光伏企业生产废水处理工程实例

2013-09-23宋永莲刘国栋李杰

再生资源与循环经济 2013年3期

宋永莲，刘国栋，李杰

（安徽万联环保科技股份有限公司，安徽合肥230051）

安徽某太阳能光伏公司主要从事多、单晶硅电池片的生产，为太阳能组件提供产品，生产工序包括清洗制绒、扩散、刻蚀、清洗去磷硅玻璃、PECVD和丝网印刷等。该企业生产过程中产生的废水有清洗废水、碱性废水、酸性废水及含氟废水4种，其排放量分别为4030 m3/d，50 m3/d，40 m3/d 和 60 m3/d。废水中的主要污染物为碱、酸、氟离子及其他一些有机物。根据此废水化学成分复杂，pH值变化大，氟离子浓度高，可生化性较差的特点[1]，该公司建立一座污水处理站，对废水进行分类收集处理后，采用混凝沉淀—水解酸化—接触氧化—过滤工艺处理综合废水，工程运行一年来，对有机物和氟离子的去除效果显著，出水的COD和氟离子均达到《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）的一级排放标准。

1 设计水质、水量及排放要求

1.1 设计水量、水质

根据该公司生产规模并考虑冲击负荷，本工程设计处理水量为4200 m3·d-1。设计进水水质见表1。

表1 设计进水水质

1.2 排放要求

废水经过系统处理后达到GB8978—1996一级标准。出水水质要求见表2。

表2 出水水质要求

2 工艺流程

光伏企业生产废水处理的难点和重点是去除氟化物和调节酸碱废水的pH值，从而提高废水的可生化性去除有机污染物。目前处理的工艺主要有微电解[2]、混凝沉淀、催化氧化[3]、Fenton氧化[4]等处理工艺。本工程结合企业自身特点，采用运行管理难度低、运行稳定可靠、运行成本低的工艺方案，即根据废水特性分类收集，先预处理后再对综合废水采用混凝沉淀—水解酸化—接触氧化—过滤工艺进行处理。具体工艺流程见图1。

2.1 分类预处理

2.1.1 酸碱废水

高浓度的酸碱废水每天排放水量不大，但是处理的难点。碱性废水通过1#收集池，酸性废水通过2#收集池分别收集后，提升至pH调节池进行中和，通过中和调整了废水的pH值，提高了废水的可生化性，这样既提高了处理效果，也节约了投资。

2.1.2 含氟废水

图1 工艺流程图

高浓度的含氟废水每天排放水量不大是处理的最大难点。高浓度含氟废水经3#收集池收集后进入一级混凝池，在一级混凝池内通过投加石灰、PAC和AM等药剂进行混凝沉淀处理，并同时进行pH值调节，出水进入一级反应池进行沉淀，上清液进入综合调节池。

2.2 清洗废水

清洗废水水量最大，是处理的重点。上述酸碱废水、含氟废水经分类收集预处理后进入综合调节池，在综合调节池内与清洗废水进行均量、均质的调节后，再进入二级混凝沉淀池。在二级混凝池内通过投加石灰、PAC和PAM等药剂和酸碱调节，出水进入二级沉淀池。二级沉淀池上清液进入生化前调节池后，再进行酸碱调节和投加氮磷，提高废水的可生化性进入水解酸化池。在水解酸化池使污水中的大分子及难降解有机物发生水解作用，出水进入接触氧化池。在接触氧化池内大部分有机物被生物降解，出水自流入二沉池。出水在二沉池进行沉淀后，进入出水调节池进行均质调节并检测，若已经达到排放标准，则直接进入外排；若未达标，则通过生物炭过滤和pH值调节等处理后，达标外排。

2.3 污泥处理

含氟废水一级沉淀池、综合废水二级沉淀池以及二沉池的污泥均进入污泥浓缩池浓缩后，经压滤机干化后交有资质的单位进行处理。

3 主要构筑物及设备

收集池。3座，每座收集池有效容积均为50 m3，均内设提升泵2台。主要作用是分别收集碱性废水、酸性废水和含氟废水，对废水进行均量、均质。

pH调节池。1座3格，每格尺寸为1.5 m×1.5 m×3.0 m，HRT为3.5 h，内设搅拌机3台，提升泵2台。碱性和酸性废水在pH调节池中进行中和反应，从而调节pH值，提高可生化性。

一级混凝池。1座3格，每格尺寸为1.5 m×1.5m×3.0 m，HRT为4.0 h，内设搅拌机3台。含氟废水在池内，通过投加石灰、PAC和PAM，进行pH值调节和混凝反应，从而降低废水中的氟离子浓度。

一级沉淀池。1座，尺寸为2.8 m×2.8 m×4.0 m，表面负荷为0.32 m3·m-2·h-1，内设中心传动刮泥机1台，污泥泵2台。主要作用是去除一级混凝反应后形成的矾花，进行泥水分离。

综合调节池。1座，有效容积1600 m3，HRT为9.0 h，内设提升泵2台，空气搅拌装置1套。废水在池内经充分的混和，起到调节水量、均匀水质的目的。

二级混凝池。1座3格，尺寸为4.5 m×4.5 m×4.0 m，HRT为1.0 h，内设搅拌机3台。废水在池内通过投加石灰、PAC和PAM，进行pH值调节和混凝反应，进一步降低氟离子浓度。

二级沉淀池。1座，ø16.0 m×5.0 m，表面负荷为0.87 m3·m-2·h-1，内设中心传动刮泥机1台，污泥泵2台。主要作用是去除二级混凝反应后形成的矾花，进行泥水分离。

生化前调节池。1座，尺寸为15.0 m×10.0 m×4.0 m，HRT为2.5 h，内设提升泵2台。废水在池内经充分的混和和pH值调节，去除不利于微生物生长的污染物，提高可生化性。

水解酸化池。1座2格，每格尺寸为18.0 m×10.0 m×5.0 m，HRT 为 4.6 h，内设填料 540 m3，空气搅拌装置1套。主要作用是将难降解的大分子有机物分解为小分子有机物，提高污水的可生化性，有效去除COD和脱氮除磷。

接触氧化池。1座2格，每格尺寸为20.0 m×10.0 m×5.0 m，HRT 为 5.0 h，内设填料 600 m3，微孔曝气系统1套，配套罗茨风机3台。废水在池内经微孔曝气系统充氧，与长满生物膜的填料上，在微生物吸附、降解作用下，去除水中的有机物。

二沉池。1座，尺寸为ø16.0 m×5.0 m，表面负荷为0.87 m3·m-2·h-1，内设中心传动刮泥机1台，污泥泵2台。废水在池内进行泥水分离，活性污泥部分回流，剩余污泥排入污泥浓缩池。

出水调节池。1座，尺寸为12.0 m×10.0 m×5.0 m，HRT为3.0 h，内设提升泵2台。主要作用是对废水进行调节。如水质已达标，可直接外排；如水质未达标可回流至综合调节池或提升至生物炭过滤器进行进一步的处理。

生物炭过滤器。2套，尺寸为ø2.5 m×3.8 m，HRT为12 min，配置反冲洗泵2台。废水经过过滤器后进行深度处理，去除的有机物和色度，起最终出水把关的作用。

中和池。1座2格，每格尺寸为3.0 m×3.0 m×3.0 m，HRT为15 min。用于调节不达标废水的pH值。

排放池。1座，尺寸为10.0 m×8.0 m×4.0 m，HRT为1.6 h。用于储存达标外排的废水。

污泥浓缩池。2座，尺寸为ø6.0 m×4.5 m，内设中心传动刮泥机2台，污泥泵4台，压滤机2台。主要作用是进行污泥浓缩，减小污泥含水率。

4 调试与运行

4.1 工程调试

本工程2012年5月份建成并开始运行调试，系统采用24 h连续运行，调试期约2个月。

4.1.1 一级混凝调试

在一级混凝调试运行中，由于含氟废水中氟离子浓度远远超过设计浓度，混凝池池容过小，反应中结晶体沉淀严重，通过调节投加不同量的酸碱、石灰、PAC和PAM仍无法正常运行，为此重新进行施工改造，增大了混凝池池容。采取这一措施后，出水满足下道工序要求，系统正常运行。

4.1.2 二级混凝调试

在二级混凝调试过程中，通过调节二级混凝池搅拌机的转速和药剂投加量，得出最佳的工艺参数。经过30 d现场调试发现，在加药量分别为石灰2500 mg·L-1，PAC120 mg·L-1和 PAM15 mg·L-1的加药量情况下，废水的氟离子去除率最高，因此确定这个工况为运行工况，并根据废水浓度变化做适当调整。

4.1.3 水解酸化和接触氧化调试

污泥的培养有连续培养法和间歇培养法。针对本工程的特点，污泥培养采用连续培养的方法。水解酸化池和接触氧化池内均注入生活污水或清水，将外接干泥投加于水解酸化池和接触氧化池。然后往池内充满水，为提高初期营养物浓度，可投加一些淀粉和氮磷等，闷曝数小时，其中水解酸化池将阀门开启到最小状态。闷曝数小时之后停止曝气并沉淀换水，每天重复操作。在填料表面有灰色粘稠状物质后，每日少量进水并逐渐增大到设计水量，当接触氧化池填料上的生物膜达到1～2 mm厚时，且沉淀池的出水较清澈，可认为生物膜的培养基本结束。调试期间控制水解酸化池溶解氧DO≤0.5 mg·L-1，接触氧化池溶解氧DO≥2.0 mg·L-1。