太阳能电池生产废水处理工艺探讨

汪智飞

（山西晋环科源环境资源科技有限公司山西太原030024）

太阳能电池生产废水处理工艺探讨

汪智飞

（山西晋环科源环境资源科技有限公司山西太原030024）

结合山西太阳能生产企业生产废水处理工艺情况，通过对太阳能电池生产废水产生情况、生产废水处理工艺的探讨，实现太阳能电池生产废水达标排放。

太阳能电池；含氟废水；一般碱性废水；有机废水

根据太阳能电池生产工艺及原辅材料使用情况分析，太阳能电池生产废水按照废水中主要污染因子分为含氟废水、一般碱性废水、有机废水三类，依据各类废水中污染物种类合理选择废水处理工艺，实现废水达标排放。

1 太阳能电池生产废水排放执行标准

根据环境保护部和国家质量监督检验检疫总局于2013年12月27日联合发布的《电池工业污染物排放标准》（GB30484-2013），该标准于2014年3月1日开始实施。该标准对

本项目废水排放执行《电池工业污染物排放标准》（GB30484-2013）表2中的太阳电池新建企业废水污染物直接排放限值，具体标准值见表1。

表1 《电池工业污染物排放标准》（GB30484-2013）mg/L（pH除外）

2 太阳能电池生产废水产生情况

结合山西太阳能生产企业实际运行监测数据，硅片制造废水产生量为1.0m3/kW~1.2m3/kW，电池制造废水产生量为0.7m3/kW ~1.0m3/kW，硅片+电池生产废水产生量为1.7m3/kW~2.2m3/kW。

制绒与刻蚀过程酸性废水进入含氟废水处理系统进行处理；制绒与刻蚀过程废碱水进入一般碱性废水处理系统进行处理；制绒与刻蚀后漂洗废水部分进入含氟废水处理系统，部分进入一般碱性废水处理系统进行处理；废气洗涤塔洗涤废水进入含氟废水处理系统进行处理。

3 太阳能电池生产废水处理工艺介绍

3.1 含氟废水处理措施

高浓度含氟废水，氟的存在形态以F-为主。在废水中加入氢氧化钙，利用F-与Ca2+反应生成难溶的CaF2沉淀，以固液分离手段从废水中去除，从而达到除氟的目的。其反应原理如下：

在25℃时，CaF2在水中的饱和溶解度为16.5mg/L，其中F-离子占8.03mg/L。暂不考虑处理后出水带出的CaF2固形物，处理后出水中溶解性CaF2已无法达到现行的国家废水排放标准。因此需采用组合工艺来处理。

目前，主要的除氟技术有化学沉淀法、混凝沉淀法、吸附法、离子交换法、电凝聚法和反渗透法等。通常化学沉淀法除氟量大，可以作为高氟废水的第一级处理工艺，混凝法和吸附法对低氟水有较好的去除效果，可以作为末端工艺。

铝盐加入到废水中后，Al3+与F-络合生成羟基氟化铝化合物以及铝盐水解中间产物,部分Al3+生成Al(OH)3矾花对F-的配位体交换、物理吸附、网捕作用而去除废水中的氟。其反应式可表示为:

含氟废水选用“化学沉淀+混凝沉淀”组合除氟工艺：含氟废水处理工艺流程图见图1。

图1 含氟废水处理工艺流程图

含氟废水通过以上废水处理工艺对氟化物、CODcr、NH3-N的去除效率分别为99%、70%、20%左右。氟化物、CODcr、NH3-N处理前后的浓度分别为1500mg/L、225mg/L、10mg/L；7mg/L、70mg/L、8mg/L左右。

3.2 一般碱性废水处理措施

一般碱性废水中主要污染物为无机悬浮物，经酸碱中和后，通过砂滤处理系统去除废水中的悬浮物，处理后进入出口调节池。废水处理工艺流程图见图2。

图2 一般碱性废水处理工艺流程图

一般碱性废水通过以上废水处理工艺对SS、CODcr的去除效率分别为80%、70%、左右。SS、CODcr处理前后的浓度分别为100mg/L、220mg/L；20mg/L、63mg/L左右。

3.3 有机废水处理措施

电池生产行业生活污水一般汇入有机废水处理系统合并处理，以增加有机废水处理的可生化性。

有机废水处理系统的处理工艺流程见图3。

图3 有机废水处理系统工艺流程图

有机废水及生活污水通过以上废水处理工艺对氟化物、CODcr、、BOD5、NH3-N、SS的去除效率分别为85%、90%、96%、80%左右。氟化物、CODcr、、BOD5、NH3-N、SS处理前后的浓度分别为420mg/L、150mg/L、40mg/L、200mg/L；62mg/L、15mg/L、1.5mg/L、40mg/L左右。

4 太阳能电池生产废水处理难点

由于电池生产工艺中使用硝酸，造成生产废水中硝态氮浓度比较高，而氨氮浓度相对不高，在国家环境保护部颁布实施《电池工业污染物排放标准》（GB30484-2013）之前，由于氨氮作为废水总量控制指标，大家一般比较关注氨氮，而对硝态氮的关注不够，实际上太阳能电池废水中总氮（硝态氮浓度高造成）的处理是个难点。

针对太阳能电池生产废水中总氮去除，煤科集团杭州环保研究院有限公司设计了一套废水升级改造处理工艺，工艺流程见下图4。该工艺进水为以上工艺的出水，该工艺对总氮的去除效率达到95%以上，出水中总氮指标能满足《电池工业污染物排放标准》（GB30484-2013）排放标准限值要求。