CN115650522A - 一种TOPCon光伏电池废水处理及回用系统与处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种TOPCon光伏电池废水处理及回用系统与处理方法，包括浓酸/浓碱废水处理系统、稀酸/稀碱废水处理系统以及生化处理系统；所述浓酸/浓碱废水处理系统包括浓酸/浓碱废水收集池以及依次连接的一级反应池、一级沉淀池、二级反应池、二级沉淀池、三级反应池和三级沉淀池；所述稀酸/稀碱废水处理系统包括稀酸/稀碱废水收集池以及依次连接的酸碱中和粗调池、酸碱中和精调池、预处理系统、超滤系统和RO反渗透系统，进行中水回用；所述生化处理系统包括氨氮废水/生活污水收集池以及依次连接的反硝化池、A/O生化池和二沉池。通过上述系统可对TOPCon光伏电池制程中产生的各类废水进行综合处理，有效降低废水中的各污染物含量，满足排污标准。

Description

一种TOPCon光伏电池废水处理及回用系统与处理方法

技术领域

本发明涉及工业废水处理技术领域，具体涉及一种TOPCon光伏电池废水处理及回用系统与处理方法。

背景技术

随着光伏行业的迅速发展，光伏电池的需求量的急速增加，相应的制备光伏电池过程中产生的大量酸、碱、高含氟含氮废水，其处理问题逐渐引起关注。例如太阳能电池片在制绒、去PSG、石墨舟、石英舟清洗工段均需要使用氢氟酸、盐酸进行酸洗、刻蚀，这些工段均需使用高浓度的酸，从而产生大量的高浓度含氟含酸废水；而在制绒、去PSG、石墨舟、石英舟酸洗后均需要对其上残留的酸进行清洗，在清洗过程中采用大量纯水进行清洗，该部分清洗废水水质中氟离子及pH相对酸洗、刻蚀工段较低，但该过程为连续排水，产生的污水稀酸含氟废水量大。此外，生产工艺中酸洗后需要通过高浓度和低浓度碱液进行中和，会产生强碱和低碱废水两类，而在生产中产生的酸性废气，会引入酸雾吸收塔，用碱进行喷淋处理，产生碱性废水。另外，硅烷燃烧塔燃烧硅烷后采用二次水洗工艺处理氨气，产生氨氮废水。

除了上述强酸废水、强碱废水、稀酸废水、稀碱废水以及氨氮废水外，厂区内还会产生的大量生活污水。通常处理的方法是将所有废水混合在一起进行处理，但由于各类废水酸碱度以及污染物种类的差异，处理过程繁琐，且处理后的效果往往不太理想，无法达到综合排放要求。CN109879550A公开了一种光伏电池生产废水净化系统，包括物化预处理系统和生化处理系统，其先将浓氨废水、酸碱废水、含氟废水各自进行预处理后，再通过生化处理系统对预处理后的废水进行综合处理，该系统虽然减轻了综合废水的处理难度，但该系统中的生化处理系统仍需处理所有预处理后的废水，效率较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种TOPCon光伏电池废水处理及回用系统与处理方法，在车间满产及满足废水总量的前提下，确保生产废水及生活污水经该处理系统处理后，达到GB30484-2013《电池工业污染物排放标准》，其它未涉及污染物满足GB/T31962-2015A级标准。

为了解决上述技术问题，本发明提供一下技术方案：

本发明第一方面提供了一种TOPCon光伏电池废水处理及回用系统，1.包括浓酸/浓碱废水处理系统、稀酸/稀碱废水处理系统以及生化处理系统；

所述浓酸/浓碱废水处理系统包括浓酸废水收集池、浓碱废水收集池以及依次连接的一级反应池、一级沉淀池、二级反应池、二级沉淀池、三级反应池和三级沉淀池，其中浓酸废水收集池和浓碱废水收集池分别通过泵和管道连接到所述一级反应池；

所述稀酸/稀碱废水处理系统包括稀酸废水收集池、稀碱废水收集池以及连接的酸碱中和粗调池、酸碱中和精调池、预处理系统、超滤系统和RO反渗透系统，其中稀酸废水收集池和稀碱废水收集池分别通过泵和管道连接到所述酸碱中和粗调池；

所述生化处理系统包括氨氮废水收集池、生活污水收集池以及依次连接的反硝化池、A/O生化池和二沉池，其中氨氮废水收集池和生活污水收集池分别通过管道连接到所述反硝化池。

进一步地，还包括放流池，所述三级沉淀池与所述二沉池分别通过管道连接到所述放流池。

进一步地，所述放流池排放口出设置巴歇尔计量排放槽，所述计量排放槽内设置pH、COD、F离子、氨氮以及TN在线监测仪。

进一步地，所述放流池通过管道连接到所述一级反应池，用于应急排水。

进一步地，所述稀酸废水收集池与所述稀碱废水收集池分别通过泵和管道连接到所述一级反应池。

进一步地，所述超滤系统通过管道连接到所述一级反应池，经超滤系统处理后的废水进入所述RO反渗透系统，由超滤系统截留的物质进入一级反应池。

进一步地，所述RO反渗透系统通过管道连接到所述一级反应池，经RO反渗透系统处理后的淡水进入回用点，产生的浓水进入一级反应池。

进一步地，所述浓酸/浓碱废水处理系统还包括含氟污泥浓缩池和污泥压滤机，所述一级沉淀池、二级沉淀池与三级沉淀池分别通过排泥泵连接到所述含氟污泥浓缩池，所述含氟污泥浓缩池通过排泥泵连接到所述污泥压滤机。

进一步地，所述排泥泵均设置有反冲洗设施，防止污泥结垢导致管道排泥不畅。

进一步地，所述一级沉淀池、二级沉淀池与三级沉淀池中均安装有中心导流筒、刮泥机和排泥系统；所述刮泥机设置抗扭矩配件，防止扭矩过大出现运行故障。

进一步地，所述含氟污泥浓缩池和污泥压滤机分别通过管道连接到所述二级反应池，使浓缩或压滤过程中产生的污水通过管道流入二级反应池中。

进一步地，所述二沉池通过排泥泵分别与所述反硝化池、所述A/O生化池相连接，用于定期将二沉池内的污泥回流至反硝化池和A/O生化池中补充菌种。

进一步地，所述生化处理系统还包括生化污泥池和污泥压滤机，所述反硝化池、A/O生化池和二沉池分别通过排泥泵连接到生化污泥池，所述生化污泥池通过排泥泵连接到污泥压滤机。

进一步地，所述浓酸废水收集池、浓碱废水收集池、稀酸废水收集池、稀碱废水收集池和氨氮废水收集池中均安装有曝气系统和/或机械搅拌装置。

进一步地，所述一级反应池、二级反应池和三级反应池内均安装机械搅拌装置和pH自控系统。

进一步地，为保证RO系统的正常运行，延长膜的使用寿命，降低清洗频率，在原水进入RO系统前增设保安过滤器以去除微小颗粒物，并通过添加阻垢剂预防系统结垢。

本发明第二方面提供了一种TOPCon光伏电池废水处理及回用方法，包括以下步骤：

将TOPCon光伏电池车间内产生的浓酸废水、浓碱废水、稀酸废水、稀碱废水、氨氮废水收集于各自废水收集池中，采用曝气或机械搅拌的方式混合均匀；

浓酸/浓碱废水处理：将浓酸废水收集池出水与浓碱废水收集池出水通入一级反应池，调节pH至8-9，加入氢氧化钙和氯化钙，形成沉淀后再加入聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，反应形成矾花后出水至一级沉淀池中；一级沉淀池内泥水分离，上层废水进入二级反应池中，下层污泥进入含氟污泥浓缩池中；向二级反应池内的废水中加入氢氧化钙和氯化钙，形成沉淀后再加入聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，反应形成矾花后出水至二级沉淀池中；二级沉淀池内泥水分离，上层废水进入三级反应池中，下层污泥进入含氟污泥浓缩池中；调节三级反应池内废水的pH为5～6，添加除氟剂和聚丙烯酰胺，出水至三级沉淀池内泥水分离，下层污泥进入含氟污泥浓缩池中，向上层清液中加入液碱调节pH至7-9，出水至放流池中；

稀酸/稀碱废水处理：将稀酸废水收集池出水与稀碱废水收集池出水通入酸碱中和粗调池中进行匀质匀量，调节pH为9-10，然后出水至酸碱中和精调池中进行匀质匀量，调节pH为7-9；将酸碱中和精调池出水依次经过砂滤、活性炭预处理后进入超滤系统，经超滤系统处理后的出水通过高压泵泵入RO反渗透系统中处理，产生的淡水泵至回用点；

氨氮/生活废水处理：将氨氮废水收集池出水与生活污水收集池出水通入反硝化池，加入碳源进行反硝化反应，然后出水至A/O生化池，加入碳酸氢钠进行A/O生化反应，反应后出水至二沉池中进行泥水分离，二沉池出水至放流池中；

将三级沉淀池出水与二沉池出水在放流池中混合，通过标准排放口计量排放。

进一步地，将电池产线产生的浓酸废水、浓碱废水、稀酸废水、稀碱废水分类收集，单独输送至各自收集池，避免在反应除氟前结晶，堵塞管道、设备和水池。

进一步地，采用FRP/PE复合储罐存储浓酸废水。

进一步地，用于存储氢氧化钙的石灰储罐配备振打和反吹装置，防止石灰沉积、石灰堵塞管道及在储罐内板结的情况出现，对于石灰的配药池考虑循环和搅拌措施，防止颗粒物沉淀和石灰板结。石灰管道容易堵塞，尽量减少弯头，减少石灰到用药点管道的距离，同时设置低温防冻措施。

进一步地，浓酸废水、浓碱废水、稀酸废水、稀碱废水、氨氮废水在各自收集池内的水力停留时间不小于8h。

进一步地，所述除氟剂为改性铝铁硅聚合物，添加量为0.3～0.5kg/m³废水。

进一步地，所述碳源为乙酸钠。

进一步地，还包括含氟污泥以及生化污泥处理过程；所述含氟污泥处理具体为：将含氟污泥浓缩池内收集的含氟污泥浓缩后通入污泥压滤机中，添加阳离子聚丙烯酰胺混合后压滤，滤液自流入二级反应池中，泥饼外运处理；所述生化污泥处理具体为：二沉池内沉淀的污泥定期回流至反硝化池和A/O生化池内补充菌种，剩余的污泥排入生化污泥池中，加入阳离子聚丙烯酰胺混合，经压滤得到泥饼外运处理。

进一步地，放流池中混合水质若有任一指标不符合排放标准时，回流至应急事故池，所述应急事故池内的废水再泵送到浓酸/浓碱处理系统或生化处理系统中处理。

本发明采用三级反应、沉淀的方式去除氟，主要用于去除浓酸、浓碱废水中的氟离子，通过钙盐沉淀以及铝盐吸附沉淀相结合高效去除氟离子；其中，第一步向废水中加入价廉易得的氢氧化钙，形成氟化钙沉淀，本发明为进一步降低废水中氟化物含量，在投加Ca(OH)₂形成氟化钙盐沉淀的同时投加CaCl₂，根据同离子效应理论，在难溶电解质的饱和溶液中，加入含有同离子的另一种电解质时，原有的电解质溶解度降低，从而使得更多的CaF₂沉淀形成和析出；由于钙盐中和产生的CaF₂是一种微细的结晶，沉淀效果不佳。将聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)投加到水中后，Al³⁺与F^－的结合以及铝盐水解中间产物和最后生成的Al(OH)₃在溶液中形成各种矾花，对氟离子具有配体交换、物理吸附、卷扫等作用，同时还能促进氟化钙盐沉淀颗粒的形成和长大，最终将产生的CaF₂形成水中沉淀，同处理后的清水进行分离，助凝剂聚丙烯酰胺的作用是通过电中和、吸附架桥、网捕及共沉淀等净化机理，使废水中胶体、颗粒物、氟化钙沉淀物等发生混凝反应，使污染物质作为污泥沉降，在随后的沉淀池内泥水分离，从而有效去除氟离子；第二步向一级沉淀池出水中加入少量Ca(OH)₂、CaCl2、PAC和PAM反应后，进入沉淀池再次泥水分离、澄清出水，进一步减低废水中的氟离子浓度；第三步为保证废水中氟离子达标，在两级除氟后增设深度除氟工艺，通过添加除氟药剂和PAM进一步去除氟离子，最后在除氟沉淀的清水中加入少量的液碱，实现出水的pH达标。

本发明通过预处理、超滤以及RO反渗透相结合处理稀酸和稀碱废水，可回收50％～70％的淡水回用。首先将稀酸和稀碱废水的混合废水通过粗调、精调调节pH，然后经过砂滤、活性炭进行预处理，预处理后的废水进入超滤系统，进一步去除微小杂质及颗粒物，保障RO进水水质，再通过高压泵泵入RO反渗透系统，截留水中的各种无机离子、胶体物质和大分子溶质，从而取得净制的水，出水即可满足回用要求。

本发明通过生化处理系统高效去除生化污水中的COD和氨氮废水中的氨氮。

本发明的有益效果：

本发明根据光伏电池生产过程中产生的废水性质的不同，采用三级反应、沉淀的方式高效去除浓酸废水及浓碱废水中的大量氟离子，并通过预处理、超滤以及RO反渗透组成的中水回用系统高效处理稀酸废水和稀碱废水，回收50％～70％淡水回用，有效提高水资源利用率，同时本发明采用生化处理系统高效去除生化污水中的COD和氨氮废水中的氨氮，通过本发明所述的废水处理系统可实现上述不同类型废水中的氟离子、COD、氨氮、总氮等有效去除，确保排水各项指标均达标。

附图说明

图1为本发明TOPCon光伏电池废水处理方法的工艺流程图。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例

本实施例涉及一种TOPCon光伏电池废水的处理及回用，工艺流程图如图1所示，待处理的废水水质、水量情况如下表1所示：

表1综合废水水质、水量情况表

具体处理过程如下：

(1)将TOPCon光伏电池车间内产生的浓酸废水、浓碱废水、稀酸废水、稀碱废水、氨氮废水收集于各自废水收集池中，采用曝气或机械搅拌的方式混合均匀；

(2)将浓酸废水收集池出水与浓碱废水收集池出水通入一级反应池，调节pH至8-9，加入氢氧化钙和氯化钙，形成沉淀后再加入聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，反应形成矾花后出水至一级沉淀池中；一级沉淀池内泥水分离，上层废水进入二级反应池中，氟离子降至80mg/L以下，下层污泥进入含氟污泥浓缩池中；向二级反应池内的废水中加入氢氧化钙和氯化钙，形成沉淀后再加入聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，反应形成矾花后出水至二级沉淀池中；二级沉淀池内泥水分离，上层废水进入三级反应池中，氟离子降至5mg/L以下，下层污泥进入含氟污泥浓缩池中；调节三级反应池内废水的pH为5～6，添加0.4kg/m³废水的除氟剂和聚丙烯酰胺，出水至三级沉淀池内泥水分离，下层污泥进入含氟污泥浓缩池中，向上层清液中加入液碱调节pH至7-9，出水至放流池中，氟离子降至1.5mg/L以下；将含氟污泥浓缩池内收集的含氟污泥浓缩后通入污泥压滤机中，添加阳离子聚丙烯酰胺混合后压滤，滤液自流入二级反应池中，泥饼外运处理；

将稀酸废水收集池出水与稀碱废水收集池出水通入酸碱中和粗调池中进行匀质匀量，调节pH为9-10，然后出水至酸碱中和精调池中进行匀质匀量，调节pH为7-9；将酸碱中和精调池出水依次经过砂滤、活性炭预处理后进入超滤系统，经超滤系统处理后的出水通过高压泵泵入RO反渗透系统中处理，产生的淡水泵至回用点，超滤系统截留的杂质和RO反渗透系统处理后的浓水通入一级反应池中进行后续三级反应、沉淀处理；

将氨氮废水收集池出水与生活污水收集池出水通入反硝化池，加入碳源进行反硝化反应，然后出水至A/O生化池，加入碳酸氢钠进行A/O生化反应，反应后出水至二沉池中进行泥水分离，二沉池出水至放流池中；二沉池中的污泥定期回流至反硝化池和A/O生化池中补充菌种，剩余的污泥进入生化污泥池，添加阳离子聚丙烯酰胺混合后压滤，滤液自流入相应的配水池中，泥饼外运处理；

(3)将三级沉淀池出水与二沉池出水在放流池中混合，通过标准排放口计量排放。

上述系统各处理单元对各物质去除情况如下表2所示：

表2废水各物质去除率

此外，废水中悬浮固体≤100mg/L，含Ag、Ni、Cu废水零排放。根据上述废水各物质去除情况可知，采用本发明所述的光伏电池废水处理系统以及处理方法对各类废水进行处理，处理后废水中COD值、氨氮、总氮以及氟离子均符合国家排放标准。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种TOPCon光伏电池废水处理与回用系统，其特征在于，包括浓酸/浓碱废水处理系统、稀酸/稀碱废水处理系统以及生化处理系统；

所述浓酸/浓碱废水处理系统包括浓酸废水收集池、浓碱废水收集池以及依次连接的一级反应池、一级沉淀池、二级反应池、二级沉淀池、三级反应池和三级沉淀池，其中浓酸废水收集池和浓碱废水收集池分别通过泵和管道连接到所述一级反应池；

所述稀酸/稀碱废水处理系统包括稀酸废水收集池、稀碱废水收集池以及依次连接的酸碱中和粗调池、酸碱中和精调池、预处理系统、超滤系统和RO反渗透系统，其中稀酸废水收集池和稀碱废水收集池分别通过泵和管道连接到所述酸碱中和粗调池；所述超滤系统和RO反渗透系统分别通过管道连接到所述一级反应池，用于将超滤系统截留的物质以及RO反渗透系统处理后的浓水通入一级反应池；

所述生化处理系统包括氨氮废水收集池、生活污水收集池以及依次连接的反硝化池、A/O生化池和二沉池，其中氨氮废水收集池和生活污水收集池分别通过管道连接到所述反硝化池。

2.根据权利要求1所述的一种TOPCon光伏电池废水处理与回用系统，其特征在于，还包括放流池，所述三级沉淀池与所述二沉池分别通过管道连接到所述放流池；所述放流池通过管道连接到所述一级反应池，用于应急排水；所述放流池排放口出设置巴歇尔计量排放槽，所述计量排放槽内设置pH、COD、F离子、氨氮以及TN在线监测仪。

3.根据权利要求1所述的一种TOPCon光伏电池废水处理与回用系统，其特征在于，所述稀酸废水收集池与所述稀碱废水收集池分别通过管道连接到所述一级反应池。

4.根据权利要求1所述的一种TOPCon光伏电池废水处理与回用系统，其特征在于，所述浓酸/浓碱废水处理系统还包括含氟污泥浓缩池和污泥压滤机，所述一级沉淀池、二级沉淀池与三级沉淀池分别通过排泥泵连接到所述含氟污泥浓缩池，所述含氟污泥浓缩池通过排泥泵连接到所述污泥压滤机；所述排泥泵均设置有反冲洗设施；

所述含氟污泥浓缩池和污泥压滤机分别通过管道连接到所述二级反应池，使浓缩或压滤过程中产生的污水通过管道流入二级反应池中。

5.根据权利要求1所述的一种TOPCon光伏电池废水处理与回用系统，其特征在于，所述二沉池通过排泥泵分别与所述反硝化池、所述A/O生化池相连接，用于定期将二沉池内的污泥回流至反硝化池和A/O生化池中补充菌种。

6.根据权利要求1所述的一种TOPCon光伏电池废水处理系统，其特征在于，所述生化处理系统还包括生化污泥池和污泥压滤机，所述反硝化池、A/O生化池和二沉池分别通过排泥泵连接到生化污泥池，所述生化污泥池通过排泥泵连接到污泥压滤机。

7.根据权利要求1所述的一种TOPCon光伏电池废水处理与回用系统，其特征在于，所述浓酸废水收集池、浓碱废水收集池、稀酸废水收集池、稀碱废水收集池和氨氮废水收集池中均安装有曝气系统和/或机械搅拌装置，所述一级反应池、二级反应池和三级反应池内均安装机械搅拌装置和pH自控系统。

8.一种TOPCon光伏电池废水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

将TOPCon光伏电池车间内产生的浓酸废水、浓碱废水、稀酸废水、稀碱废水、氨氮废水收集于各自废水收集池中，采用曝气或机械搅拌的方式混合均匀；

将浓酸废水收集池出水与浓碱废水收集池出水通入一级反应池，调节pH至8-9，加入氢氧化钙和氯化钙，形成沉淀后再加入聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，反应形成矾花后出水至一级沉淀池中；一级沉淀池内泥水分离，上层废水进入二级反应池中，下层污泥进入含氟污泥浓缩池中；向二级反应池内的废水中加入氢氧化钙和氯化钙，形成沉淀后再加入聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，反应形成矾花后出水至二级沉淀池中；二级沉淀池内泥水分离，上层废水进入三级反应池中，下层污泥进入含氟污泥浓缩池中；调节三级反应池内废水的pH为5～6，添加除氟剂和聚丙烯酰胺，出水至三级沉淀池内泥水分离，下层污泥进入含氟污泥浓缩池中，向上层清液中加入液碱调节pH至7-9，出水至放流池中；

将稀酸废水收集池出水与稀碱废水收集池出水通入酸碱中和粗调池中进行匀质匀量，调节pH为9-10，然后出水至酸碱中和精调池中进行匀质匀量，调节pH为7-9；将酸碱中和精调池出水依次经过砂滤、活性炭预处理后进入超滤系统，经超滤系统处理后的出水通过高压泵泵入RO反渗透系统中处理，产生的淡水泵至回用点；

将氨氮废水收集池出水与生活污水收集池出水通入反硝化池，加入碳源进行反硝化反应，然后出水至A/O生化池，加入碳酸氢钠进行A/O生化反应，反应后出水至二沉池中进行泥水分离，二沉池出水至放流池中；

将三级沉淀池出水与二沉池出水在放流池中混合，通过标准排放口计量排放。

9.根据权利要求8所述的处理方法，其特征在于，还包括含氟污泥以及生化污泥处理过程；所述含氟污泥处理具体为：将含氟污泥浓缩池内收集的含氟污泥通入污泥压滤机中，添加阳离子聚丙烯酰胺混合后压滤，滤液自流入二级反应池中，泥饼外运处理；所述生化污泥处理具体为：二沉池内沉淀的污泥定期回流至反硝化池和A/O生化池内补充菌种，剩余的污泥排入生化污泥池中，加入阳离子聚丙烯酰胺混合，经压滤得到泥饼外运处理。

10.根据权利要求8所述的处理方法，其特征在于，所述除氟剂为改性铝铁硅聚合物，添加量为0.3～0.5kg/m³废水；所述碳源为乙酸钠。

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