某太陽能電力股份有限公司總部位于中國浙江省寧波市高新區(qū),是世界著名的光伏企業(yè)之一,主要從事單多晶硅料、單多晶片、太陽能電池、太陽能組件、太陽能控制器、太陽能逆變控制器、太陽能光伏逆變器、太陽能電站系統(tǒng)集成的研發(fā)、生產和銷售,光伏產業(yè)鏈完整。在單多晶電池片生產制絨過程中會產生低濃度酸性廢水(含有HCl、HF、HNO3)、堿性廢水(NaOH、異丙醇、助劑)、高濃度含氟廢水、堿性有機廢液等。
1 工藝流程
“東洋環(huán)境”對太陽能電池片制絨廢水的回用理念(如圖1)
把太陽能電池片制絨廢水分質單獨收集,對低濃度酸性廢水單獨膜法回用,回用水可分別用到對應的生產線或作為自來水制高純水使用;
回用理念是“先回用后處理”,把廢水先進行分質分流收集,單獨膜法回用,廢水回收率≥75%,濃縮后的廢水收集后去污水站統(tǒng)一處理達標排放。
2 某太陽能電池片廢水回用工藝
工藝說明:太陽能電池片酸性廢水中主要含有酸、堿、氟等,含低濃度酸性廢水匯集于調節(jié)池,通過曝氣攪拌,使水質水量達到均衡,通過調節(jié)PH后進入微孔過濾裝置,主要是攔截較大顆粒物及膠體,然后進入連續(xù)UF系統(tǒng),主要去除部分有機成份、較小懸浮物、膠體、細菌微生物等,連續(xù)UF系統(tǒng)具有自動運行、沖洗功能;UF透過液進入膜脫鹽系統(tǒng),主要是脫除水中鹽份,該膜元件是根據太陽能電池片廢水的特性,采用連續(xù)錯流抗污染技術,少量的濃縮水中含有較高的氟離子,濃水再通入污水站進行處理達標排放;本系統(tǒng)的水資源系統(tǒng)回收率≥75%,系統(tǒng)脫鹽率≥95%。
3 主要設備或構件
3.1 微孔過濾裝置:
系統(tǒng)設置了1臺直徑為Φ500過濾精度為5um的過濾器,單臺產水量為45.0m3/h。目的是防止顆料物進入UF系統(tǒng),以利于保護系統(tǒng)穩(wěn)定運行。
3.2 連續(xù)UF裝置:
UF膜分離技術是一種廣泛應用于溶液和固體物質分離、濃縮和提純的分離技術。它利用具有選擇透過能力的薄膜做分離介質,膜壁密布微孔,原液在一定壓力下通過膜的一側,溶劑及小分子溶質透過膜壁為濾出液,而較大分子的溶質被膜截留,從而達到物質分離及濃縮的目的。膜分離過程為動態(tài)過濾過程,大分子溶質、固形物被膜壁阻隔,隨濃縮液流出膜組件,膜不易被堵塞,可連續(xù)長期使用。過濾過程可在常溫、低壓下運行,無相態(tài)變化,高效節(jié)能。
本系統(tǒng)采用超濾系統(tǒng)作為反滲透的預處理。超濾膜分離裝置具有占地面積小、出水水質好、自動化程高等特點。超濾膜采用材質為PVDF的中空纖維,其表面活化層致密,支撐層為海綿狀網絡結構,故耐壓、抗污染、使用壽命長,且能長期保證產水水質,對膠體、懸浮顆粒及高分子物質具有良好的分離能力,在本系統(tǒng)中超濾主要是去除水中的懸浮物、膠體、細菌以及大分子有機物。
超濾系統(tǒng)采用錯流過濾、頻繁反洗的全自動連續(xù)運行方式。本系統(tǒng)分為1套裝置。設計產水量34.0m3/h/套。每套裝置運行情況為:運行30分鐘,反沖洗30~60秒。系統(tǒng)采用PLC控制?;瘜W清洗頻率2~3個月,超濾系統(tǒng)和反滲透共用純水系統(tǒng)中的一套化學清洗系統(tǒng)。
本系統(tǒng)配置超濾膜元件為20支2860規(guī)格的膜元件,設計產水量:34.0m3/h/套,SDI≤2。
3.3 錯流抗污染RO裝置:
它是整個系統(tǒng)的心臟部分,經反滲透處理后的水,能去除絕大部分無機鹽、有機物、微生物、細菌以及氟離子。設計的合理與否直接關系到項目投資費用,整個系統(tǒng)運行經濟效益,使用壽命,操作可靠簡便性。
膜組件選用代表當今國際最高水準的美國DOW化學FILMTECTM公司提供的芳香聚酰胺復合膜,該組件由三層薄膜復合,表面層為芳香聚酰胺材質,厚度為2000埃,并由一層微孔聚砜層支撐,可承受高壓力,對機械張力及化學侵蝕具有較好抵抗性,該組件具有較大的膜面積365平方英尺,較大的產水量,對NaF、NaCl、CaCl2、MgCl2具有99%的脫鹽率;反滲透是最精密的膜法液體分離技術,它能阻檔所有溶解性鹽及分子量大于100的有機物,但允許水分子透過,回用水含鹽率滿足回用要求。每套一級反滲透裝配置28根抗污染型進口反滲透膜組件。操作壓力約1.2~1.6Mpa,產水量≥26.5m3/h,脫鹽率≥95%以上。
4 本系統(tǒng)設施的特征
在工藝設計、設備選型方面力求做到技術先進、工藝可靠、設備美觀、性能優(yōu)越、占地面積小、操作簡單與維護方便。
本系統(tǒng)采用可編程邏輯控制器(PLC)完成電氣和儀表部分的全自動控制,同時可顯示工藝過程中的主要監(jiān)測指標以及系統(tǒng)運行狀態(tài),對重要參數如流量、電導率、pH值、壓力等設有在線檢測儀表,并設定有超限報警功能。
5 設施運行監(jiān)測結果
6 技術經濟指標及效益分析
電費按0.80元/(kW·h)計,費用為0.88元/m3;藥劑費為0.1元/m3(調PH 5mg/l,阻垢劑 3mg/l);更換配件及維護費用0.6元/m3;人工費用0.1元/m3,綜合折舊費(設備折舊按10a、土建按20a計算)0.25元/m3,處理的成本為1.93元/m3。
廢水回用系統(tǒng)每年(按330天計)可回收純水為207900m3,回收的水質較好,每年減排了207900 m3廢水,回用后廢水量大大減小,有效的節(jié)省了土建的投資及占地面積,有效利用了水資源;最終確保出水水質達到《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)排放要求。
7總結
1)根據濃度及污染物分質分流收集,選擇單獨回用是太陽能電池片廢水高效回用的前提條件。
2)“先回用后處理”的回用理念是較先進的,避免投加的藥劑造成二次污染。
3)采用連續(xù)錯流抗污染回用太陽能電池片廢水需做好預處理及膜的選擇很關鍵,連續(xù)錯流抗污染是穩(wěn)定、高效的回用方式,回收率≥75%,回收的純水水質好,可回用制取高純水。