CN106186555A - 一种光伏面板洗涤废水的原位处理装置及处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种光伏面板洗涤废水的原位处理装置及处理方法,属于光伏面板清洗技术领域,处理装置包括废水收集系统、多级沉砂系统、电催化氧化处理系统、人工湿地处理系统及废水回用系统,所述多级沉砂系统设置在废水收集系统上,所述废水收集系统、电催化氧化处理系统、人工湿地处理系统和废水回用系统依次连接;处理方法包括步骤1)太阳能面板清洗及废水收集;2)电催化氧化反应;3)人工湿地处理;4)废水回用。本发明采用集成化组合工艺,具有处理光伏面板洗涤废水效果好、操作和管理方便,易于维护,运行成本低的优点。

Description

一种光伏面板洗涤废水的原位处理装置及处理方法
技术领域
本发明涉及一种光伏面板洗涤废水的原位处理装置及处理方法,属于光伏面板清洗技术领域。
背景技术
近几年来,我国的光伏发电产业发展迅速,光伏电站光伏面板一般采用晶硅材料,光电转化效率低,灰尘和积垢会使发电效率更低。由于现在国内外对提高太阳能电池材料光电转化效率还处于研究阶段,目前提高光伏电站的发电效率的有效方法就是定期对太阳能面板进行有效清洁。
目前,国内外对光伏面板的典型的清洁方式有人工配高压水枪清洗、片上机器人清洁、太阳能板自清洁、电帘除尘以及车载移动式清洗机。其中以车载移动式清洗机使用最为广泛,该清洗方式具有车载通行方便,节约用水以及有效清洗浮尘和积垢等优点。而该种清洗方式的弊端是会产生大量的含有清洗液的洗涤废水,按照太阳能面板的清洗频率来说:南方较湿润地区的清洗频率一般为3-5月清洗一次,西北等较干燥地区清洗频率一般每月清洗一次。按照冲洗面板的用水定额2.0-3.0L/m2·次,则每次清洗太阳能面板将产生大量的洗涤废水。该洗涤废水若不经处理,直接全部排入环境中,势必对该区域的生态环境产生严重恶劣的影响。
光伏面板洗涤剂废水中主要含有阴离子表面活性剂、泥沙,BOD/COD低,可生化性较差。目前洗涤剂废水的处理方法主要有泡沫分离法、吸附法、混凝法、膜分离法、催化氧化法,生物法等。这些处理方法普遍需要相应的处理设备,占地面积大,运行管理费用高。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题,本发明提供一种光伏面板洗涤废水的原位处理装置及处理方法,装置结构简单,成本低,使用方便。
为了实现上述目的,本发明采用的一种光伏面板洗涤废水的原位处理装置,包括废水收集系统、多级沉砂系统、电催化氧化处理系统、人工湿地处理系统及废水回用系统,所述多级沉砂系统设置在废水收集系统上,所述废水收集系统、电催化氧化处理系统、人工湿地处理系统和废水回用系统依次连接;
所述废水收集系统包括设置在太阳能面板一侧的若干废水收集边沟、与多个废水收集边沟连接的废水收集主沟;
所述多级沉砂系统包括分别设置在废水收集边沟、废水收集主沟上的若干沉砂池;
所述电催化氧化处理系统包括反应池,反应池内设有多组串联的电催化氧化反应器,每组电催化氧化反应器设置多组电极,各电极分别通过电流控制器与太阳能面板电连接;
所述废水回用系统包括回用水池,回用水池内设有吸水管,吸水管上设有紫外消毒器,所述吸水管的上端为清洗车的吸水口,所述紫外消毒器通过电流控制器与太阳能面板电连接。
作为改进,在废水收集边沟、废水收集主沟上,每间隔100-300m设置一座沉砂池,沉砂池采用线上型或线外型,沉砂池的长×宽×高=(0.3-2.0)m×(0.3-2.0)m×(0.3-2.0)m。
作为改进,所述废水收集边沟的尺寸采用B×H=(0.3-0.8) m×(0.5-1.0) m。
作为改进,反应池由2-3组电催化氧化反应器串联而成,每组反应器设置多组电极,电极间距为1.5-2.5 cm,电流密度为1-10 mA/cm2,反应时间为20-60 min。
作为改进,所述人工湿地处理系统包括狭长型人工湿地,人工湿地采用水平潜流型人工湿地或垂直潜流型人工湿地,人工湿地的级数为2-10级。
作为改进,人工湿地包括进水区、处理区和出水区,所述进水区和出水区采用粒径为20-60mm 的砾石,处理区采用粒径为10-30mm的碎石。
作为改进,还包括设置在废水收集主沟末端的雨水系统,所述雨水系统与废水收集主沟连接且连接处设有液位控制系统,所述废水收集主沟上设有电动阀门二,雨水系统与废水收集主沟间设有电动阀门一。
另外,本发明还提供了一种上述任一项所述光伏面板洗涤废水的处理方法,具体包括以下步骤:
1)太阳能面板清洗及废水收集:太阳能面板清洗时产生的洗涤剂废水通过重力流经废水收集边沟,再沿废水收集边沟流入废水收集主沟;
2)电催化氧化反应:洗涤剂废水进入电催化氧化池内进行处理,电流密度为1-10 mA/cm2,反应时间为15-60 min,电极间距为1.5-2.5 cm,电源采用光伏区太阳能面板产生的直流电,通过电流控制器控制电流大小,进而对洗涤废水进行预氧化处理;
3)人工湿地处理:经电催化氧化反应预处理后的废水再流入人工湿地处理系统进行土壤-植物-微生物的处理;
4)废水回用:经人工湿地处理后的废水,水质达到回用标准后,流入回用水池内进行回用。
作为改进,所述步骤1)中的洗涤剂废水中:洗涤剂含量1-1000 mg/L,含砂量0-1%,pH为6-8,水温2-20℃。
作为改进,所述步骤3)中,人工湿地上种植的植物采用芦苇、香蒲、水葱、灯芯草中的一种或者多种混合。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
(1)通过废水收集系统末端的液位控制系统,可有效将废水收集系统与光伏发电站内的雨水系统共存,降雨时关闭废水处理(电催化氧化处理)系统进水管上的阀门,打开雨水系统中排出管上的阀门,排放雨水;清洗面板时关闭雨水系统中排出管上的阀门,打开废水处理系统进水管的阀门,用于收集洗涤剂废水。此发明可有效减少工程造价,且可有效避免降雨时对废水处理系统的水量冲击。
(2)通过在废水收集边沟和废水收集主沟中设置多个沉砂池,可有效去除洗涤剂废水中的泥沙,为后续的废水处理系统的正常运行提供有效帮助。
(3)以太阳能光伏面板产生的直流电用于电解催化氧化处理装置和紫外消毒器的电源,降低处理成本,节省投资费用。
(4)人工湿地充分利用太阳能面板下的区域,无需另外占地,既能处理洗涤剂废水,又能恢复当地生态。
(5)光伏面板洗涤废水处理后回用,为光伏发电站节约大量的冲洗水,节约发电站的运行成本。
附图说明
图1为本发明的处理工艺流程图;
图2为本发明中废水收集边沟的结构示意图;
图3为本发明中废水收集系统的结构示意图;
图4 为本发明中雨水系统的连接结构示意图;
图5 为本发明中电催化氧化反应池结构示意图;
图6 为本发明中回用水池的结构示意图;
图中:1、太阳能面板,2、废水收集边沟,3、废水收集主沟,4、沉砂池,5、电动阀门二,6、电动阀门一,7、雨水系统,8、液位控制系统,9、电流控制器,10、阳极,11、反应池,12、阴极,13、紫外消毒器,14、吸水管,15、回用水池。
具体实施方式
下述实施例是对于本发明内容的进一步说明以作为对本发明技术内容的阐释,但本发明的实质内容并不仅限于下述实施例所述,本领域的普通技术人员可以且应当知晓任何基于本发明实质精神的简单变化或替换均应属于本发明所要求的保护范围。
一种光伏面板洗涤废水的原位处理装置,包括废水收集系统、多级沉砂系统、电催化氧化处理系统、人工湿地处理系统及废水回用系统,所述多级沉砂系统设置在废水收集系统上,所述废水收集系统、电催化氧化处理系统、人工湿地处理系统和废水回用系统依次连接;
所述废水收集系统包括设置在太阳能面板1一侧的若干废水收集边沟2、与多个废水收集边沟2连接的废水收集主沟3;
所述多级沉砂系统包括分别设置在废水收集边沟2、废水收集主沟3上的若干沉砂池4;
所述电催化氧化处理系统包括反应池11,反应池11内设有多组串联的电催化氧化反应器,每组电催化氧化反应器设置多组电极,各电极分别通过电流控制器9与太阳能面板1电连接;
所述废水回用系统包括回用水池15,回用水池15内设有吸水管14,吸水管14上设有紫外消毒器13,所述吸水管14的上端为清洗车的吸水口,所述紫外消毒器13通过电流控制器9与太阳能面板1电连接。
作为实施例的改进,如图2、图3所示,在废水收集边沟2、废水收集主沟3上,每间隔100-300m设置一座沉砂池4,沉砂池4采用线上型或线外型,沉砂池4的长×宽×高=(0.3-2.0)m×(0.3-2.0)m×(0.3-2.0)m;太阳能面板1的清洗废水通过重力流进废水收集边沟2,废水收集边沟2的尺寸可采用B×H=(300mm-800mm)×(500mm-1000mm),边沟的坡度可采用0.001-0.003。废水收集主沟3的沟底坡度可采用0.001-0.005或同地形坡度。
作为实施例的改进,如图5所示,反应池11由2-3组电催化氧化反应器串联而成,每组反应器设置多组电极,电极间距为1.5-2.5 cm,电流密度为1-10 mA/cm2,反应时间为20-60 min,该反应池11内阳极10和阴极12均采用常规的电极材料,电源采用光伏区太阳能面板产生的直流电,通过电流控制器9控制电流大小,进而对洗涤废水进行预氧化处理。
作为实施例的改进,所述人工湿地处理系统包括狭长型人工湿地,人工湿地采用水平潜流型人工湿地或垂直潜流型人工湿地,人工湿地的级数为2-10级。
进一步的,人工湿地包括进水区、处理区和出水区,所述进水区和出水区采用粒径为20-60mm 的砾石,处理区采用粒径为10-30mm的碎石。
作为实施例的改进,如图4所示,该装置还包括设置在废水收集主沟3末端的雨水系统7,所述雨水系统7与废水收集主沟3连接且连接处设有液位控制系统8,所述废水收集主沟3上设有电动阀门二5,雨水系统7与废水收集主沟3间设有电动阀门一6。正常情况下,即当太阳能面板1冲洗时,电动阀门一6常闭,电动阀门二5常开,洗涤剂废水排入废水处理系统进行处理;而当降雨时,主沟内的降雨深度超过液位控制系统8所设液位深度时,关闭电动阀门二5,打开电动阀门一6,将主沟内的雨水排入雨水系统7中,以避免光伏区内的雨水流入废水处理系统中而影响处理效果,液位控制深度可设置为水深300mm-1000mm。
另外,如图1所示,本发明还提供了一种上述任一项所述光伏面板洗涤废水的处理方法,具体包括以下步骤:
1)太阳能面板清洗及废水收集:太阳能面板1清洗时产生的洗涤剂废水通过重力流经废水收集边沟2,再沿废水收集边沟2流入废水收集主沟3;
2)电催化氧化反应:洗涤剂废水进入电催化氧化池内进行处理,电流密度为1-10 mA/cm2,反应时间为15-60 min,电极间距为1.5-2.5 cm,电源采用光伏区太阳能面板产生的直流电,通过电流控制器9控制电流大小,进而对洗涤废水进行预氧化处理;
3)人工湿地处理:经电催化氧化反应预处理后的废水再流入人工湿地处理系统进行土壤-植物-微生物的处理;
4)废水回用:经人工湿地处理后的废水,水质达到回用标准后,流入回用水池15内进行回用,水池采用地下全封闭式,水池顶设置清洗车的吸水口,在吸水管14上设置紫外消毒器13,电源采用光伏区光伏面板产生的直流电,并通过电流控制器9对所需电流进行控制;当泵车抽水时,紫外消毒器13即刻工作,进而对回用水进行消毒处理,具体结构如图6所示。
作为实施例的改进,所述步骤1)中的洗涤剂废水中:洗涤剂含量1-1000 mg/L,含砂量0-1%,pH为6-8,水温2-20℃。
作为实施例的改进,所述步骤3)中,人工湿地上种植的植物采用芦苇、香蒲、水葱、灯芯草中的一种或者多种混合。
使用该装置进行正常清洗时,太阳能面板1清洗时产生的洗涤剂废水通过重力流经废水收集边沟2,再流入废水收集主沟3,最终流入废水处理系统,即电催化氧化反应池和人工湿地,待经氧化催化反应、湿地处理后达标水储存于回用水池15,用于太阳能面板清洗。降雨时,废水收集边沟2和废水收集主沟3内的雨水将会对废水处理系统产出水量冲击,不利于废水处理,故在废水收集主沟3内设置一套液位控制系统8,当液位超过指定高度时,打开电动阀门一6,同时关闭电动阀门二5,即可将雨水排入雨水系统7中,有效确保装置的正常使用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光伏面板洗涤废水的原位处理装置,其特征在于,包括废水收集系统、多级沉砂系统、电催化氧化处理系统、人工湿地处理系统及废水回用系统,所述多级沉砂系统设置在废水收集系统上,所述废水收集系统、电催化氧化处理系统、人工湿地处理系统和废水回用系统依次连接;
所述废水收集系统包括设置在太阳能面板(1)一侧的若干废水收集边沟(2)、与多个废水收集边沟(2)连接的废水收集主沟(3);
所述多级沉砂系统包括分别设置在废水收集边沟(2)、废水收集主沟(3)上的若干沉砂池(4);
所述电催化氧化处理系统包括反应池(11),反应池(11)内设有多组串联的电催化氧化反应器,每组电催化氧化反应器设置多组电极,各电极分别通过电流控制器(9)与太阳能面板(1)电连接;
所述废水回用系统包括回用水池(15),回用水池(15)内设有吸水管(14),吸水管(14)上设有紫外消毒器(13),所述吸水管(14)的上端为清洗车的吸水口,所述紫外消毒器(13)通过电流控制器(9)与太阳能面板(1)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种光伏面板洗涤废水的原位处理装置,其特征在于,在废水收集边沟(2)、废水收集主沟(3)上,每间隔100-300m设置一座沉砂池(4),沉砂池(4)采用线上型或线外型,沉砂池(4)的长×宽×高=(0.3-2.0)m×(0.3-2.0)m×(0.3-2.0)m。
3.根据权利要求1所述的一种光伏面板洗涤废水的原位处理装置,其特征在于,所述废水收集边沟(2)的尺寸采用B×H=(0.3-0.8) m×(0.5-1.0) m。
4.根据权利要求1所述的一种光伏面板洗涤废水的原位处理装置,其特征在于,反应池(11)由2-3组电催化氧化反应器串联而成,每组反应器设置多组电极,电极间距为1.5-2.5cm,电流密度为1-10 mA/cm2,反应时间为20-60 min。
5.根据权利要求1所述的一种光伏面板洗涤废水的原位处理装置,其特征在于,所述人工湿地处理系统包括狭长型人工湿地,人工湿地采用水平潜流型人工湿地或垂直潜流型人工湿地,人工湿地的级数为2-10级。
6.根据权利要求5所述的一种光伏面板洗涤废水的原位处理装置,其特征在于,人工湿地包括进水区、处理区和出水区,所述进水区和出水区采用粒径为20-60mm 的砾石,处理区采用粒径为10-30mm的碎石。
7.根据权利要求1-6任一项所述一种光伏面板洗涤废水的原位处理装置,其特征在于,还包括设置在废水收集主沟(3)末端的雨水系统(7),所述雨水系统(7)与废水收集主沟(3)连接且连接处设有液位控制系统(8),所述废水收集主沟(3)上设有电动阀门二(5),雨水系统(7)与废水收集主沟(3)间设有电动阀门一(6)。
8.一种采用权利要求1-7任一项所述装置对光伏面板洗涤废水的处理方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
1)太阳能面板清洗及废水收集:太阳能面板(1)清洗时产生的洗涤剂废水通过重力流经废水收集边沟(2),再沿废水收集边沟(2)流入废水收集主沟(3);
2)电催化氧化反应:洗涤剂废水进入电催化氧化池内进行处理,电流密度为1-10 mA/cm2,反应时间为15-60 min,电极间距为1.5-2.5 cm,电源采用光伏区太阳能面板产生的直流电,通过电流控制器(9)控制电流大小,进而对洗涤废水进行预氧化处理;
3)人工湿地处理:经电催化氧化反应预处理后的废水再流入人工湿地处理系统进行土壤-植物-微生物的处理;
4)废水回用:经人工湿地处理后的废水,水质达到回用标准后,流入回用水池(15)内进行回用。
9.根据权利要求8所述一种光伏面板洗涤废水的处理方法,其特征在于,所述步骤1)中的洗涤剂废水中:洗涤剂含量1-1000 mg/L,含砂量0-1%,pH为6-8,水温2-20℃。
10.根据权利要求8所述一种光伏面板洗涤废水的处理方法,其特征在于,所述步骤3)中,人工湿地上种植的植物采用芦苇、香蒲、水葱、灯芯草中的一种或者多种混合。
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