太阳能硅晶片生产行业环保验收监测——以江西某半导体新材料有限公司多晶硅项目一期工程为例<br/>

太阳能硅晶片生产行业环保验收监测——以江西某半导体新材料有限公司多晶硅项目一期工程为例

2013-08-30徐洁张健

江西化工 2013年3期

徐洁张健

(江西省环境监测中心站，江西南昌 330029)

前言

随着社会经济的不断发展，能源消费持续增长，资源的短缺使得人类不得不开发新型能源，其中多晶硅材料作为太阳能电池等产品的主要原料，是发展新能源产业的重要基石。“十一五”期间江西着力发展光伏行业，大规模建设了一批多晶硅片生产基地。近2年来，江西省已陆续竣工并投入试运行几家大型光伏企业，这些项目正式运营前都必须进行建设项目竣工环保验收监测。太阳能硅晶片项目环保验收监测是对其环境护施建设、管理、运行及其效果和污染物排放情况进行全面的检查与测试。太阳能硅晶片项目目前在我国属于一种新型能源行业，暂无具体的环保验收监测行业标准及技术规范，本文依据国家相关法律法规标准以及已完成(实施)此类项目的经验，将太阳能硅晶片项目验收监测工作中应重点考虑的问题总结出来并加以探讨。

1 项目基本情况

江西某半导体新材料有限公司总部是一家注册上市公司，公司位于江西省景德镇市高新开发区内，目前已建成1500t/a多晶硅生产线一条，项目主要由工艺装置、配套辅助装置、公用工程、生活及办公设施五大部分组成;工艺装置主要包括三氯氢硅车间、氯硅烷提纯车间、多晶硅车间、氢气制备及净化车间、工艺废料处理车间、多晶硅整理车间等。项目于2008年4月完成环评，2008年5月29日省环保厅予以批复，2010年5月正式投入试生产。

验收监测评价标准是监测方案和报告编制中确定的重点内容，太阳能硅晶片项目实施时应充分考虑执行标准和参考标准的确定，即为项目环保验收提供准绳，又为日常监督管理提供依据。太阳能硅晶片项目主要环境影响因素是生产废水、废气和危险废弃物，废水和废气中含有有毒有害化学成份。承担此类项目验收监测的人员应将考核重点放在废水、废气监测和危险废物检查上。

2 验收监测评价标准的选用

2.1 选用原则

执行标准作为判定建设项目能否达标排放的标准，是通过环保设施竣工验收的依据，主要以进行环境影响评价时采用的各种标准和《环境影响评价报告书(表)》及其批复的要求为依据，环保主管部门批复中特殊限值要求应特别注意［1］。根据国家和地方对环境保护的新要求，经负责验收的环境保护行政主管部门批准，验收监测时现行的国家或地方标准也可作为执行标准［1］。对新颁布的国家或地方标准中规定的污染因子排放标准值以及环境量标准值、环保设施的设计指标等作为参照标准同时列出，为环境保护行政主管部门进行日常监督管理及企业污染防治整改提供判定标准，但一般不作为竣工验收的依据。

2.2 太阳能硅晶片项目评价标准

以项目《环境影响评价报告书》及其批复要求为依据，确定江西某半导体新材料有限公司多晶硅项目环保验收监测废水、废气排放执行标准(见表1)。

表1 评价标准一览表

生活污水pH、CODCr、BOD5、SS、动植物油、NH3－N、阴离子洗涤剂、Cl－污水综合排放标准GB8978－1996 表4中三级环评及批复(污水处理厂接管标准)工艺废气、废气洗涤塔尾气颗粒物、HCl、氟化物、NOx大气污染物综合排放标准GB16297－1996 表2中二级环评及批复无组织排放废气氯化氢、氯气、氟化物、SO2、NOx大气污染物综合排放标准GB16297－1996 相应的限值环评及批复氟化物、SO2、NOx居住环境敏感点无组织排放废气环境空气质量标准GB3095－1996 二级标准环评及批复氯化氢、氯气工业企业设计卫生标准TJ36－79 最高容许浓度环评

3 硅晶片项目污水处理设施

3.1 污水种类和来源

硅晶片项目产生的污水主要来源除尘洗涤、尾气淋洗、硅芯酸洗水洗、化验室及车间地面冲洗废水。生产中除尘、洗涤、尾气淋洗废水经蒸发浓缩结晶处理后，结晶产物(固废)综合利用。生产中硅芯酸洗、水洗、化验室及车间地面冲洗废水进入厂废水处理站处理。江西某半导体新材料有限公司多晶硅项目主要废水为生产废水和生活废水，废水量624 t/d。

3.2 污水处理设施及环保要求

硅晶片项目产生的废水属于含氟工业废水，主要含 pH、CODCr、BOD5、SS、石油类、氟化物、Cl－，其中氟离子、氯离子浓度较高，其中氟化物毒性很强，对环境危害很大。目前工业上含氟废水通常采用化学沉淀法、絮凝沉淀法及吸附法这三种处理工艺。

江西某半导体新材料有限公司多晶硅项目生产含氟废水的处理采用化学沉淀、絮凝沉淀及过滤相结合的处理工艺。该公司建成2套废水处理装置，一套综合生产废水处理装置，另一套为含氟废水处理装置，生产废水处理装置也是采用化学沉淀、絮凝沉淀及过滤相结合的处理工艺，综合生产废水处理装置处理规模比含氟废水处理装置规模更大。经现场监测厂区出水总排口中 BOD5、CODcr、SS、动植物油、NH3－ N、阴离子洗涤剂、氟化物排放浓度日均值和pH值均符合《污水综合排放标准》(GB 8978－1996)一级标准要求，Cl－监测结果比处理前有明显降低，CODcr排放总量达到批复要求。

4 硅晶片项目废气处理设施

4.1 废气种类和来源

太阳能硅晶片项目废气主要为工艺废气、废气洗涤塔尾气，分别来源于硅尘除尘系统废气、氯化氢废气、干除尘、精馏塔、还原炉废气、后整理破碎含尘废气。

4.2 废气处理设施及环保要求

太阳能硅晶片生产工序中硅粉投料含尘废气主要是输送硅粉的氮气，经布袋除尘回收硅粉，然后由15m高排气筒排入大气，主要污染物为硅尘;氯气输送管道的废气以及氯气缓冲罐安全阀泄放的氯气通过碱洗池及碱泵等洗涤系统处理后无组织排放，主要污染物为氯气;三氯氢硅合成系统中反应过量的氯化氢废气被送入两级管壳式石墨斜片降膜吸收器的顶部，与送入的稀盐酸混合，从管侧自上而下流过，废气中的大部分氯化氢被稀盐酸吸收，处理后氯化氢尾气由20m高排气筒排空，主要污染物为HCl气体;三氯氢硅提纯工序干除尘及洗涤、各精馏塔顶排放的含氯硅烷、氮气的废气，以及含氯硅烷、氢气、氮气、氯化氢的多晶硅还原炉置换吹扫气和多晶硅还原炉事故排放气，被送进尾气洗涤塔，用l0%石灰水洗涤，废气中的氯硅烷(以Si-HCl3为主)和氯化氢与石灰水中的CaO发生反应而被除去(主要生成CaSiO3、CaCl2)，产生的废液送蒸发浓缩工序处理。废气经液封罐，再由30m高排气筒放空;主要污染物为氯硅烷、HCl气体。多晶硅整理工序硅棒、硅芯酸洗槽产生尾气，该废气主要有空气、水、大量NOx、微量HF，进入多晶硅酸洗尾气处理系统处理，尾气处理系统采用碱液洗涤塔，经处理后由15m高排气筒排空，主要污染物为氟化物、NOx;多晶硅后整理工序破碎多晶硅棒，产生含尘废气，采用布袋除尘器处理，处理后的尾气由15 m高排气筒排空，主要污染物为硅尘颗粒物。经现场监测整个厂区工艺废气、尾气颗粒物、HCl、氟化物、氮氧化物的排放浓度及排放速率均达到《大气污染物综合排放标准》(GB 16297－1996)二级标准要求。

江西某半导体新材料有限公司多晶硅项目无组织排放情况∶该项目在生产工艺过程中以及原料贮存场所会产生一些易挥发气体，主要污染成分氯化氢、氯气、氟化物、SO2、NOx。通过现场监测结果可知无组织排放废气氟化物、二氧化硫、氮氧化物的排放浓度达到《大气污染物综合排放标准》(GB 16297－1996)相应的限值要求，氯化氢、氯气的排放浓度的日均值达到《工业企业设计卫生标准》(TJ 36－79)中浓度要求。项目周围300处居住敏感点各污染因子排放浓度达到《环境空气质量标准》(GB 3095－1996)中的二级标准。

5 固体废弃物处置措施检查

5.1 固体废弃物来源及种类

本项目固废主要是废硅粉，三氯氢硅精馏残渣，除尘洗液及精馏尾气处理废液，酸洗废液、废水处理站污泥，水电解工序产生的废脱氧催化剂及废吸附剂，生活垃圾。其中三氯氢硅精馏残渣属危废，编号HW11;后整理工序酸洗废液属危废，编号HW17。

5.2 固体废弃物处置措施检查情况

废硅粉送回供货商提纯;三氯氢硅精馏残渣送入废物处理车间残液收集槽中，然后用氮气将液体压出，灌注石灰水到残液中，通过不停地搅拌，废液中的氯硅烷与CaO发生反应而被转化成无害的物质(生成主要物质为CaSiO3、CaCl2);精馏工序尾气处理后，产生的废液与预处理后的精馏残渣、除尘洗液一并，再经蒸发浓缩结晶处理，处理后的固废送带棚临时堆场堆存，定期外售综合利用(有相关协议);后整理工序酸洗废液由废物处理车间回收利用;废水处理站污泥送垃圾填埋场处理;水电解工序产生的废脱氧催化剂及废吸附剂由供货商回收再利用(有相关协议);生活垃圾由环卫部门收集进行集中处理。

6 验收存在问题及对策

6.1 时效性难以保障

根据相关规范性文件及环评批复的要求，新、扩、改建建设项目必须在试生产3个月内完成环保验收，验收监测期间工况稳定、生产负荷达75%以上、环境保护设施运行正常［2－3］。主观、客观原因皆有∶思想不重视、验收程序不清、环保设施不能同步到位、环保技术人员匮乏以及在有关文件资料提供不完全等主观因素;工况条件、天气状况不能规定时间现场监测等客观因素。建议项目建设单位在申请验收时应配合验收单位提供详尽材料，主动向环保部门汇报项目存在的问题以保证项目能够及时、顺利地通过环保验收。

6.2 监测现场问题

6.2.1 水量问题

江西某半导体新材料有限公司多晶硅项目在现场监测时遇到含氟废水处理装置水量难以监测，主要原因含氟生产废水为间歇性生产排放，这就需要对生产工艺非常了解的情况下选择好采样时间，这样的监测数据才能真正反应出其真实的废水处理效果。

6.2.2 废水氯离子浓度对COD分析影响问题

根据对现场废水采样回来进行实验室分析，废水中氯离子浓度很高，综合性生产废水处理站进口氯离子浓度平均约为120000mg/l，经处理后废水处理站出口氯离子浓度平均约为80000mg/l，高浓度氯离子严重干扰了对COD的分析，常规高锰酸钾方法不能准确得出COD的真实数据，从而也影响了BOD的分析。故建议多晶硅生产行业在废水处理站设计中应考虑去除氯离子的处理工艺，这样才能通过准确监测数据判断废水处理效果。由于生产冷却水和生活污水经管道收集后与废水处理站出水统一流至厂区总排口，故总排口氯离子浓度已降低至COD分析标准的氯离子含量范围内，故厂区总排COD浓度可以准确得出。