太陽能光伏制造廢水除氟脫氮處理技術(shù)
由于晶體硅太陽能電池板生產(chǎn)中大量使用氫氟酸、硝酸等化學(xué)品，產(chǎn)生高濃度含氟含氮生產(chǎn)廢水。絮凝沉淀是去除廢水中氟化物的常用方法，協(xié)同反硝化是降低氮的方法。江蘇省某硅太陽能電池板制造企業(yè)采用兩級(jí)絮凝沉淀+反硝化+A/O工藝去除生產(chǎn)廢水中的氟和氮。根據(jù)中試監(jiān)測(cè)結(jié)果，生產(chǎn)廢水中氟化物、總氮、硝酸鹽氮和氨氮的去除率分別為99.6%、96.8%、98.3%和66.7%。以該企業(yè)為例，介紹了其生產(chǎn)廢水的脫氟脫氮工藝及其運(yùn)行監(jiān)測(cè)效果。
1.廢水的來源和特性
江蘇省某光伏企業(yè)主要從事太陽能級(jí)和電子級(jí)多晶硅片和單晶硅片的研發(fā)和生產(chǎn)，以及太陽能電池和組件的研發(fā)。該企業(yè)硅片生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含氟含氮廢水主要來自硅片酸洗、攻絲、鉸孔、清洗等工序。
2.廢水質(zhì)量
2.1廢水的數(shù)量和質(zhì)量
根據(jù)企業(yè)自檢和多次采樣的檢測(cè)結(jié)果，各工段生產(chǎn)廢水的數(shù)量和水質(zhì)見表1。
注:含酸廢水主要來自高濃度酸洗工序，高氟廢水來自挖、鉸、酸洗工序，低氟廢水主要來自水洗、酸洗工序。
2.2設(shè)計(jì)排放要求
企業(yè)生產(chǎn)廢水經(jīng)廠內(nèi)預(yù)處理后，接入?yún)^(qū)域市政污水管網(wǎng)，送污水處理廠集中處理。生產(chǎn)廢水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行GB30484-2013《電池工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》表2中的間接排放標(biāo)準(zhǔn)。詳情見表2。
3.廢水處理過程
3.1廢水處理工藝
3.2工藝流程描述
除氟
(1)調(diào)節(jié)池
含酸廢水、高氟廢水和低氟廢水排入調(diào)節(jié)池，平均停留時(shí)間約9小時(shí)。調(diào)節(jié)水質(zhì)水量后，由調(diào)節(jié)池泵入一級(jí)脫氟反應(yīng)池。
(2)一級(jí)脫氟反應(yīng)池和一級(jí)脫氟沉淀池
在一級(jí)脫氟反應(yīng)池中加入石灰乳液，通過pH計(jì)控制石灰投加系統(tǒng)的啟停，廢水中的氟與石灰反應(yīng)生成氟化鈣。待池內(nèi)pH值穩(wěn)定后，加入PAM絮凝廢水中的懸浮物。反應(yīng)池底部裝有攪拌器，以避免池底沉淀。
一級(jí)脫氟反應(yīng)池的出水自流進(jìn)入一級(jí)脫氟沉淀池，廢水中的懸浮物在重力作用下緩慢沉降。上清液自流進(jìn)入二級(jí)除氟系統(tǒng)，污泥排入物化污泥池。
(3)二級(jí)脫氟反應(yīng)池和二級(jí)脫氟沉淀池
向二級(jí)脫氟反應(yīng)池中加入氯化鈣溶液，用pH計(jì)監(jiān)測(cè)池中的pH值，廢水中的氟與加入的氯化鈣反應(yīng)生成氟化鈣。待罐內(nèi)pH值穩(wěn)定后，依次加入聚合硫酸鐵和PAM。反應(yīng)池底部裝有攪拌器，以避免池底沉淀。
二級(jí)脫氟反應(yīng)池的出水自流進(jìn)入二級(jí)脫氟沉淀池，廢水中的懸浮物在重力作用下緩慢沉降。上清液自流進(jìn)入反硝化裝置，污泥排入物化污泥池。
脫氮作用
廢水中氮的主要形式是硝態(tài)氮。企業(yè)采用高效反硝化菌和高效反應(yīng)器，以甲醇和營養(yǎng)物質(zhì)為主要反硝化電子供體，通過反硝化微生物將硝酸鹽氮還原為氮?dú)?，從而達(dá)到反硝化的目的。
反硝化菌是化能異養(yǎng)菌，一般反硝化方程式為:
反硝化速率的決定因素是反硝化細(xì)菌的活性和數(shù)量。企業(yè)采用的高效生物脫氮技術(shù)中的細(xì)菌比活性高達(dá)1.6gNO-3—N/gVSS.d，反硝化菌濃度可達(dá)17g/L，細(xì)菌的活性和數(shù)量是傳統(tǒng)脫氮技術(shù)的5 ~ 10倍。
企業(yè)采用的高效生物脫氮反應(yīng)器內(nèi)置特殊的三相分離器模塊，具有良好的氣液分離效果和傳質(zhì)效果，能有效形成反硝化顆粒污泥，提高反應(yīng)器的污泥濃度，從而提高整體處理負(fù)荷。(1)高效脫氮進(jìn)水箱
高效反硝化池的主要作用是調(diào)節(jié)廢水的pH、溫度、營養(yǎng)物質(zhì)和C/N比，以適應(yīng)高效生物反硝化反應(yīng)器的正常運(yùn)行。通過加入H2SO4調(diào)節(jié)pH值，通過蒸汽調(diào)節(jié)溫度。甲醇和營養(yǎng)鹽作為碳源也加入到進(jìn)水箱中。設(shè)置潛水?dāng)嚢杵鲗?duì)廢水進(jìn)行攪拌，起到防止固體沉淀和攪拌均勻的作用。高效脫氮進(jìn)料泵將水箱出水輸送至高效生物脫氮反應(yīng)器。
(2)高效脫氮反應(yīng)器
來自高效脫氮池的廢水通過提升泵提升到高效脫氮反應(yīng)器中，廢水中的硝態(tài)氮被還原成氮?dú)馀懦?，從而達(dá)到脫氮的目的。
3.2.3音頻/視頻系統(tǒng)
企業(yè)內(nèi)設(shè)置A/O系統(tǒng)，以保證高效脫氮系統(tǒng)啟動(dòng)和檢修時(shí)，污水設(shè)施的排放能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
高效反硝化反應(yīng)器出水自流入缺氧池，利用廢水中的有機(jī)成分作為碳源，將混合溶液中的硝基氮還原為氮?dú)?。好氧池去除污水中的COD，將氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮。好氧池出水自流進(jìn)入二沉池，在重力作用下，實(shí)現(xiàn)泥水分離。二沉池入口底部設(shè)置泥斗，用刮泥機(jī)進(jìn)行機(jī)械清泥。
二沉池出水流入組合氣浮，氣浮出水達(dá)標(biāo)排放，污泥通過氣浮污泥泵排入現(xiàn)有生化污泥池。
污泥處理裝置
污水處理設(shè)施產(chǎn)生的物化污泥主要為含氟污泥，采用板框脫水機(jī)脫水后外運(yùn)處置，生化污泥采用螺旋鉆脫水后外運(yùn)處置。
4.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
企業(yè)污水處理設(shè)施和構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)參數(shù)見表3。
5.操作狀態(tài)
該企業(yè)的廢水處理設(shè)施已經(jīng)過試點(diǎn)測(cè)試。根據(jù)中試報(bào)告，各處理單元出水濃度和主要污染物去除率統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表4。
6.結(jié)論
中試期間的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，企業(yè)高氟高氮廢水經(jīng)高效脫氮反應(yīng)器處理后，處理效果良好。該系統(tǒng)對(duì)氟化物、總氮、硝酸鹽氮和氨氮的總?cè)コ史謩e為99.6%、96.8%、98.3%和66.7%，各項(xiàng)污染物的濃度均能滿足《電池工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB30484-2013)表2中間接排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。(來源:江蘇智環(huán)科技有限公司)
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