太阳能光伏制造废水除氟脱氮处理技术

由于晶体硅太阳能电池板生产中大量使用氢氟酸、硝酸等化学品，产生高浓度含氟含氮生产废水。絮凝沉淀是去除废水中氟化物的常用方法，协同反硝化是降低氮的方法。江苏省某硅太阳能电池板制造企业采用两级絮凝沉淀+反硝化+A/O工艺去除生产废水中的氟和氮。根据中试监测结果，生产废水中氟化物、总氮、硝酸盐氮和氨氮的去除率分别为99.6%、96.8%、98.3%和66.7%。以该企业为例，介绍了其生产废水的脱氟脱氮工艺及其运行监测效果。

1.废水的来源和特性

江苏省某光伏企业主要从事太阳能级和电子级多晶硅片和单晶硅片的研发和生产，以及太阳能电池和组件的研发。该企业硅片生产过程中产生的含氟含氮废水主要来自硅片酸洗、攻丝、铰孔、清洗等工序。

2.废水质量

2.1废水的数量和质量

根据企业自检和多次采样的检测结果，各工段生产废水的数量和水质见表1。

注:含酸废水主要来自高浓度酸洗工序，高氟废水来自挖、铰、酸洗工序，低氟废水主要来自水洗、酸洗工序。

2.2设计排放要求

企业生产废水经厂内预处理后，接入区域市政污水管网，送污水处理厂集中处理。生产废水污染物排放标准执行GB30484-2013《电池工业污染物排放标准》表2中的间接排放标准。详情见表2。

3.废水处理过程

3.1废水处理工艺

3.2工艺流程描述

除氟

(1)调节池

含酸废水、高氟废水和低氟废水排入调节池，平均停留时间约9小时。调节水质水量后，由调节池泵入一级脱氟反应池。

(2)一级脱氟反应池和一级脱氟沉淀池

在一级脱氟反应池中加入石灰乳液，通过pH计控制石灰投加系统的启停，废水中的氟与石灰反应生成氟化钙。待池内pH值稳定后，加入PAM絮凝废水中的悬浮物。反应池底部装有搅拌器，以避免池底沉淀。

一级脱氟反应池的出水自流进入一级脱氟沉淀池，废水中的悬浮物在重力作用下缓慢沉降。上清液自流进入二级除氟系统，污泥排入物化污泥池。

(3)二级脱氟反应池和二级脱氟沉淀池

向二级脱氟反应池中加入氯化钙溶液，用pH计监测池中的pH值，废水中的氟与加入的氯化钙反应生成氟化钙。待罐内pH值稳定后，依次加入聚合硫酸铁和PAM。反应池底部装有搅拌器，以避免池底沉淀。

二级脱氟反应池的出水自流进入二级脱氟沉淀池，废水中的悬浮物在重力作用下缓慢沉降。上清液自流进入反硝化装置，污泥排入物化污泥池。

脱氮作用

废水中氮的主要形式是硝态氮。企业采用高效反硝化菌和高效反应器，以甲醇和营养物质为主要反硝化电子供体，通过反硝化微生物将硝酸盐氮还原为氮气，从而达到反硝化的目的。

反硝化菌是化能异养菌，一般反硝化方程式为:

反硝化速率的决定因素是反硝化细菌的活性和数量。企业采用的高效生物脱氮技术中的细菌比活性高达1.6gNO-3—N/gVSS.d，反硝化菌浓度可达17g/L，细菌的活性和数量是传统脱氮技术的5 ~ 10倍。

企业采用的高效生物脱氮反应器内置特殊的三相分离器模块，具有良好的气液分离效果和传质效果，能有效形成反硝化颗粒污泥，提高反应器的污泥浓度，从而提高整体处理负荷。(1)高效脱氮进水箱

高效反硝化池的主要作用是调节废水的pH、温度、营养物质和C/N比，以适应高效生物反硝化反应器的正常运行。通过加入H2SO4调节pH值，通过蒸汽调节温度。甲醇和营养盐作为碳源也加入到进水箱中。设置潜水搅拌器对废水进行搅拌，起到防止固体沉淀和搅拌均匀的作用。高效脱氮进料泵将水箱出水输送至高效生物脱氮反应器。

(2)高效脱氮反应器

来自高效脱氮池的废水通过提升泵提升到高效脱氮反应器中，废水中的硝态氮被还原成氮气排出，从而达到脱氮的目的。

3.2.3音频/视频系统

企业内设置A/O系统，以保证高效脱氮系统启动和检修时，污水设施的排放能够达到排放标准。

高效反硝化反应器出水自流入缺氧池，利用废水中的有机成分作为碳源，将混合溶液中的硝基氮还原为氮气。好氧池去除污水中的COD，将氨氮转化为硝态氮。好氧池出水自流进入二沉池，在重力作用下，实现泥水分离。二沉池入口底部设置泥斗，用刮泥机进行机械清泥。

二沉池出水流入组合气浮，气浮出水达标排放，污泥通过气浮污泥泵排入现有生化污泥池。

污泥处理装置

污水处理设施产生的物化污泥主要为含氟污泥，采用板框脱水机脱水后外运处置，生化污泥采用螺旋钻脱水后外运处置。

4.结构设计

企业污水处理设施和构筑物的设计参数见表3。

5.操作状态

该企业的废水处理设施已经过试点测试。根据中试报告，各处理单元出水浓度和主要污染物去除率统计结果见表4。

6.结论

中试期间的统计数据表明，企业高氟高氮废水经高效脱氮反应器处理后，处理效果良好。该系统对氟化物、总氮、硝酸盐氮和氨氮的总去除率分别为99.6%、96.8%、98.3%和66.7%，各项污染物的浓度均能满足《电池工业污染物排放标准》(GB30484-2013)表2中间接排放标准的要求。(来源:江苏智环科技有限公司)

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