CN107285545A - 一种薄膜太阳能电池生产线的镉氨废水零排放工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种薄膜太阳能电池生产线的镉氨废水零排放工艺，该工艺主要包括以下步骤：车间镉氨废水，先经一级沉淀槽沉淀大部分悬浮态微粒，沉淀物经脱水后作为危废处置，上清液作为废水排入调节池；废水再经二级沉淀槽沉淀镉和其它金属的化合物，沉淀物经脱水后作为危废处置，上清液作为废水提升到蒸发器进行蒸发和结晶；结晶物含镉作为危废处置，不凝气经处理达标后再排放，冷凝液作为废水提升到氨脱气膜除氨；膜酸侧硫酸铵浓水排入调节池，废水最后经反渗透膜过滤；膜浓水排入调节池，产水回用到生产制程。本发明可以解决薄膜太阳能电池生产线的镉氨废水零排放，实现工程设备和药剂的国产化，降低投资和运行费用。

Description

一种薄膜太阳能电池生产线的镉氨废水零排放工艺
技术领域
本发明属于废水处理领域，尤其涉及一种薄膜太阳能电池生产线的镉氨废水零排放工艺。
背景技术
目前，从国外引进的薄膜太阳能电池生产线，常用的生产原料有硫脲、氨水和镉、钼、铜、铟、镓、硒、锌等化合物，生产废水含有高浓度的镉和氨以及少量的硫、玻璃微粒、钼微粒和铜、铟、镓、硒、锌等化合物。这种废水由于镉和氨浓度相对很高，因此被叫作镉氨废水。镉氨废水具有浓度高、毒性大、危害强的特点，排放标准控制很严格，在技术上也是一种比较难处理的废水。
由于污染物排放标准的不同，引进的薄膜太阳能电池生产线，其配套的废水处理工艺有的并不符合我国国情，部分废水处理设备和药剂需要从国外进口，造成工程造价和水处理运行费用增高。
参考《电池工业污染物排放标准》(GB 30484-2013)相关水质标准，排放水质的最严标准：总镉小于0.01mg/L，氨氮小于8mg/L。排放水质要达到了这个标准，其废水处理的工艺已经接近了废水零排放工艺的深度，排水水质也接近了回用于生产制程的要求。因此，薄膜太阳能电池生产线的镉氨废水零排放工艺的研发和推广，除了政策面的支持外，其技术性和经济性也得到了保障。
本发明人经过多年理论研究和相关的工程实践，针对目前引进的薄膜太阳能电池生产线与废水处理不配套的问题，发明了薄膜太阳能电池生产线的镉氨废水零排放工艺。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种薄膜太阳能电池生产线的镉氨废水零排放工艺。本发明是一种符合国情的薄膜太阳能电池生产线的工业废水处理技术，完善引进薄膜太阳能电池生产线的整体性，实现薄膜太阳能电池生产线的镉氨废水零排放，而且实现工程设备和药剂的国产化，降低投资和运行费用。通过该工艺的实施，废水中镉和其它金属的化合物、有机物被浓缩结晶成危废处置，排出废气达标处理，产水全部回用于生产线的纯水站。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。这种薄膜太阳能电池生产线的镉氨废水零排放工艺，该工艺主要包括以下步骤：车间镉氨废水，先经一级沉淀槽沉淀大部分悬浮态微粒，沉淀物经脱水后作为危废处置，上清液作为废水排入调节池；废水再经二级沉淀槽沉淀镉和其它金属的化合物，沉淀物经脱水后作为危废处置，上清液作为废水提升到蒸发器进行蒸发和结晶；结晶物含镉作为危废处置，不凝气经处理达标后再排放，冷凝液作为废水提升到氨脱气膜除氨；膜酸侧硫酸铵浓水排入调节池，废水最后经反渗透膜过滤；膜浓水排入调节池，产水回用到生产制程。
更进一步的，所述的一级沉淀槽主要包括絮凝沉淀槽设备和絮凝剂投加设备，车间镉氨废水经一级沉淀槽，沉淀大部分悬浮态的玻璃微粒、钼微粒和部分镉化合物，避免调节池积泥。沉淀物排入污泥调节槽，再经板框压滤机脱水后作为危废处置，板框压滤机的滤后水排入调节池，一级沉淀槽的上清液作为废水排入调节池。
更进一步的，所述的二级沉淀槽主要包括絮凝沉淀槽设备和絮凝剂/助凝剂投加设备，废水经二级沉淀槽进一步沉淀废水中镉和其它金属的化合物，沉淀物排入污泥调节槽，再经板框压滤机脱水后作为危废处置，板框压滤机的滤后水排入调节池，二级沉淀槽的上清液作为废水提升到蒸发器进行蒸发和结晶，上清液废水镉和其它金属的浓度均小于1.00mg/L，优化的小于0.5mg/L。
更进一步的，所述的蒸发器主要包括降膜蒸发器和单效蒸发器，废水在蒸发前加硫酸控制pH5.50～7.50，以减少蒸发过程中氨气的蒸发；废水中镉和其它金属的化合物以及含氮化合物被结晶成危废处置，危废含水率小于30％，不凝气废气中氨浓度小于7.00mg/Nm3，排入氨气淋洗塔处理达标后排放，冷凝液作为废水，废水中镉和其它金属浓度均小于0.02mg/L，优化的小于0.01mg/L，废水中氨浓度小于300.00mg/L再经氨脱气膜除氨。
更进一步的，所述的氨脱气膜主要包括膜组件/支架、循环泵、硫酸投加设备，废水在氨脱气膜处理前加液碱控制pH大于10，在氨脱气膜的酸侧补加硫酸产生硫酸铵，控制酸侧浓水pH小于3，酸侧浓水中的硫酸铵浓度控制3～30％，酸侧浓水在酸侧内不断循环，当硫酸铵浓度大于30％时，少量酸侧浓水排入调节池，氨脱气膜除氨效率大于97％，排出废水氨氮浓度小于10mg/L再进行反渗透膜过滤。
更进一步的，所述的反渗透膜主要包括膜组件/支架、水泵、清洗设备、加药设备，废水在反渗透膜处理前加硫酸控制pH6.50～7.50，膜处理浓水排入调节池，反渗透膜脱盐率大于97％，产水中镉和其它金属浓度均小于0.001mg/L，氨氮浓度小于1.00mg/L，CODcr小于3.00mg/L，水质指标都满足生产线纯水站原水标准从而可以回用，同时又优于《电池工业污染物排放标准》(GB 30484-2013)可以直接排放。
更进一步的，反渗透膜产水，经水质检测桶检测合格后回用到生产线的纯水站原水池。为了稳定调节池的水质和水量，设置事故池，如果水质检测桶检测到水质不符合纯水站原水池的水质要求，产水就作为废水自动排入事故池蓄存，然后分5～15天时间再将事故池的废水提升到调节池。
更进一步的，所述的调节池，为地上式钢砼结构池子或其它材质的槽罐，事故池为地上式钢砼结构池子或其它材质的槽罐。
本发明的有益效果为：本发明可以解决薄膜太阳能电池生产线的镉氨废水零排放，实现工程设备和药剂的国产化，降低投资和运行费用。
附图说明
图1为本发明一种薄膜太阳能电池生产线的镉氨废水零排放工艺的工艺流程框图。
附图标记说明：一级沉淀槽1，调节池2，二级沉淀槽3，蒸发器4，氨脱气膜5，反渗透膜6，水质检测桶7，纯水站原水池8，事故池9，污泥调节槽10，板框压滤机11，氨气淋洗塔12。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做详细的介绍：
请参见图1，图1为本发明一种薄膜太阳能电池生产线的镉氨废水零排放工艺的具体实施方式示意图。图示反映了薄膜太阳能电池生产线的镉氨废水零排放的工艺流程：车间镉氨废水提升到一级沉淀槽1进行初沉，排入调节池2，废水再经二级沉淀槽3沉淀处理，提升到蒸发器4进行蒸发和结晶，蒸发冷凝液作为废水提升到氨脱气膜5除氨，废水最终提升到反渗透膜6过滤，产水经水质检测桶7检测合格后回用到生产线的纯水站原水池8。
如图1所示，一种薄膜太阳能电池生产线的镉氨废水零排放工艺，该工艺主要包括以下步骤：
图1中，车间镉氨废水提升到的一级沉淀槽1，由絮凝沉淀槽和絮凝剂投加设备等组成。絮凝剂为PAC，絮凝区采用水力搅拌或机械搅拌，沉淀区为斜管沉淀槽结构，槽底部设置排泥管，采用自动排泥。沉淀物含有玻璃微粒、钼微粒和镉化合物，排入污泥调节槽10与其它工序的排泥混合并调理，再经板框压滤机11脱水后作为危废处置，板框压滤机11的滤后水排入调节池2；一级沉淀槽1的上清液作为废水排入调节池2。
图1中，调节池2为地上式钢砼结构池子或其它材质的槽罐，水力停留时间大于2天；当废水进水浓度和水量超过设计范围时，废水排入事故池9蓄存，然后分5～15天时间再将事故池9的废水提升到调节池2，事故池9为地上式钢砼结构池子或其它材质的槽罐，水力停留时间大于2天。
图1中，废水提升到的二级沉淀槽3，由絮凝沉淀槽和絮凝剂/助凝剂投加设备等组成，进一步沉淀镉和其它金属的化合物；絮凝剂为PAC，絮凝区采用水力搅拌或机械搅拌，沉淀区为斜管沉淀槽结构，槽底部设置排泥管，采用自动排泥。沉淀物含有镉和其它金属的化合物，排入污泥调节槽10与其它工序的排泥混合并调理，再经板框压滤机11脱水后作为危废处置，板框压滤机11的滤后水排入调节池2；二级沉淀槽3的上清液作为废水提升到蒸发器4进行蒸发和结晶，上清液废水中镉和其它金属浓度小于1mg/L，优化的小于0.5mg/L。
图1中，蒸发器4由降膜蒸发器和单效蒸发器等组成，废水在蒸发前加硫酸控制pH5.5～7.5，以减少蒸发过程中氨气的蒸发；废水中镉和其它金属的化合物以及含氮化合物被结晶成危废处置，危废含水率小于30％，不凝气废气中氨浓度小于7.00mg/Nm3，排入氨气淋洗塔12处理达标后排放，冷凝液作为废水，废水中镉和其它金属浓度均小于0.02mg/L，优化的小于0.01mg/L，控制废水中氨浓度小于300.00mg/L再经氨脱气膜5除氨。
图1中，氨脱气膜5，由膜组件/支架、循环泵、硫酸投加设备等组成，废水在进入氨脱气膜5处理前加液碱控制pH大于10，在氨脱气膜5的酸侧补加硫酸产生硫酸铵，控制酸侧浓水pH小于3，酸侧浓水中的硫酸铵浓度控制3～30％，酸侧浓水在酸侧内不断循环，当硫酸铵浓度大于30％时，少量酸侧浓水排入调节池，氨脱气膜除氨效率大于97％，排出废水氨氮浓度小于10mg/L再进行反渗透膜过滤。
图1中，反渗透膜6，由膜组件/支架、水泵、清洗设备、加药设备等组成，废水在进入反渗透膜处理前，加硫酸调节废水pH6.5～7.5，膜处理浓水排入废水调节池，产水中镉和其它金属浓度均小于0.001mg/L，氨氮浓度小于1.00mg/L，CODcr小于3.00mg/L，水质指标都满足生产线纯水站原水池8水质标准从而可以回用，同时又优于《电池工业污染物排放标准》(GB 30484-2013)可以直接排放。
图1中，反渗透膜6产水，经水质检测桶7检测合格后回用到生产线的纯水站原水池8，如果水质检测桶7检测到水质不符合纯水站原水池8的水质要求，产水就作为废水自动排入事故池9蓄存，然后分5～15天时间再将事故池9的废水提升到调节池2。
本发明中的突出特点是：
1、工艺流程中，各污染物的降解机理和物料出路清晰，水质达标安全可靠。
2、工艺中实现了镉氨废水的零排放，同时又解决了废气和危废的处置。
3、工程配置的全部设备和药剂为国产。
4、废水处理后再回用于生产制程，可以减少自来水的耗用，降低生产成本。
利用本发明的工艺及装置进行实际废水处理实践，具体案例：
实例1：某薄膜太阳能科技有限公司，铜铟镓硒太阳能电池组件产业化项目(一期工程)。
1、设计水量
车间镉氨废水水量87.8m3/d，平均3.66m3/h。
2、设计水质
总Cd57.62mg/L，氨5161.69mg/L，S浓度369.59mg/L，CODCr10000.00mg/L，pH9～11。
3、物料产出
(1)产水回用到生产制程纯水站，水量87.8m3/d，水质主控指标：镉和其它金属浓度均小于0.0005mg/L，氨氮浓度0.60mg/L，CODcr2.90mg/L，pH6.5～7.5。
(2)尾气排放，氨气总量169.95g/d。
(3)危废委托有资质的单位处置：其固态物成分：含镉及其它金属的化合物，尿素、硫脲、硫化钠、硫化铝、硫酸钠、硫酸铵、氯化铵、玻璃微粒、其它无机盐等，总危废量2634.75kg/d，含水率30～60％。
4、工艺流程及参数
(1)氨脱气膜浓水排入调节池0.5m3/h，反渗透膜浓水排入调节池34m3/h，日常运行处理水量126.3m3/d，平均5.26m3/h。事故时运行水量135.41m3/d，平均5.64m3/h。
(2)一级沉淀槽，1套，设计处理水量8m3/h，投加PAC浓度0～50mg/L，出水SS小于30mg/L危废含水率小于60％。
(3)调节池，1座，地上式钢砼结构池子，有效容积180m3。
(4)二级沉淀槽，1套，设计处理水量8m3/h，投加PAC浓度40mg/L，出水SS小于20mg/L危废含水率小于60％。
(5)蒸发器，1套，设计处理水量8m3/h，配套降膜蒸发器、压缩机机组、单效釜，蒸发每吨水耗电40kwh，耗蒸汽190kg，残渣含水率小于30％，冷凝液总镉小于0.01mg/L。
(6)氨脱气膜系统，1套，设计处理水量8m3/h，除氨效率大于97％，排水氨氮小于10mg/L。
(7)反渗透膜系统，1套，设计处理水量8m3/h，除氨效率大于97％。
(8)事故池，1座，地上式钢砼结构池子，有效容积180m3。
(9)污泥调节槽，1套，钢制配机械搅拌机，8m3/h。
(10)板框压滤机，2套，一用一备。
(11)氨气淋洗塔，1套，处理车间空气和蒸发器不凝气，钢制防腐，除氨效率大于95％。
5、工程设备全部国产，投资约1800万元，比国外引进水处理工艺所配置的设备投资节省50％以上。
6、水处理运行费用相对较低，每吨水处理费60元，低于国外引进水处理工艺的水处理费用。
可以理解的是，对本领域技术人员来说，对本发明的技术方案及发明构思加以等同替换或改变都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种薄膜太阳能电池生产线的镉氨废水零排放工艺，其特征在于：该工艺主要包括以下步骤：车间镉氨废水，先经一级沉淀槽(1)沉淀大部分悬浮态微粒，沉淀物经脱水后作为危废处置，上清液作为废水排入调节池(2)；废水再经二级沉淀槽(3)沉淀镉和其它金属的化合物，沉淀物经脱水后作为危废处置，上清液作为废水提升到蒸发器(4)进行蒸发和结晶；结晶物含镉作为危废处置，不凝气经处理达标后再排放，冷凝液作为废水提升到氨脱气膜(5)除氨；膜酸侧硫酸铵浓水排入调节池(2)，废水最后经反渗透膜(6)过滤；膜浓水排入调节池(2)，产水回用到生产制程。
2.根据权利要求1所述的一种薄膜太阳能电池生产线的镉氨废水零排放工艺，其特征在于：所述的一级沉淀槽(1)主要包括絮凝沉淀槽设备和絮凝剂投加设备，车间镉氨废水经一级沉淀槽(1)，沉淀大部分悬浮态的玻璃微粒、钼微粒和部分镉化合物，沉淀物排入污泥调节槽(10)，再经板框压滤机(11)脱水后作为危废处置，板框压滤机(11)的滤后水排入调节池(2)，一级沉淀槽(1)的上清液作为废水排入调节池(2)。
3.根据权利要求1所述的一种薄膜太阳能电池生产线的镉氨废水零排放工艺，其特征在于：所述的二级沉淀槽(3)主要包括絮凝沉淀槽设备和絮凝剂/助凝剂投加设备，废水经二级沉淀槽(3)进一步沉淀废水中镉和其它金属的化合物，沉淀物排入污泥调节槽(10)，再经板框压滤机(11)脱水后作为危废处置，板框压滤机(11)的滤后水排入调节池(2)，二级沉淀槽(3)的上清液作为废水提升到蒸发器(4)进行蒸发和结晶，上清液废水镉和其它金属的浓度均小于1.00mg/L。
4.根据权利要求1所述的一种薄膜太阳能电池生产线的镉氨废水零排放工艺，其特征在于：所述的蒸发器(4)主要包括降膜蒸发器和单效蒸发器，废水在蒸发前加硫酸控制pH5.50～7.50，废水中镉和其它金属的化合物以及含氮化合物被结晶成危废处置，危废含水率小于30％，不凝气废气中氨浓度小于7.00mg/Nm3，排入氨气淋洗塔(12)处理达标后排放，冷凝液作为废水，废水中镉和其它金属浓度均小于0.02mg/L，废水中氨浓度小于300.00mg/L再经氨脱气膜(5)除氨。
5.根据权利要求1所述的一种薄膜太阳能电池生产线的镉氨废水零排放工艺，其特征在于：所述的氨脱气膜(5)主要包括膜组件/支架、循环泵、硫酸投加设备，废水在氨脱气膜(5)处理前加液碱控制pH大于10，在氨脱气膜(5)的酸侧补加硫酸产生硫酸铵，控制酸侧浓水pH小于3，酸侧浓水中的硫酸铵浓度控制3～30％，酸侧浓水在酸侧内不断循环，当硫酸铵浓度大于30％时，少量酸侧浓水排入调节池(2)，氨脱气膜(5)除氨效率大于97％，排出废水氨氮浓度小于10mg/L再进行反渗透膜(6)过滤。
6.根据权利要求1所述的一种薄膜太阳能电池生产线的镉氨废水零排放工艺，其特征在于：所述的反渗透膜(6)主要包括膜组件/支架、水泵、清洗设备、加药设备，废水在反渗透膜(6)处理前加硫酸控制pH6.50～7.50，膜处理浓水排入调节池(2)，反渗透膜脱盐率大于97％，产水中镉和其它金属浓度均小于0.001mg/L，氨氮浓度小于1.00mg/L，CODcr小于3.00mg/L，水质指标都满足生产线纯水站原水标准从而可以回用，同时可以直接排放。
7.根据权利要求1或6所述的一种薄膜太阳能电池生产线的镉氨废水零排放工艺，其特征在于：反渗透膜(6)产水，经水质检测桶(7)检测合格后回用到生产线的纯水站原水池(8)，如果水质检测桶(7)检测到水质不符合纯水站原水池(8)的水质要求，产水就作为废水自动排入事故池(9)蓄存，然后分5～15天时间再将事故池(9)的废水提升到调节池(2)。
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