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光伏行业废水处理设备

光伏行业废水处理设备
案例详情

光伏废水有哪些特点

光伏是太阳能光伏发电系统的简称,光伏行业就是围绕将光能转化为电能的相关产业,如单晶硅、多晶硅太阳能电池、组件及相关产品生产、研发、集成及运行。

在这些产业中,晶硅组件市场占有率达到90%,是光伏行业的主流产业。据预测,到2030年全球光伏累计装机量有望达1721GW,到2050年将进一步增加至4670GW。而且中国是第一大光伏装机市场,截止2020年,保持了6年的全球第一。

虽然太阳能是绿色能源,但是作为主流产业的晶硅材料生产过程可是会产生大量废水的。在太阳能电池板中,常见的产品就是单晶硅和多晶硅两种,无论哪一种产品,为了保证晶硅能极大程度的吸收太阳能,在生产过程的工序中都会用铬酸、硝酸、氢氟酸、硫酸等强氧化性溶液清洗、制绒、刻蚀硅片,同时还要添加异丙醇、乙醇及重金属作为助剂,所以产生的污水pH低,硝态氮量高、氟离子含量高、可生化性低、含有重金属等。

近些年生产工艺改进主要是在生产过程中添加液氨、双氧水等原料,而且排水水质需达到《电池工业污染物排放标准》(GB30484-2013)。

光伏废水如何处理?

光伏行业发展迅猛,带来的污水处理自然也是刻不容缓。这几年来,光伏废水整体分为两大类处理模式,分类分质处理和混合处理。

分质分类处理

晶硅电池板在生产过程基本会经过清洗、制绒、切磨、刻蚀等步骤,而且每个工段废水的主要污染物不相同,水质水量差别也较大,如下图所示:


晶硅电池板分段工艺生产废水水质参数(仅供参考)

依据分质收集、分段处理的理念,可以使各处理单元针对主要污染物质稳定高效的处理,但是处理工序及构筑物就会比较复杂。

对于含氟废水,可以采用化学沉淀+混凝的处理工艺。

例如,某个多晶硅片生产废水处理工程设计中,针对含氟废水采用两级反应沉淀工艺,一级沉淀投加 Ca(OH)2和PAM,二级投加CaCl2PAM与其他含氟废水处理不同的是,工艺在产生CaF2的同时投加了PAM。切磨废水进行了PAC和PAM的混凝沉淀处理,在处理过程每段污水都设置了调节池,缺点是工艺、管网布设略显复杂。

再比如,天津市某生产高压硅堆、硅材料的废水,对含氟废水处理采用的是混凝沉淀工艺,通过投加CaCl2生成CaF2沉淀,后续投加PACPAM加速CaF2的沉降。由于pH是除氟的关键影响因素,所以通过正交试验确定了混凝剂投加最佳pH为8.5~9.5。

对于有机废水,通常都是进入生物处理单元,虽然光伏废水COD含量高,但是可生化性能较差,前期需要进行提高可生化性的处理。

例如,辽宁的某家单晶硅切片生产线废水,使用的是格栅混凝沉淀水解酸化接触氧化→MBR膜工艺,处理后50%的废水达市政管网标准排放至管网,另50%废水经臭氧消毒和活性炭吸附可进行回用。其中水解酸化就是为了提高可生化性设置的。

清洗废液也属于高有机废液,可以采用调节→混凝沉淀→厌氧→兼氧→接触氧化工艺,最终出水能达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)的三级排放标准。

混合废水处理

另一种处理方式是将某几段生产废水混合处理,水质参数可参考下图。混合处理工艺管线会简单一些,由于不同段污水酸碱性不同,可酸碱中和以废治废,但需要构筑物池体体积大,而且为了满足处理效果,水力停留时间均相同,处理效率没有分质分类处理高。

晶硅电池板生产综合废水水质参数(仅供参考)

例如,将单晶硅太阳能电池各工段废水通入综合废水调节池,这样的的优点是可以将酸碱废液混合达到以废治废的调节目的。之后选用三级混凝沉淀,前两级目的是为了除去氟离子,最后一级是为了保证后续生物处理中防止污泥钙化,进行除钙选用的是Na2CO3作为沉淀剂,最后进入两级AO工艺去除硝酸盐和有机物,因为低C/N在两级工艺厌氧段都有碳源补充,碳源选择投加乙酸钠,最终出水能达到《电池工业污染物排放标准》(GB30484—2013)间接排放标准。

再比如,张家港市某多晶硅电池生产含废水的处理,主要是将清洗制绒和刻蚀工艺段的污水进行混合处理,主要工艺是调节两级沉淀砂滤炭滤离子交换两级反渗透蒸发结晶最终出水达到回用标准,每吨废水处理成本为17.52元。

两种方式异同点对比

两种处理方法的共同点是:

前期预处理都采用水质调节+混凝沉淀,通过pH的调整,保证混凝沉淀的效果。

无论是分质中的有机废水还是混合处理的废水可生化性都很差。为了提高微生物抗冲击性,一般会选择厌氧处理,为了处理效果稳定通常也需要两级厌氧处理串联,可以选择不同的反应器,有的工艺为了提高,可生化性设置水解酸化或是Fenton氧化,再者由于厌氧处理的特点,后续必须增加一个好氧生物处理。

为了使F-达标排放,Ca2+通常是过量的,那么在除氟后会有Ca2+含量较高的废水进入生物处理单元,虽然Ca2+是微生物生长必须的,但是过量的Ca2+影响了其它重金属与一些酶类的正常结合影响微生物正常代谢,此外微生物呼吸过程产生CO2与Ca2+形成CaCO3包裹在污泥表面,阻碍了微生物与废水的物质流通,也就是污泥钙化,为了保证生化处理的正常进行,进入反应器的Ca2+浓度应低于600mg/L,当过高时一般选择投加Na2CO3除钙。

两种处理方法的不同点是:

混合处理过程为了达到排放标准,工艺中很多一级单元处理都无法达到理想状态,所以工艺中常见三级混凝,二级反渗透等。而且各部分废水酸碱性差异可以达到以废治废。

所谓分质和分类一般指的是含氟废水和有机废水两大类。在处理时由于部分污染物质单一的废水,经处理后可以达到回用,药剂投加也更为合理,常见的就是含氟废水的处理以及回用。


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