【案例解析】某太阳能光伏废水回用工程案例

1工程概况某太阳能电力股份有限公司总部位于中国浙江省宁波市高新区，是世界著名的光伏企业之一，主要从事单多晶...



1工程概况

某太阳能电力股份有限公司总部位于中国浙江省宁波市高新区，是世界著名的光伏企业之一，主要从事单多晶硅料、单多晶片、太阳能电池、太阳能组件、太阳能控制器、太阳能逆变控制器、太阳能光伏逆变器、太阳能电站系统集成的研发、生产和销售，光伏产业链完整。在单多晶电池片生产制绒过程中会产生低浓度酸性废水（含有HCl、HF、HNO3）、碱性废水（NaOH、异丙醇、助剂）、高浓度含氟废水、碱性有机废液等。某太阳能积极响应国家节能减排号召，委托东洋环境对制绒产生的废水进行回收利用,达到减小排放量, 因酸性废水水量大污染成份少，此项目仅对酸性废水进行回用；废水总量约1100 m3/d，其中酸性废水量约为840m3/d，废水回收率≥75%；减少了排污总量又回收了纯水，为公司创造经济效益、环境效益、社会效益。分质收集的每路废水水量及水质情况如下：

表1 废水水质指标



2 工艺流程



经过多年此行业废水的研究及工程实践，摸索出一套成熟稳定的回用技术，把太阳能电池片制绒废水分质单独收集，对低浓度酸性废水单独膜法回用，回用水可分别用到对应的生产线或作为自来水制高纯水使用；目前东洋环境采用的回用理念是“先回用后处理”，把废水先进行分质分流收集，单独膜法回用，废水回收率≥75%，浓缩后的废水收集后去污水站统一处理达标排放。

2.2 某太阳能电池片废水回用工艺



工艺说明：太阳能电池片酸性废水中主要含有酸、碱、氟等，含低浓度酸性废水汇集于调节池，通过曝气搅拌，使水质水量达到均衡，通过调节PH后进入微孔过滤装置，主要是拦截较大颗粒物及胶体，然后进入连续UF系统，主要去除部分有机成份、较小悬浮物、胶体、细菌微生物等，连续UF系统具有自动运行、冲洗功能；UF透过液进入膜脱盐系统，主要是脱除水中盐份，该膜元件是根据太阳能电池片废水的特性，采用连续错流抗污染技术，少量的浓缩水中含有较高的氟离子，浓水再通入污水站进行处理达标排放；本系统的水资源系统回收率≥75%，系统脱盐率≥95%。

3 设备平面布置图



1：原水箱 2：原水泵 3：调PH加药 4：微孔过滤装置 5：连续UF装置 6:UF水箱

7：阻垢剂加药装置8：高压泵 9：错流抗污染RO系统10：回用纯水箱

4 主要设备或构件

4.1 微孔过滤装置：

系统设置了1台直径为Φ500过滤精度为5um的过滤器，单台产水量为45.0m3/h。目的是防止颗料物进入UF系统，以利于保护系统稳定运行。

4.2 连续UF装置：

UF膜分离技术是一种广泛应用于溶液和固体物质分离、浓缩和提纯的分离技术。它利用具有选择透过能力的薄膜做分离介质，膜壁密布微孔，原液在一定压力下通过膜的一侧，溶剂及小分子溶质透过膜壁为滤出液，而较大分子的溶质被膜截留，从而达到物质分离及浓缩的目的。膜分离过程为动态过滤过程，大分子溶质、固形物被膜壁阻隔，随浓缩液流出膜组件，膜不易被堵塞，可连续长期使用。过滤过程可在常温、低压下运行，无相态变化，高效节能。

本系统采用超滤系统作为反渗透的预处理。超滤膜分离装置具有占地面积小、出水水质好、自动化程高等特点。超滤膜采用材质为PVDF的中空纤维，其表面活化层致密，支撑层为海绵状网络结构，故耐压、抗污染、使用寿命长，且能长期保证产水水质，对胶体、悬浮颗粒及高分子物质具有良好的分离能力，在本系统中超滤主要是去除水中的悬浮物、胶体、细菌以及大分子有机物。

超滤系统采用错流过滤、频繁反洗的全自动连续运行方式。本系统分为1套装置。设计产水量34.0m3/h/套。每套装置运行情况为：运行30分钟，反冲洗30～60秒。系统采用PLC控制。化学清洗频率2～3个月，超滤系统和反渗透共用纯水系统中的一套化学清洗系统。

本系统配置超滤膜元件为20支2860规格的膜元件，设计产水量：34.0m3/h/套，SDI≤2。

4.3 错流抗污染RO装置：

它是整个系统的心脏部分，经反渗透处理后的水，能去除绝大部分无机盐、有机物、微生物、细菌以及氟离子。设计的合理与否直接关系到项目投资费用，整个系统运行经济效益，使用寿命，操作可靠简便性。

膜组件选用代表当今国际最高水准的美国DOW化学FILMTECTM公司提供的芳香聚酰胺复合膜，该组件由三层薄膜复合，表面层为芳香聚酰胺材质，厚度为2000埃，并由一层微孔聚砜层支撑，可承受高压力，对机械张力及化学侵蚀具有较好抵抗性，该组件具有较大的膜面积365平方英尺，较大的产水量，对NaF、NaCl、CaCl2、MgCl2具有99%的脱盐率；反渗透是最精密的膜法液体分离技术，它能阻档所有溶解性盐及分子量大于100的有机物，但允许水分子透过，回用水含盐率满足回用要求。每套一级反渗透装配置28根抗污染型进口反渗透膜组件。操作压力约1.2～1.6Mpa，产水量≥26.5m3/h，脱盐率≥95%以上。

5 本系统设施的特征

在工艺设计、设备选型方面力求做到技术先进、工艺可靠、设备美观、性能优越、占地面积小、操作简单与维护方便。

本系统采用可编程逻辑控制器(PLC)完成电气和仪表部分的全自动控制，同时可显示工艺过程中的主要监测指标以及系统运行状态，对重要参数如流量、电导率、pH值、压力等设有在线检测仪表，并设定有超限报警功能。

6 设施运行监测结果

设备于2011年10月底开始调试，2011年11月底达到稳定运行，实际运行回用效果见表2。

表2  太阳能电池废水回用的运行数据



    7 技术经济指标及效益分析

    电费按0.80元/（kW·h）计，费用为0.88元/m3；药剂费为0.1元/m3（调PH 5mg/l,阻垢剂3mg/l）；更换配件及维护费用0.6元/m3；人工费用0.1元/m3,综合折旧费（设备折旧按10a、土建按20a计算）0.25元/m3,处理的成本为1.93元/m3。

废水回用系统每年（按330天计）可回收纯水为207900m3,回收的水质较好，每年减排了207900 m3废水，回用后废水量大大减小，有效的节省了土建的投资及占地面积，有效利用了水资源；最终确保出水水质达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）排放要求。

   8 总结

1）根据浓度及污染物分质分流收集，选择单独回用是太阳能电池片废水高效回用的前提条件。

2）“先回用后处理”的回用理念是较先进的，避免投加的药剂造成二次污  染。

3）采用连续错流抗污染回用太阳能电池片废水需做好预处理及膜的选择很关键，连续错流抗污染是稳定、高效的回用方式，回收率≥75%，回收的纯水水质好，可回用制取高纯水。

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