CN102989717B - 一种预清洗工序中在线废水回用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及太阳能硅片预清洗工序中的一种在线废水回用方法领域。本发明将预清洗分为一洗和二洗两个阶段，其中一洗阶段通过回收水超声波清洗、回收水冲洗、清洗水超声波清洗、清洗水冲洗、1#排水沉淀过滤回收等步骤将水质较低的1#排水采用沉淀废水回用清洗工艺回收循环后用于硅片的预清洗；二洗通过清洗水超声波清洗、清洗水冲洗、2#排水过滤回收、定期分流沉淀过滤回收等步骤将水质较好的主排水通过在线过滤废水回用清洗工艺回收循环后用于硅片的预清洗，节约用水且降低了环境污染及环境处理费用，设备投资少，解决了制绒工序后硅片表面容易产生白斑不良的技术难题，取得了较高了社会、环境及经济效益。

Description

一种预清洗工序中在线废水回用方法

技术领域

本发明涉及太阳能硅片预清洗工序中在线废水回用方法领域。

背景技术

目前太阳能硅片制造工艺过程中包括依序进行的硅料准备、硅棒准备、圆棒切断、切方、平磨、滚圆、粘胶、切片、预清洗、清洗、检测分选、制绒。其中硅片切割后有大量的浆料、硅粉、二氧化硅、三氧化二铁、碳化硅、聚乙二醇、氧化铁、以及生产过程中钾、钠、铁、铝和有机物等杂质离子残留在硅片表面，这些沾附在硅片表面影响硅片成品质量的杂质统称为表层污染物。由于太阳能硅片的表面质量要求极高，直接清洗的用水量太高太过浪费，预清洗的原理就是利用自来水充分喷淋硅片表面的方式清除绝大部分表层污染物，为硅片的下一道清洗工序做好准备。本发明涉及预清洗工序是指在清洗硅片之前先对硅片进行预清洗，常规方法是自来水喷淋预清洗硅片，完成预清洗作业后的废水不予回收利用而是直接排出，该方法造成极大的环境污染和水资源的极大浪费，预清洗费用高且后期污水的环境处理费用太高。第二种常规方法将沉淀回收水与自来水混合后预清洗，具体是将排出废水通过管路排放到沉淀池内先后经沉淀、过滤工序回收处理后用于硅片的预清洗。但是采用沉淀过滤回收处理利用废水的方式存在废水处理等级较高，需投资建设高规格的沉淀过滤系统，包括沉淀池并配备相应的过滤、管路等配套设备，基建及设备投资大，沉淀过滤的技术要求高，维护成本高，废水沉淀过程中会产生大量无法过滤清除的微生物，采用经回收处理的废水对硅片进行预清洗会残留有机物，在硅片上造成新的污染源而得不到有效清洗，在制绒工序后硅片表面会产生白斑不良，降低了硅片成品率及增加了硅片缺陷处理成本。

发明内容

本发明所要解决的是提供一种预清洗工序中的在线废水回用方法，在预清洗过程中将沉淀废水回用清洗工艺和在线过滤废水回用清洗工艺相结合的方法将预清洗过程中排出的清洗用水回收利用后循环用于硅片的预清洗，有效提高清洗用水的回收率，预清洗相同数量的硅片，采用本专利方法与自来水直接喷淋预清洗的常规方法相比自来水单位用量减少约70％，废水排出量减少90％；与沉淀回收水与自来水混合后预清洗的常规方法相比，本专利方法的单位自来水用量减少约30％，废水排出量减少30％，设备投资减少约50％，尤其是制绒工序后硅片表面容易产生白斑不良的技术难题得到有效解决，硅片表面白斑不良的质量缺陷基本消失，有效提高了自来水的使用效率、极大减少了排出废水对环境的污染及废水处理成本，提高了硅片的成品合格率并降低了硅片缺陷处理成本，取得了较高了社会、环境及经济效益。

发明目的

本发明为解决上述技术问题，采用的技术方案是：

预清洗工序中在线废水回用方法是将预清洗工序依顺序分为一洗和二洗两个阶段，一洗阶段是将需进行预清洗的硅片置于1#槽内硅片进行清洗，清洗采用沉淀废水回用清洗工艺；二洗阶段是将经过一洗阶段后的硅片从1#槽内取出后置于2#槽内进行清洗，清洗采用在线过滤废水回用清洗工艺。

其中在一洗阶段中采用沉淀废水回用清洗工艺的具体工艺步骤依顺序为：

a)回收水超声波清洗，将回收水输入1#槽内直至将1#槽内的硅片完全淹没，然后启动设置在1#槽内的超声波发生器对硅片表面进行清洗，清洗时间控制在180至300秒，清洗完毕后将1#槽内的回收水立即排出1#槽内。

其中用于清洗的超声波发生器的超声清洗频率为28至40kHz，功率为1200W至1800W。

b)回收水冲洗，在步骤a)完成后立即实施本步骤，将回收水采用带压喷淋充分冲刷方式对1#槽内的硅片表面进行喷淋冲刷，喷淋冲刷时间控制在180至300秒内，在喷淋冲刷的同时将回收水立即排出1#槽。

c)清洗水超声波清洗，将清洗水取代回收水立即重复实施步骤a)，清洗完毕后将1#槽内的清洗水立即排出1#槽。

d)清洗水冲洗，将清洗水取代回收水立即重复实施步骤b)，清洗完毕后将1#槽内的清洗水立即排出1#槽内。

e)1#排水沉淀过滤回收，1#排水经污水一级处理后的回收用水成为回收水，回收水返回1#槽内循环用于一洗阶段步骤a)及步骤b)中的硅片清洗。

其中在二洗阶段中采用在线过滤废水回用清洗工艺的具体工艺步骤依顺序为：

a)清洗水超声波清洗，一洗阶段中的步骤d)清洗完毕后，立即将1#槽内全部硅片取出转移放置在2#槽内，将清洗水输入2#槽内直至将2#槽内的硅片完全淹没，然后启动设置在2#槽内的超声波发生器对硅片表面进行清洗，清洗时间控制在180至300秒，清洗完毕后将2#槽内的清洗水立即排出2#槽。

其中设置在2#槽内的超声波发生器的规格型号和技术参数与设置在1#槽内的超声波发生器相同。

b)清洗水冲洗，在本阶段步骤a)完成后立即实施本步骤，将清洗水采用带压喷淋充分冲刷方式对2#槽内的硅片表面进行喷淋冲刷，其中喷淋冲刷时间控制在180至300秒内，在喷淋冲刷的同时将清洗水立即排出2#槽。

c)2#排水过滤回收，将主排水输入过滤系统后经过滤排除杂质后回收成为过滤水，过滤水输入新液箱内和自来水混合成为清洗水。

其中过滤系统由离心泵和滤芯过滤器构成，其中滤芯过滤器采用过滤精度为30um的不锈钢滤芯过滤器，处理工作量在满足预清洗使用要求的情况下选择适用。

其中步骤c)所述的过滤水输入新液箱内和自来水混合成为清洗水是指清洗水由过滤水和自来水混合构成，其中优先采用过滤水进行二洗阶段的清洗，在过滤水的水量不能满足清洗要求的情况下加入自来水。

d)定期分流沉淀过滤回收，二洗阶段步骤c)每实施到一定程度时停止实施步骤c)，以本步骤取代步骤c)的实施，具体方式是将分流水进行污水一级处理回收后成为回收水，将回收后的回收水输入1#槽内用于一洗阶段的清洗，步骤d)实施完毕后恢复实施步骤c)；其中步骤d)中所述的二洗阶段步骤c)每实施到一定程度停止步骤c)是指每当用于排放2#排水的管道内的杂质积存到一定数量而影响滤芯过滤器的效果及效率时停止步骤c)；步骤d)实施完毕后恢复实施步骤c)是指用于排放2#排水的管道内的杂质通过步骤d)被清除，滤芯过滤器能够正常工作后恢复实施步骤c)。

本发明的有益效果：由于切割后的硅片表面沾附大量的表层污染物，预清洗的清洗用水需求量较大，本专利将预清洗过程分成一洗及二洗两个阶段，其中在一洗阶段中利用处理等级较低，设备投入较少的污水一级处理完成清洗用水的回收利用，在二洗阶段中利用过滤系统直接将2#排水回收利用，同时利用清洗水有效完成预清洗，一洗和二洗阶段中清洗用水的回收利用在保证预清洗质量的同时大幅度地节约用水，减少了环境污染的后续治理费用及硅片预清洗成本，提高了硅片成品率，取得了很高的环境效益，大幅度地节约了水资源，并取得了较高的经济效益并较大减少了后期废水的冶理成本和压力。

附图说明：

图用于实施预清洗工序中在线废水回用方法的配套管路设备系统分布及工作示意图

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细描述：

附图所示是用于实施预清洗工序中在线废水回用方法的配套管路设备系统，设备系统主要由包括1#槽、2#泵、1#阀、2#阀、A喷嘴及配套管道的一洗、包括2#槽、3#阀、3#泵、B喷嘴及配套管道的二洗、包括滤芯过滤器、1#泵及配套管道、三通球阀的过滤系统、包括初次沉淀池、泵及配套管道的沉淀系统、包括新液箱、4#阀及配套管道的新液箱。其中1#槽及2#槽的内部均设置有超声波发生器。

本专利方法依据附图所示用于实施预清洗工序中在线废水回用方法的配套管路设备系统来实现，其中在一洗阶段中采用沉淀废水回用清洗工艺的具体工艺步骤依顺序为：

a)回收水超声波清洗，操作时打开1#阀让回收水经管道流入1#槽让回收水全部淹没放置在1#槽内硅片，然后启动超声波发生器，完成清洗后打开用于排水的管道阀门后将清洗用水全部排出1#槽进入沉淀系统。

其中回收水将硅片完全淹没后起浸润软化表层污染物，弱化表层污染物与硅片表面的附着力，提高清洗效果，启动设置在1#槽上超声波发生器的作用是超声剥离硅片表层污染物，回收水在硅片表面形成水流回流将表层污染物带离硅片表面并排出1#槽后，完成将大部分表层污染物清洗带离硅片表面的作用，降低后期清洗工作量及用水量。

其中设置在1#槽内的超声波发生器更换为超声波清洗机，超声清洗频率为28至40kHz，功率为1200W至1800W。

其中在1#槽内超声波发生器更换为搅拌浆叶，通过搅拌浆叶的搅拌在水中产生的各种紊流、旋流对硅片表面的表层污染物的剥离作用来达到清洗作用。

b)回收水冲洗，操作时打开1#阀让回收水通过设置在管道上的泵将回收水通过A喷嘴以一定压力均匀喷淋在全部硅片上，硅片是竖直放置，回收水以一定单位流量和流速均匀喷淋在硅片上后直接排出1#槽,硅片上附着的硅粉、浆料等表层污染物随回收水一并带离排出1#槽。

其中带压喷淋充分冲刷是指将一定单位流量和流速的回收水喷淋在1#槽内每一个硅片侧面，其中一定单位流量和流速的回收水是指尽可能将附着在硅片表面的表层污染物冲刷脱离硅片表面，但却不会对硅片造成损伤且能立即排出而不会积存在槽内浸泡硅片。回收水的流速和流量是通过1#阀的关闭程度来调整，回收水的流速和流量越大则清洗效果越好，但前提是不能对硅片造成损伤和不能超过1#槽底部用于排水的管道的排水能力而造成水量积存。

其中采用带压喷淋充分冲刷的目的是通过大流量高流速的回收水在硅片表面快速流过而对硅片表层污染物产生的软化、剥离作用将表层污染物带离硅片表面并排出1#槽。

c)清洗水超声波清洗，操作时打开2#阀让新液箱内的清洗水经管道流入1#槽完成清洗，其中由于步骤a)及步骤b)清洗采用的是回收水，因回收水的水质差可能在硅片表面产生新增的表层污染物，在后续清洗步骤中采用清洗水清洗有利于进一步清除硅片表面的表层污染物及新增的表层污染物。

d)清洗水冲洗，操作时打开2#阀让新液箱内的清洗水取代回收水进入1#槽内立即重复实施步骤b)，清洗完毕后将1#槽内的清洗水立即排出1#槽内；

e)1#排水沉淀过滤回收，1#排水经1#槽底部的管道流入沉淀系统中的初次沉淀池，经过污水一级处理后成为回收水，回收水经管道返回1#槽内循环用于一洗阶段步骤a)及步骤b)中的硅片清洗；

其中1#排水是指实施一洗阶段步骤a)至d)过程中分步完成清洗后排出1#槽的排出水；

由于硅片表层污染物的构成主要是可沉的悬浮固体颗粒，后续清洗采用的是清洗水，沉淀系统采用进行污水一级处理的一级沉淀池(又称初次沉淀池)能有效减少悬浮固体颗粒，设备投资少且能满足预清洗的要求。同时由于污水一级处理的处理量大而加大了回收水的循环利用速度，对有机物的产生有一定的抑制作用，采用回收水预清洗的同时硅片表面新增污染物的增加数量较少。

其中初次沉淀池底部设有排污口，定期排出含有污水、污物等杂质的尾水，使得污水一级处理能顺利持续进行并保证处理的质量，尾水因量少且多为固体污物，后续环境处理压力少且费用低。

其中在上述步骤a)至d)中，上一步骤完成后立即进入下一步骤是为了确保硅片在保持湿润的状态下直接进入下一步骤，避免硅片表层污染物与硅片之间的附着力因硅片干燥而得到增强，加大后续步骤的清洗难度。

其中二洗阶段中采用在线过滤废水回用清洗工艺的具体工艺步骤依顺序为：

a)清洗水超声波清洗，操作时打开3#阀使得新液箱内的清洗水流入2#槽完成清洗，清洗完成后将清洗水排出2#槽。

b)清洗水冲洗，操作时打开3#阀使得新液箱内的清洗水通过B喷嘴带压喷淋充分冲刷2#槽内硅片完成清洗。

其中二洗阶段步骤b)中所述的带压喷淋充分冲刷是指将一定单位流量和流速的清洗水喷淋在2#槽内每一个硅片侧面，其中一定单位流量和流速的清洗水是指尽可能将附着在硅片表面的表层污染物冲刷脱离硅片表面，但却不会对硅片造成损伤且能立即排出而不会积存在槽内浸泡硅片。采用带压喷淋充分冲刷的目的是通过大流量高流速的清洗水在硅片表面快速流过而对硅片表层污染物产生的软化、剥离作用将表层污染物带离硅片表面并排出2#槽。

其中用于带压喷淋充分冲刷的清洗水与一洗阶段步骤b)中回收水的单位流量和流速相同；

c)2#排水过滤回收，操作时打开三通球阀让2#排水通过管道流入过滤系统中，流入过滤系统的2#排水是主排水；

其中过滤系统由1#泵和滤芯过滤器构成；其中由于经过一洗阶段后硅片表面的绝大部分表层污染物已被清除，2#排水较为纯净，适合采用滤芯过滤器，其中滤芯过滤器采用过滤精度为30um的不锈钢滤芯过滤器，处理工作量在满足使用要求的情况下选择适用，处理工作量为5立方米至60立方米/小时。

其中完成清洗硅片排出2#槽的清洗用水是2#排水；

其中2#排水是通过设在管道上的三通球阀进入过滤系统的，输入过滤系统的2#排水称为主排水，主排水通过离心泵打入滤芯过滤器经过滤回收成为过滤水，回收的过滤水经管道输入新液箱。

其中1#泵采用ZS型不锈钢卧式多级离心泵。

其中清洗水是进入新液箱内的自来水和过滤水的混和水，其中清洗水以过滤水为主，自来水为补充，具体是优先采用过滤水作为清洗水进行预清洗，在过滤水的水量不能满足预清洗要求的情况下将自来水加入新液箱，作为清洗水进行预清洗。为了保证新液箱内清洗水的水质，应定期对新液箱进行清洗。

d)定期分流沉淀过滤回收，二洗阶段步骤c)每实施到一定程度时，以本步骤取代步骤c)的实施，进入沉淀系统的分流水排入沉淀系统中经过污水一级处理后的回收用水是回收水，回收水返回1#槽用于完成一洗阶段中的清洗；步骤d)实施完毕后恢复实施步骤c)；

其中实施步骤a)至步骤b)产生的2#排水停止进入过滤系统而是通过三通球阀直接排入沉淀系统，进入沉淀系统的2#排水为分流水；

其中实施步骤d)是为了定期清理管道中的积存污物和污水，提高过滤系统的过滤质量及效率，因此二洗阶段步骤c)每实施到一定程度的具体工艺过程是指每当2#排水管道内的杂质积存到一定数量而影响滤芯过滤器的效果及效率时停止步骤c)，改为实施步骤d)。

其中所述的步骤d)实施完毕后恢复实施步骤c)的具体工艺过程是指用于排放2#排水的管道内的杂质通过步骤d)被清除，滤芯过滤器能够正常工作后恢复实施步骤c)，停止实施步骤d)。

其中为了保障滤芯过滤器的过滤效果，应定期对滤芯过滤器内的滤芯进行清洗和更换。

沉淀废水回用清洗工艺及在线过滤废水回用清洗工艺相结合，有效提高了预清洗工序中的废水回收率，充分满足回收水冲洗等预清洗步骤中对回收水大用量的使用要求。

Claims (7)

1.一种预清洗工序中在线废水回用方法，其特征在于：将预清洗工序依顺序分为一洗和二洗两个阶段，一洗阶段是将需进行预清洗的硅片置于1#槽内硅片进行清洗，清洗采用沉淀废水回用清洗工艺；二洗阶段是将经过一洗阶段后的硅片从1#槽内取出后置于2#槽内进行清洗，清洗采用在线过滤废水回用清洗工艺；

其中在一洗阶段中采用沉淀废水回用清洗工艺的具体工艺步骤依顺序为：

a)回收水超声波清洗，将回收水输入1#槽内直至将1#槽内的硅片完全淹没，然后启动设置在1#槽内的超声波发生器对硅片表面进行清洗，清洗时间控制在180至300秒，清洗完毕后将1#槽内的回收水立即排出1#槽内；

其中用于清洗的超声波发生器的超声清洗频率为28至40kHz，功率为1200W至1800W；

b)回收水冲洗，在步骤a完成后立即实施本步骤，将回收水采用带压喷淋充分冲刷方式对1#槽内的硅片表面进行喷淋冲刷，喷淋冲刷时间控制在180至300秒内，在喷淋冲刷的同时将回收水立即排出1#槽；

c)清洗水超声波清洗，将清洗水取代回收水立即重复实施步骤a，清洗完毕后将1#槽内的清洗水立即排出1#槽；

d)清洗水冲洗，将清洗水取代回收水立即重复实施步骤b，清洗完毕后将1#槽内的清洗水立即排出1#槽内；

e)1#排水沉淀过滤回收，1#排水经污水一级处理后的回收用水成为回收水，回收水返回1#槽内循环用于一洗阶段步骤a及步骤b中的硅片清洗。

2.根据权利要求1所述一种预清洗工序中在线废水回用方法，其特征在于，在二洗阶段中采用在线过滤废水回用清洗工艺的具体工艺步骤依顺序为：

a)清洗水超声波清洗，一洗阶段中的步骤d)清洗完毕后，立即将1#槽内全部硅片取出转移放置在2#槽内，将清洗水输入2#槽内直至将2#槽内的硅片完全淹没，然后启动设置在2#槽内的超声波发生器对硅片表面进行清洗，清洗时间控制在180至300秒，清洗完毕后将2#槽内的清洗水立即排出2#槽；

其中设置在2#槽内的超声波发生器的规格型号和技术参数与设置在1#槽内的超声波发生器相同；

b)清洗水冲洗，在本阶段步骤a)完成后立即实施本步骤，将清洗水采用带压喷淋充分冲刷方式对2#槽内的硅片表面进行喷淋冲刷，其中喷淋冲刷时间控制在180至300秒内，在喷淋冲刷的同时将清洗水立即排出2#槽；

c)2#排水过滤回收，将主排水输入过滤系统后经过滤排除杂质后回收成为过滤水，过滤水输入新液箱内和自来水混合成为清洗水；

其中过滤系统由离心泵和滤芯过滤器构成，其中滤芯过滤器采用过滤精度为30um的不锈钢滤芯过滤器，处理工作量在满足预清洗使用要求的情况下选择适用；流入过滤系统的2#排水是主排水；

d)定期分流沉淀过滤回收，二洗阶段步骤c每实施到一定程度时停止实施步骤c，以本步骤取代步骤c的实施，具体方式是将分流水进行污水一级处理回收后成为回收水，将回收后的回收水输入1#槽内用于一洗阶段的清洗，步骤d实施完毕后恢复实施步骤c；其中进入沉淀系统的2#排水为分流水。

3.根据权利要求2所述一种预清洗工序中在线废水回用方法，其特征在于，在线过滤废水回用清洗工艺的步骤c所述的过滤水输入新液箱内和自来水混合成为清洗水是指清洗水以过滤水为主，自来水为补充，具体是优先采用过滤水作为清洗水进行预清洗，在过滤水的水量不能满足预清洗要求的情况下将自来水加入新液箱，作为清洗水进行预清洗。

4.根据权利要求1所述一种预清洗工序中在线废水回用方法，其特征在于，其中一洗阶段步骤b)中所述的带压喷淋充分冲刷是指将一定单位流量和流速的回收水喷淋在1#槽内每一个硅片侧面，其中一定单位流量和流速的回收水是指尽可能将附着在硅片表面的表层污染物冲刷脱离硅片表面，但却不会对硅片造成损伤且能立即排出而不会积存在槽内浸泡硅片。

5.根据权利要求2所述一种预清洗工序中在线废水回用方法，其特征在于，其中二洗阶段步骤b中所述的带压喷淋充分冲刷是指将一定单位流量和流速的清洗水喷淋在2#槽内每一个硅片侧面，其中一定单位流量和流速的清洗水是指尽可能将附着在硅片表面的表层污染物冲刷脱离硅片表面，但却不会对硅片造成损伤且能立即排出而不会积存在槽内浸泡硅片。

6.根据权利要求2所述一种预清洗工序中在线废水回用方法，其特征在于，其中步骤d中所述的二洗阶段步骤c每实施到一定程度停止步骤c的具体工艺过程是每当用于排放2#排水的管道内的杂质积存到一定数量而影响滤芯过滤器的工作效果及效率时停止步骤c，改为实施步骤d。

7.根据权利要求2所述一种预清洗工序中在线废水回用方法，其特征在于，其中所述的二洗阶段中步骤d实施完毕后恢复实施步骤c的具体工艺过程是指用于排放2#排水的管道内的杂质通过步骤d被清除，滤芯过滤器能够正常工作后恢复实施步骤c，停止实施步骤d。