太陽能電池生產(chǎn)廢水處理工藝探討

汪智飛

（山西晉環(huán)科源環(huán)境資源科技有限公司山西太原030024）

太陽能電池生產(chǎn)廢水處理工藝探討

汪智飛

（山西晉環(huán)科源環(huán)境資源科技有限公司山西太原030024）

結(jié)合山西太陽能生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)廢水處理工藝情況，通過對太陽能電池生產(chǎn)廢水產(chǎn)生情況、生產(chǎn)廢水處理工藝的探討，實(shí)現(xiàn)太陽能電池生產(chǎn)廢水達(dá)標(biāo)排放。

太陽能電池；含氟廢水；一般堿性廢水；有機(jī)廢水

根據(jù)太陽能電池生產(chǎn)工藝及原輔材料使用情況分析，太陽能電池生產(chǎn)廢水按照廢水中主要污染因子分為含氟廢水、一般堿性廢水、有機(jī)廢水三類，依據(jù)各類廢水中污染物種類合理選擇廢水處理工藝，實(shí)現(xiàn)廢水達(dá)標(biāo)排放。

1 太陽能電池生產(chǎn)廢水排放執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)環(huán)境保護(hù)部和國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局于2013年12月27日聯(lián)合發(fā)布的《電池工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB30484-2013），該標(biāo)準(zhǔn)于2014年3月1日開始實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)對

本項(xiàng)目廢水排放執(zhí)行《電池工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB30484-2013）表2中的太陽電池新建企業(yè)廢水污染物直接排放限值，具體標(biāo)準(zhǔn)值見表1。

表1 《電池工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB30484-2013）mg/L（pH除外）

2 太陽能電池生產(chǎn)廢水產(chǎn)生情況

結(jié)合山西太陽能生產(chǎn)企業(yè)實(shí)際運(yùn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)，硅片制造廢水產(chǎn)生量為1.0m3/kW~1.2m3/kW，電池制造廢水產(chǎn)生量為0.7m3/kW ~1.0m3/kW，硅片+電池生產(chǎn)廢水產(chǎn)生量為1.7m3/kW~2.2m3/kW。

制絨與刻蝕過程酸性廢水進(jìn)入含氟廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行處理；制絨與刻蝕過程廢堿水進(jìn)入一般堿性廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行處理；制絨與刻蝕后漂洗廢水部分進(jìn)入含氟廢水處理系統(tǒng)，部分進(jìn)入一般堿性廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行處理；廢氣洗滌塔洗滌廢水進(jìn)入含氟廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。

3 太陽能電池生產(chǎn)廢水處理工藝介紹

3.1 含氟廢水處理措施

高濃度含氟廢水，氟的存在形態(tài)以F-為主。在廢水中加入氫氧化鈣，利用F-與Ca2+反應(yīng)生成難溶的CaF2沉淀，以固液分離手段從廢水中去除，從而達(dá)到除氟的目的。其反應(yīng)原理如下：

在25℃時，CaF2在水中的飽和溶解度為16.5mg/L，其中F-離子占8.03mg/L。暫不考慮處理后出水帶出的CaF2固形物，處理后出水中溶解性CaF2已無法達(dá)到現(xiàn)行的國家廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。因此需采用組合工藝來處理。

目前，主要的除氟技術(shù)有化學(xué)沉淀法、混凝沉淀法、吸附法、離子交換法、電凝聚法和反滲透法等。通?；瘜W(xué)沉淀法除氟量大，可以作為高氟廢水的第一級處理工藝，混凝法和吸附法對低氟水有較好的去除效果，可以作為末端工藝。

鋁鹽加入到廢水中后，Al3+與F-絡(luò)合生成羥基氟化鋁化合物以及鋁鹽水解中間產(chǎn)物,部分Al3+生成Al(OH)3礬花對F-的配位體交換、物理吸附、網(wǎng)捕作用而去除廢水中的氟。其反應(yīng)式可表示為:

含氟廢水選用“化學(xué)沉淀+混凝沉淀”組合除氟工藝：含氟廢水處理工藝流程圖見圖1。

圖1 含氟廢水處理工藝流程圖

含氟廢水通過以上廢水處理工藝對氟化物、CODcr、NH3-N的去除效率分別為99%、70%、20%左右。氟化物、CODcr、NH3-N處理前后的濃度分別為1500mg/L、225mg/L、10mg/L；7mg/L、70mg/L、8mg/L左右。

3.2 一般堿性廢水處理措施

一般堿性廢水中主要污染物為無機(jī)懸浮物，經(jīng)酸堿中和后，通過砂濾處理系統(tǒng)去除廢水中的懸浮物，處理后進(jìn)入出口調(diào)節(jié)池。廢水處理工藝流程圖見圖2。

圖2 一般堿性廢水處理工藝流程圖

一般堿性廢水通過以上廢水處理工藝對SS、CODcr的去除效率分別為80%、70%、左右。SS、CODcr處理前后的濃度分別為100mg/L、220mg/L；20mg/L、63mg/L左右。

3.3 有機(jī)廢水處理措施

電池生產(chǎn)行業(yè)生活污水一般匯入有機(jī)廢水處理系統(tǒng)合并處理，以增加有機(jī)廢水處理的可生化性。

有機(jī)廢水處理系統(tǒng)的處理工藝流程見圖3。

圖3 有機(jī)廢水處理系統(tǒng)工藝流程圖

有機(jī)廢水及生活污水通過以上廢水處理工藝對氟化物、CODcr、、BOD5、NH3-N、SS的去除效率分別為85%、90%、96%、80%左右。氟化物、CODcr、、BOD5、NH3-N、SS處理前后的濃度分別為420mg/L、150mg/L、40mg/L、200mg/L；62mg/L、15mg/L、1.5mg/L、40mg/L左右。

4 太陽能電池生產(chǎn)廢水處理難點(diǎn)

由于電池生產(chǎn)工藝中使用硝酸，造成生產(chǎn)廢水中硝態(tài)氮濃度比較高，而氨氮濃度相對不高，在國家環(huán)境保護(hù)部頒布實(shí)施《電池工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB30484-2013）之前，由于氨氮作為廢水總量控制指標(biāo)，大家一般比較關(guān)注氨氮，而對硝態(tài)氮的關(guān)注不夠，實(shí)際上太陽能電池廢水中總氮（硝態(tài)氮濃度高造成）的處理是個難點(diǎn)。

針對太陽能電池生產(chǎn)廢水中總氮去除，煤科集團(tuán)杭州環(huán)保研究院有限公司設(shè)計了一套廢水升級改造處理工藝，工藝流程見下圖4。該工藝進(jìn)水為以上工藝的出水，該工藝對總氮的去除效率達(dá)到95%以上，出水中總氮指標(biāo)能滿足《電池工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB30484-2013）排放標(biāo)準(zhǔn)限值要求。