一种石英器件含氟清洗废水分质回用方法及系统与流程

本发明涉及石英器件清洗废水处理与回用，尤其涉及一种石英器件含氟清洗废水分质回用方法及系统。

背景技术：

1、石英管、石英片及其他石英器件在制造和精密清洗过程中，通常需要经过稀酸浸洗以及多级纯水冲洗，以去除表面金属杂质、颗粒物和残留污染物。不同清洗工序产生的排水在游离氟浓度、ph值、悬浮颗粒和硅形态方面存在波动，现有处理流程常将各阶段排水汇集后统一调节、除氟和过滤。

2、将酸浸排水、初级漂洗排水和末级漂洗排水混合收集，会使原本适合集中除氟的含氟排水被稀释，增加钙源及后续混凝药剂的处理负荷。钙源与氟离子在缺少稳定晶种表面的条件下易形成细小氟化钙颗粒，颗粒沉降性不足，会增加固液分离及后续过滤负担。

3、石英器件清洗排水中的可溶性硅和胶体硅还可能在混凝、结晶及膜处理过程中形成硅质沉积，或者包覆氟化钙晶种而影响晶体继续生长。若低负荷末级漂洗排水不能与酸浸及初级漂洗排水有效分开，处理产水的氟、硅、浊度和电导也难以持续满足不同清洗和设备补水用途。

4、因此，需要一种能够解决上述现有技术不足的石英器件含氟清洗废水分质回用方法及系统。

技术实现思路

1、本发明的一个目的在于提出一种石英器件含氟清洗废水分质回用方法及系统，针对现有技术将不同清洗阶段排水混合收集而造成含氟水被稀释、除氟细泥增加、硅胶体污染晶床及过滤单元并使回用水水质不稳定的问题，提出了依据清洗工序标签和排水负荷表征结果实施三向分流，利用诱导结晶产生的细粒级氟化钙在硅保护反应区压载捕集硅胶体并阻断含硅絮体回床，利用中粒级氟化钙循环晶种的有效表面积反馈调节钙源投加与主晶床循环，将结晶固体按粒级闭环分配，并对回用支路排水实施深度过滤和按用途水质限值分配的技术方案，本发明具备减少第一处理支路稀释及均相成核细粒、降低硅质固体对晶床和过滤单元的影响并提高分级回用稳定性的技术效果。

2、本发明提供了一种石英器件含氟清洗废水分质回用方法，包括：

3、s1、在石英器件清洗设备的排水端获取清洗工序标签和排水在线数据，生成包括游离氟质量负荷和硅质量负荷的排水负荷表征结果；

4、s2、依据所述清洗工序标签和排水负荷表征结果，将酸浸排水和符合第一负荷判据的初级漂洗排水导入第一处理支路，将符合第二负荷判据的末级漂洗排水导入第二回用支路，并将清洗工序标签与排水负荷表征结果不一致的排水以及其余未满足前述导流条件的排水导入隔离复判罐；

5、s3、将所述第一处理支路的排水与步骤s4产生的细粒级氟化钙在硅保护反应区接触，以所述细粒级氟化钙为压载核捕集硅胶体，经固液分离得到除硅清液并独立排出含硅固体；

6、s4、将所述除硅清液送入含中粒级氟化钙循环晶种的诱导结晶区，根据进水游离氟质量负荷与晶种有效表面积控制氟化钙在循环晶种表面生长，并将结晶固体分为排出的粗粒级氟化钙、返回诱导结晶区的中粒级氟化钙和送往硅保护反应区的细粒级氟化钙；

7、s5、对所述第二回用支路的排水进行深度过滤而得到候选回用水，并按照各回用用途预设的水质限值分配所述候选回用水。

8、可选的，步骤s1的数据来源与参数生成方式包括：对所述清洗工序标签、排水流量、游离氟浓度、ph值、浊度、颗粒浓度、可溶性硅浓度和胶体硅浓度进行时间同步；

9、对每一时间窗口内的排水流量和游离氟浓度进行积分以得到所述游离氟质量负荷，对所述排水流量和可溶性硅浓度与胶体硅浓度之和进行积分以得到所述硅质量负荷；

10、当所述游离氟质量负荷达到预设正数下限时以其实际值作为除数，未达到所述预设正数下限时以所述预设正数下限作为除数，以所述硅质量负荷除以所述除数而得到所述硅氟负荷比；

11、将所述排水流量、游离氟浓度、ph值、浊度、颗粒浓度、可溶性硅浓度和胶体硅浓度作为所述排水在线数据，并为各项排水在线数据生成用于表示时间同步完成、处于测量范围内且采集值有效的数据有效性标志。

12、可选的，s2包括：根据第一处理支路的处理能力设定所述第一负荷判据，根据各回用用水点的进水限值设定所述第二负荷判据；

13、在初级漂洗排水的游离氟质量负荷、硅质量负荷和硅氟负荷比中的至少一项达到所述第一负荷判据的对应阈值时，将对应排水导入所述第一处理支路；

14、在末级漂洗排水的游离氟质量负荷、硅质量负荷、硅氟负荷比、浊度及颗粒浓度均符合所述第二负荷判据的对应阈值且持续至少两个时间窗口时，将对应排水导入所述第二回用支路；

15、将清洗工序标签所指支路与排水负荷表征结果所指支路不一致的情况记录为分流异常状态和复判原因，隔离复判罐内的排水经重新采样后，仅在连续至少两个时间窗口的清洗工序标签与排水负荷表征结果指向同一支路时转入该支路，否则保持隔离或回退至所述第一处理支路；

16、当任一参与第二负荷判据比较的排水在线数据的数据有效性标志表示时间同步未完成、超出测量范围或采集值无效时，禁止对应排水进入所述第二回用支路，并将对应排水导入所述隔离复判罐或所述第一处理支路。

17、可选的，s3包括：对进入所述硅保护反应区的排水流量和胶体硅浓度按照预设时间窗口进行积分，得到胶体硅质量负荷；

18、按照所述胶体硅质量负荷和预设压载比确定所述细粒级氟化钙的投加量，所述预设压载比由混凝沉降试验确定；

19、根据胶体硅去除率和絮体沉降速度的试验结果确定ph值控制区间及混凝剂投加量，使硅胶体在所述细粒级氟化钙表面发生附着、桥联和网捕；

20、采用沉降分离或过滤分离排出形成的硅富集压载絮体，并通过独立污泥出口使所述硅富集压载絮体与返回所述诱导结晶区的中粒级氟化钙相隔离。

21、可选的，s4包括：在所述诱导结晶区的固体排出口设置晶体分级组件，按照等效沉降速度或粒径设置第一预设粒级边界和第二预设粒级边界，且第一预设粒级边界大于第二预设粒级边界；

22、将达到或超过第一预设粒级边界的结晶固体划分为所述粗粒级氟化钙，将未达到第一预设粒级边界且达到或超过第二预设粒级边界的结晶固体划分为所述中粒级氟化钙，将未达到第二预设粒级边界的结晶固体划分为所述细粒级氟化钙；

23、所述两个预设粒级边界根据粗粒产品排出要求、中粒晶种在主晶床内的截留条件以及细粒压载所需沉降性能确定；

24、所述粗粒级氟化钙经洗涤后从粗粒产品出口排出，所述中粒级氟化钙经中粒回床出口返回所述诱导结晶区，所述细粒级氟化钙经细粒压载出口送往所述硅保护反应区；

25、进一步的，还包括：根据中粒级固体质量回床流量、对应粒径分布和中粒级氟化钙在主晶床内的滞留时间确定床内中粒级晶种质量，根据所述床内中粒级晶种质量和对应粒径分布计算床内晶种几何表面积，并根据主晶床的床层高度、床层压差和预设表面积修正系数对所述床内晶种几何表面积进行修正，得到所述晶种有效表面积；

26、以所述进水游离氟质量负荷与所述晶种有效表面积的比值作为单位晶种表面积负荷，并根据诱导结晶标定试验得到的单位晶种表面积负荷上限调节钙源投加量、主晶床循环流量和中粒级回床量；

27、当诱导结晶区出水的细粒比例或浊度达到对应预警阈值时，下调钙源投加设定值或上调主晶床循环流量与中粒级回床量中的至少一项，直至所述细粒比例和浊度回到各自预警阈值以内；

28、进一步的，还包括：根据所述进水游离氟质量负荷和设定的钙氟摩尔比生成钙源基准投加量，根据在线测得的钙活度对所述钙源基准投加量进行修正，并以诱导结晶区出水游离氟浓度与目标出水游离氟浓度之间的偏差形成反馈修正量；

29、将经钙活度修正的钙源基准投加量与所述反馈修正量共同用于确定所述钙源投加量，并受所述单位晶种表面积负荷上限约束。

30、可选的，s5包括：使所述第二回用支路的排水依次通过保安过滤单元以及超滤膜单元或陶瓷微滤膜单元；

31、在所述超滤膜单元或陶瓷微滤膜单元的产水电导或游离氟浓度不符合目标回用用途的对应限值时，使对应产水进一步通过反渗透单元或离子交换单元；

32、将保安过滤反洗水及膜截留浓液送往所述硅保护反应区，并将精处理浓水及超出回用限值的产水送往所述第一处理支路；

33、进一步的，还包括：分别为前段纯水冲洗、设备槽体冲洗和洗涤器补水用水点设置所述氟限值、硅限值、浊度限值和电导限值；

34、按照各用水点的限值严格程度确定输送优先级，将候选回用水与各用水点的实时需水量和用途水质预算进行匹配；

35、当候选回用水不符合当前目标用水点的任一限值时，停止向当前目标用水点输送，并依次执行向限值相匹配的用水点降级输送、回送深度过滤前端和送往所述第一处理支路中的至少一项。

36、另一方面，本发明还提供一种石英器件含氟清洗废水分质回用系统，包括：

37、排水表征模块，用于获取清洗工序标签及排水在线数据并生成排水负荷表征结果；分流复判模块，用于根据所述清洗工序标签及排水负荷表征结果控制第一处理支路、第二回用支路和隔离复判罐之间的排水流向；硅保护分离模块，用于以细粒级氟化钙作为压载核捕集硅胶体、排出硅富集压载絮体并输出除硅清液；诱导结晶分级模块，用于以中粒级氟化钙作为循环晶种进行氟化钙诱导结晶，将结晶固体分级并分别输出粗粒级氟化钙、中粒级氟化钙和细粒级氟化钙；深度过滤与分级回用模块，用于处理第二回用支路的排水、定向回送深度过滤副产水和超限产水，并按照各回用用途预设的水质限值分配候选回用水。

38、本发明的有益效果是：

39、1、通过清洗工序标签与游离氟、硅负荷表征结果的联合判定，将酸浸及需集中处理的漂洗排水与可回用的末级漂洗排水分开，并对未满足导流条件或判定冲突的排水进行隔离复判，能够避免低负荷排水稀释第一处理支路，同时降低误送回用支路的风险。

40、2、通过把诱导结晶分级得到的细粒级氟化钙定量送入硅保护反应区作为内源压载核，使硅胶体形成可固液分离的硅富集压载絮体，并阻断所述絮体返回主晶床，能够协同消纳结晶细粒并减轻硅包覆对循环晶种的影响。

41、3、通过以晶种有效表面积约束钙源投加量、主晶床循环流量和中粒级回床量，使氟化钙优先在循环晶种表面生长，并结合深度过滤副产水定向回送及按用途水质限值分配候选回用水，能够降低后续过滤负担并提高回用水与不同用水点的匹配稳定性。