浅析太阳能电池片废水处理工艺

浅析太阳能电池片废水处理工艺

李慧娟1郭晓霞2

1、内蒙古鑫安能源咨询评估有限公司内蒙古包头014010

2、城市建设研究院内蒙古

分院内蒙古包头014010

摘要：太阳能光伏电池是一种新型的依靠太阳能进行能量转换的光电元器件，它将太阳能转换成电能，清洁无污染，具有广阔的应用前景。太阳能光伏电池作为一种清洁能源，应用前景广泛。而近年来，太阳能电池片生产技术不断进步，生产成本不断降低，转换效率不断提高，使光伏发电的应用日益普及并迅速发展，逐渐成为电力供应的重要来源。但是，太阳能电池片生产工艺产生的废水、废气处理不当的话，容易对环境造成污染，在此，本文对单晶硅生产工艺产生的废水处理工艺做详细的阐述。

关键词：太阳能电池片废水处理工艺

中图分类号：TM914.4文献标识码：A

一、引言

随着社会的发展，不可再生资源日益减少，寻求清洁可再生能源成为社会发展的必然趋势，因此，太阳能、风能、生物能产业得到快速发展。太阳能光伏电池是一种新型的依靠太阳能进行能量转换的光电元器件，它将太阳能转换成电能，清洁无污染，具有广阔的应用前景。太阳能光伏电池作为一种清洁能源，应用前景广泛。其生产废水因含有，腐蚀性强，治理困难。采用两级反应沉淀法，先添加氯化钙除氟，再加絮凝剂和助凝剂进行沉淀，在一级、二级沉淀池中分别进行沉降。结果显示，出水质量浓度降至10mg/L以下，达到《污水综合排放标准》（GB8978．1996）的一级排放标准，解决了企业废水处理问题，废水处理效果好，运行稳定，具有推广价值。

二、单晶硅太阳能电池工艺简介

太阳能电池片是一种能量转换的光电元件，它可以在太阳光的照射下，把光能转换成电能，从而实现光伏发电[1]。生产电池片的工艺比较复杂，一般要经过硅片检测、表面制绒、扩散制结、等离子刻蚀、去磷硅玻璃、镀减反射膜、丝网印刷、快速烧结和检测分装等主要步骤。

三、污水成分分析

电池片生产工艺中，单晶硅片制绒工艺是用碱（通常用氢氧化钠）腐蚀硅片表面形成金字塔形貌，过程中用氢氟酸和盐酸清洗，主要产生的废水有浓碱废水、酸碱冲洗废水；去磷硅玻璃工序用氢氟酸去除硅片表面的磷硅玻璃，会产生含氟废水。

从废水的成分来说，主要有以下三部分，含氟废水：主要包括含氢氟酸、硅类的含氟冲洗废水，无机废水主要成分为氢氟酸和SS，[H+]及氟离子浓度较高，酸碱废水中含有硅粉等悬浮物，少量的氟化物，一定量的异丙醇，因此COD、SS污染浓度高[2]。因此，设计后废水收集在两个不同的储罐和两个集水池，分别为：浓碱储罐、浓酸储罐、酸碱废水、含氟废水，废水按照浓度的不同，分开收集，做到轻污分流，节约处理成本。

四、处理工艺的建立

按照工艺的设计，废水按照浓度和成分的不同，分别收集在不同的储罐和集水池，分别为浓酸储罐、浓碱储罐、含氟冲洗废水池、酸碱废水。

浓酸储罐主要收集酸洗和去磷硅玻璃工序中氢氟酸和盐酸槽的废水，废水酸度大，氟离子含量高；浓碱储罐主要收集制绒槽的废水，有机物含量比较高（主要含异丙醇），含有硅粉等悬浮物，COD、SS污染浓度高；含氟冲洗废水池主要收集硅片出氢氟酸槽后的冲洗废水，废水水量大，含有少量的氟离子；酸碱废水池分别收集硅片出碱槽后的冲洗废水、硅片

出盐酸槽后的冲洗废水，处理工艺流程图如下：

处理过程概述：提升泵把浓酸和浓碱储罐的废水提升到一级絮凝沉淀装置，中和反应，并加入氢氧化钠，调节pH在2-4之间，加入PAC，PAM助凝剂，絮凝沉淀装置装有搅拌机和曝气管，加药过程中搅拌机常开，自流到二级絮凝沉淀装置，进行二次加药，加入氢氧化钠，并加入PAC，PAM助凝剂，调节pH在4-6之间，上清液自流到酸碱废水集水池，同酸碱废水一起提升到酸碱废水絮凝沉淀装置，酸碱废水和含氟废水加入氯化钙和少量的氢氧化钠调节pH，调节pH在8-9之间，酸碱废水、含氟废水最后经过生化处理，微生物处理能让酸碱废水出水BOD、COD稳定的达标[3]。

本工艺主要采用投加氢氧化钠和氯化钙的方式，一般厂家选用石灰投加的方式，这种情况下，投加石灰粉适合在酸性较强的场合，但溶解度低，由于生成的氟化钙沉淀包裹在氢氧化钙颗粒的表面，使之不能被充分利用，因而用量大[4]，沉淀压滤后的残渣量大，环保局回收费用比较高。

五、处理结果分析

生产废水经过处理后，表一为浓酸废水检测结果，表二为酸碱废水检测结果，处理结果显示，氟离子、COD的去处理达到百分之九十以上，处理后pH的范围7.5-8，处理后的污水统一排到公司园区管网，和其它废水混合稀释后排到市污水处理厂，污水处理达到一级排放标准，并结合公司生产实际，得出以下几点建议。

（1）为了防止浓酸浓碱腐蚀，储罐选用PP材质，并且放置基础都做了防腐处理，浓碱废水集水池也做了防腐处理，工程设计中增加了应急事故池。

（2）为了防止浓酸挥发出有害的气体，在浓酸一级絮凝沉淀装置增加了气体吸收装置，保证挥发出来的气体经水吸收后再次进入酸碱废水集水池。

（3）每个絮凝沉淀装置中都装有pH计，能够及时准确反映水质情况。

（4）加药泵选用进口高灵敏计量泵，根据水质情况，可及时调整加药量，节约处理成本。

表1浓酸废水检测结果

表2酸碱废水检测结果

生产废水经过处理后，表一为含氟废水检测结果，表二为酸碱废水检测结果，检测结果显示，达到污水处理一级排放标准。

六、结语

太阳能产业作为新兴行业，有着很大发展空间，但是在扩大生产规模的同时，会对环境造成污染，因此，生产污水能不能达标排放是我们关注的问题。通过本论文的研究，可以得出结论：生产污水经过酸碱中和、絮凝沉淀、生化处理等工艺过程，处理后的水样满足污水处理达标排放的要求。因此，此处理工艺可用于处理单晶硅太阳能电池生产污水。

参考文献：

[1]熊宇,王伯铎,蒋立荣.晶体硅太阳能电池生产的生产污水处理工艺[J].地下水. 2010(02)

[2]童浩.半导体行业含氟废水处理的研究[J].环境科学与管理.2009(07)