多晶硅廢水的處理及技術(shù)應(yīng)用

多晶硅廢水的處理及技術(shù)應(yīng)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(jié)合某多晶硅企業(yè)廢水處理實(shí)踐結(jié)果說明該工藝能滿足國家排放標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過運(yùn)用新技術(shù)可以達(dá)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(guān)鍵詞】多晶硅;廢水;達(dá)標(biāo)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(nèi)多數(shù)采用工藝成熟的〃改良西門子法”進(jìn)行多晶硅生產(chǎn)，即氯化氫與硅粉反應(yīng)生成三氯氫硅，提純后的三氯氫硅在還原爐內(nèi)進(jìn)行化學(xué)氣相沉積反應(yīng)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(yīng)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(shè)備條件和管理水平等不同，所排放的廢水，水質(zhì)、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(gòu)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(dá)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(xué)法、物理化學(xué)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(dá)到預(yù)期要求的處理效果，科學(xué)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(shí)現(xiàn)四氯化硅全部氫化再利用、低沸物回收提純?cè)俅芜M(jìn)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(shù)的穩(wěn)定應(yīng)用，進(jìn)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(yùn)用先進(jìn)技術(shù)工藝設(shè)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(jī)械刮撈的問題，經(jīng)過幾年的運(yùn)行實(shí)踐，處理效果顯著，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)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(zhì)，導(dǎo)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(zhì)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(shí)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(guān)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(xiàng)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(zhì)情況排放水量排放制度氯硅烷廢液水解反應(yīng)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(xì)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(diào)節(jié)槽內(nèi)混合為無機(jī)堿性廢水，不含有機(jī)物和重金屬，混合后的廢水水質(zhì)指標(biāo)及處理后要求達(dá)到的排放標(biāo)準(zhǔn)見表2。表2廢水水質(zhì)指標(biāo)表mg/L1030-1105003~4700-1300執(zhí)行排放標(biāo)準(zhǔn)6~9<100<70<10氟化物氯化物廢水調(diào)節(jié)槽指標(biāo)PH值CODSS—廢水處理工藝流程見圖2。圖2在國內(nèi)處理含雜質(zhì)氯硅烷液體的方法大多為水解法，根據(jù)工藝處理?xiàng)l件主要分為2種，一種酸性法是將含雜質(zhì)的氯硅烷與水在水解反應(yīng)裝置中直接進(jìn)行反應(yīng)，在酸性條件下最后生成二氧化硅、氯化鈉和氫氣等化學(xué)物質(zhì)，反應(yīng)所產(chǎn)生的HCL氣體和氫氣被輸送到HCL洗滌塔進(jìn)行洗滌，洗滌后直接大氣排放;第二種堿性法將含雜質(zhì)的氯硅烷與水、氫氧化鈉在水解裝置中進(jìn)行反應(yīng)，在強(qiáng)堿性條件下最后生成硅酸鈉、氯化鈉和氫氣等化學(xué)物質(zhì)，反應(yīng)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(jìn)行洗滌，洗滌后直接大氣排放。含有硅酸鈉的反應(yīng)液被輸送到下級(jí)處理裝置作進(jìn)一步處理。在氯硅烷廢液處理過程中會(huì)發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)：中間產(chǎn)物偏硅酸、氯化氫與氫氧化鈉繼續(xù)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng):匯集至廢水調(diào)節(jié)池內(nèi)的各個(gè)工藝系統(tǒng)排放的廢水，通過自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)定目標(biāo)PH值，控制自動(dòng)計(jì)量閥添加98%濃硫酸和氫氧化鈉進(jìn)行反應(yīng)及PH值調(diào)整，將PH值調(diào)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(xué)反應(yīng)如下：反應(yīng)生成的二氧化硅顆粒十分細(xì)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(yīng)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(shí)的磯花和較大的絮體，在廢水調(diào)節(jié)池下層逐漸濃縮，達(dá)到一定程度后將輸送到相應(yīng)的壓濾機(jī)進(jìn)行過濾;上層清液可溢流至PH值調(diào)節(jié)槽或與濃縮污泥一起經(jīng)過壓濾機(jī)過濾;為保證出水水質(zhì)合格，經(jīng)過壓濾機(jī)過濾出來的濾液進(jìn)入PH調(diào)節(jié)槽進(jìn)行處理，通過自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)定目標(biāo)PH值來控制自動(dòng)計(jì)量閥添加酸或堿，低速攪拌機(jī)把加入的化合物和廢水混合均勻，將PH值調(diào)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(jié)果見表3、表4。表3處理后廢水水質(zhì)指標(biāo)表mg/L序號(hào)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(biāo)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(biāo)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(jié)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(dá)到國家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)(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(jī)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(jié)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(dá)標(biāo)排放，固體廢渣屬于一般固體廢物，可以