及PH值調整，將PH值調整到8~9之間，將硅酸鈉還原成二氧化硅，在處理過程發(fā)生的化學反應如下：反應生成的二氧化硅顆粒十分細小，粒徑在5~10微米之間，不能用重力沉降法分離，而必須首先投加混凝劑來破壞它們的穩(wěn)定性，經(jīng)過脫穩(wěn)、吸附架橋等反應過程，使其相互聚集，快速形成數(shù)百微米以至數(shù)毫米密實的磯花和較大的絮體，在廢水調節(jié)池下層逐漸濃縮，達到一定程度后將輸送到相應的壓濾機進行過濾;上層清液可溢流至PH值調節(jié)槽或與濃縮污泥一起經(jīng)過壓濾機過濾;為保證出水水質合格，經(jīng)過壓濾機過濾出來的濾液進入PH調節(jié)槽進行處理，通過自動化控制系統(tǒng)設定目標PH值來控制自動計量閥添加酸或堿，低速攪拌機把加入的化合物和廢水混合均勻，將PH值調節(jié)至6~9，輸送泵把處理過的廢水輸送到城市衛(wèi)生廢水處理系統(tǒng)。采用上述工藝處理的多晶硅生產(chǎn)廢水后處理結果見表3、表4。表3處理后廢水水質指標表mg/L序號PH值CODSS氟化物氯化物17.8597.95.330.0721276.628.1044.3312.330.073800.938.2667.91.670.09561287.247.851.470.747990.357.7367.213.331.191333.367.5643.121.31.691308.577.9886.215.00.419721.088.3959.313.30.355831.697.997.934.00.46815.9108.4376.64.30.391138.4表4濾渣組份分析表％指標名稱H2OSi02Ca氟化物氯化物PO3-4AsPbHg壓濾濾渣38.349.30.76-11.660.00063---表5濾渣浸出液分析表mg/L指標名稱PH值CuSe2Cd氟化物CrAsPbHg壓濾濾渣7~8<0.0097<0.0075<0.00270.581<0.007<0.0053<0.0042未檢出以上結果可以看出，多晶硅生產(chǎn)廢水經(jīng)過此處理工藝處理后外排廢水可以均達到國家一級排放標準(GB8978-1996);處理后的固體廢物的主要成分為二氧化硅，其浸出液酸堿適中，無有機物和重金屬污染物，屬于一般固體廢物，可以直接填埋處理。二、結論與建議本文所述的處理工藝可以保證多晶硅生產(chǎn)廢水的穩(wěn)定達標排放，固體廢渣屬于一般固體廢物，可以