光伏企業(yè)生產(chǎn)廢水處理工程實(shí)例

宋永蓮，劉國棟，李杰

（安徽萬聯(lián)環(huán)?？萍脊煞萦邢薰荆不蘸戏?30051）

安徽某太陽能光伏公司主要從事多、單晶硅電池片的生產(chǎn)，為太陽能組件提供產(chǎn)品，生產(chǎn)工序包括清洗制絨、擴(kuò)散、刻蝕、清洗去磷硅玻璃、PECVD和絲網(wǎng)印刷等。該企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水有清洗廢水、堿性廢水、酸性廢水及含氟廢水4種，其排放量分別為4030 m3/d，50 m3/d，40 m3/d 和 60 m3/d。廢水中的主要污染物為堿、酸、氟離子及其他一些有機(jī)物。根據(jù)此廢水化學(xué)成分復(fù)雜，pH值變化大，氟離子濃度高，可生化性較差的特點(diǎn)[1]，該公司建立一座污水處理站，對廢水進(jìn)行分類收集處理后，采用混凝沉淀—水解酸化—接觸氧化—過濾工藝處理綜合廢水，工程運(yùn)行一年來，對有機(jī)物和氟離子的去除效果顯著，出水的COD和氟離子均達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）的一級排放標(biāo)準(zhǔn)。

1 設(shè)計(jì)水質(zhì)、水量及排放要求

1.1 設(shè)計(jì)水量、水質(zhì)

根據(jù)該公司生產(chǎn)規(guī)模并考慮沖擊負(fù)荷，本工程設(shè)計(jì)處理水量為4200 m3·d-1。設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)見表1。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)

1.2 排放要求

廢水經(jīng)過系統(tǒng)處理后達(dá)到GB8978—1996一級標(biāo)準(zhǔn)。出水水質(zhì)要求見表2。

表2 出水水質(zhì)要求

2 工藝流程

光伏企業(yè)生產(chǎn)廢水處理的難點(diǎn)和重點(diǎn)是去除氟化物和調(diào)節(jié)酸堿廢水的pH值，從而提高廢水的可生化性去除有機(jī)污染物。目前處理的工藝主要有微電解[2]、混凝沉淀、催化氧化[3]、Fenton氧化[4]等處理工藝。本工程結(jié)合企業(yè)自身特點(diǎn)，采用運(yùn)行管理難度低、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、運(yùn)行成本低的工藝方案，即根據(jù)廢水特性分類收集，先預(yù)處理后再對綜合廢水采用混凝沉淀—水解酸化—接觸氧化—過濾工藝進(jìn)行處理。具體工藝流程見圖1。

2.1 分類預(yù)處理

2.1.1 酸堿廢水

高濃度的酸堿廢水每天排放水量不大，但是處理的難點(diǎn)。堿性廢水通過1#收集池，酸性廢水通過2#收集池分別收集后，提升至pH調(diào)節(jié)池進(jìn)行中和，通過中和調(diào)整了廢水的pH值，提高了廢水的可生化性，這樣既提高了處理效果，也節(jié)約了投資。

2.1.2 含氟廢水

圖1 工藝流程圖

高濃度的含氟廢水每天排放水量不大是處理的最大難點(diǎn)。高濃度含氟廢水經(jīng)3#收集池收集后進(jìn)入一級混凝池，在一級混凝池內(nèi)通過投加石灰、PAC和AM等藥劑進(jìn)行混凝沉淀處理，并同時(shí)進(jìn)行pH值調(diào)節(jié)，出水進(jìn)入一級反應(yīng)池進(jìn)行沉淀，上清液進(jìn)入綜合調(diào)節(jié)池。

2.2 清洗廢水

清洗廢水水量最大，是處理的重點(diǎn)。上述酸堿廢水、含氟廢水經(jīng)分類收集預(yù)處理后進(jìn)入綜合調(diào)節(jié)池，在綜合調(diào)節(jié)池內(nèi)與清洗廢水進(jìn)行均量、均質(zhì)的調(diào)節(jié)后，再進(jìn)入二級混凝沉淀池。在二級混凝池內(nèi)通過投加石灰、PAC和PAM等藥劑和酸堿調(diào)節(jié)，出水進(jìn)入二級沉淀池。二級沉淀池上清液進(jìn)入生化前調(diào)節(jié)池后，再進(jìn)行酸堿調(diào)節(jié)和投加氮磷，提高廢水的可生化性進(jìn)入水解酸化池。在水解酸化池使污水中的大分子及難降解有機(jī)物發(fā)生水解作用，出水進(jìn)入接觸氧化池。在接觸氧化池內(nèi)大部分有機(jī)物被生物降解，出水自流入二沉池。出水在二沉池進(jìn)行沉淀后，進(jìn)入出水調(diào)節(jié)池進(jìn)行均質(zhì)調(diào)節(jié)并檢測，若已經(jīng)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，則直接進(jìn)入外排；若未達(dá)標(biāo)，則通過生物炭過濾和pH值調(diào)節(jié)等處理后，達(dá)標(biāo)外排。

2.3 污泥處理

含氟廢水一級沉淀池、綜合廢水二級沉淀池以及二沉池的污泥均進(jìn)入污泥濃縮池濃縮后，經(jīng)壓濾機(jī)干化后交有資質(zhì)的單位進(jìn)行處理。

3 主要構(gòu)筑物及設(shè)備

收集池。3座，每座收集池有效容積均為50 m3，均內(nèi)設(shè)提升泵2臺。主要作用是分別收集堿性廢水、酸性廢水和含氟廢水，對廢水進(jìn)行均量、均質(zhì)。

pH調(diào)節(jié)池。1座3格，每格尺寸為1.5 m×1.5 m×3.0 m，HRT為3.5 h，內(nèi)設(shè)攪拌機(jī)3臺，提升泵2臺。堿性和酸性廢水在pH調(diào)節(jié)池中進(jìn)行中和反應(yīng)，從而調(diào)節(jié)pH值，提高可生化性。

一級混凝池。1座3格，每格尺寸為1.5 m×1.5m×3.0 m，HRT為4.0 h，內(nèi)設(shè)攪拌機(jī)3臺。含氟廢水在池內(nèi)，通過投加石灰、PAC和PAM，進(jìn)行pH值調(diào)節(jié)和混凝反應(yīng)，從而降低廢水中的氟離子濃度。

一級沉淀池。1座，尺寸為2.8 m×2.8 m×4.0 m，表面負(fù)荷為0.32 m3·m-2·h-1，內(nèi)設(shè)中心傳動刮泥機(jī)1臺，污泥泵2臺。主要作用是去除一級混凝反應(yīng)后形成的礬花，進(jìn)行泥水分離。

綜合調(diào)節(jié)池。1座，有效容積1600 m3，HRT為9.0 h，內(nèi)設(shè)提升泵2臺，空氣攪拌裝置1套。廢水在池內(nèi)經(jīng)充分的混和，起到調(diào)節(jié)水量、均勻水質(zhì)的目的。

二級混凝池。1座3格，尺寸為4.5 m×4.5 m×4.0 m，HRT為1.0 h，內(nèi)設(shè)攪拌機(jī)3臺。廢水在池內(nèi)通過投加石灰、PAC和PAM，進(jìn)行pH值調(diào)節(jié)和混凝反應(yīng)，進(jìn)一步降低氟離子濃度。

二級沉淀池。1座，?16.0 m×5.0 m，表面負(fù)荷為0.87 m3·m-2·h-1，內(nèi)設(shè)中心傳動刮泥機(jī)1臺，污泥泵2臺。主要作用是去除二級混凝反應(yīng)后形成的礬花，進(jìn)行泥水分離。

生化前調(diào)節(jié)池。1座，尺寸為15.0 m×10.0 m×4.0 m，HRT為2.5 h，內(nèi)設(shè)提升泵2臺。廢水在池內(nèi)經(jīng)充分的混和和pH值調(diào)節(jié)，去除不利于微生物生長的污染物，提高可生化性。

水解酸化池。1座2格，每格尺寸為18.0 m×10.0 m×5.0 m，HRT 為 4.6 h，內(nèi)設(shè)填料 540 m3，空氣攪拌裝置1套。主要作用是將難降解的大分子有機(jī)物分解為小分子有機(jī)物，提高污水的可生化性，有效去除COD和脫氮除磷。

接觸氧化池。1座2格，每格尺寸為20.0 m×10.0 m×5.0 m，HRT 為 5.0 h，內(nèi)設(shè)填料 600 m3，微孔曝氣系統(tǒng)1套，配套羅茨風(fēng)機(jī)3臺。廢水在池內(nèi)經(jīng)微孔曝氣系統(tǒng)充氧，與長滿生物膜的填料上，在微生物吸附、降解作用下，去除水中的有機(jī)物。

二沉池。1座，尺寸為?16.0 m×5.0 m，表面負(fù)荷為0.87 m3·m-2·h-1，內(nèi)設(shè)中心傳動刮泥機(jī)1臺，污泥泵2臺。廢水在池內(nèi)進(jìn)行泥水分離，活性污泥部分回流，剩余污泥排入污泥濃縮池。

出水調(diào)節(jié)池。1座，尺寸為12.0 m×10.0 m×5.0 m，HRT為3.0 h，內(nèi)設(shè)提升泵2臺。主要作用是對廢水進(jìn)行調(diào)節(jié)。如水質(zhì)已達(dá)標(biāo)，可直接外排；如水質(zhì)未達(dá)標(biāo)可回流至綜合調(diào)節(jié)池或提升至生物炭過濾器進(jìn)行進(jìn)一步的處理。

生物炭過濾器。2套，尺寸為?2.5 m×3.8 m，HRT為12 min，配置反沖洗泵2臺。廢水經(jīng)過過濾器后進(jìn)行深度處理，去除的有機(jī)物和色度，起最終出水把關(guān)的作用。

中和池。1座2格，每格尺寸為3.0 m×3.0 m×3.0 m，HRT為15 min。用于調(diào)節(jié)不達(dá)標(biāo)廢水的pH值。

排放池。1座，尺寸為10.0 m×8.0 m×4.0 m，HRT為1.6 h。用于儲存達(dá)標(biāo)外排的廢水。

污泥濃縮池。2座，尺寸為?6.0 m×4.5 m，內(nèi)設(shè)中心傳動刮泥機(jī)2臺，污泥泵4臺，壓濾機(jī)2臺。主要作用是進(jìn)行污泥濃縮，減小污泥含水率。

4 調(diào)試與運(yùn)行

4.1 工程調(diào)試

本工程2012年5月份建成并開始運(yùn)行調(diào)試，系統(tǒng)采用24 h連續(xù)運(yùn)行，調(diào)試期約2個月。

4.1.1 一級混凝調(diào)試

在一級混凝調(diào)試運(yùn)行中，由于含氟廢水中氟離子濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過設(shè)計(jì)濃度，混凝池池容過小，反應(yīng)中結(jié)晶體沉淀嚴(yán)重，通過調(diào)節(jié)投加不同量的酸堿、石灰、PAC和PAM仍無法正常運(yùn)行，為此重新進(jìn)行施工改造，增大了混凝池池容。采取這一措施后，出水滿足下道工序要求，系統(tǒng)正常運(yùn)行。

4.1.2 二級混凝調(diào)試

在二級混凝調(diào)試過程中，通過調(diào)節(jié)二級混凝池?cái)嚢铏C(jī)的轉(zhuǎn)速和藥劑投加量，得出最佳的工藝參數(shù)。經(jīng)過30 d現(xiàn)場調(diào)試發(fā)現(xiàn)，在加藥量分別為石灰2500 mg·L-1，PAC120 mg·L-1和 PAM15 mg·L-1的加藥量情況下，廢水的氟離子去除率最高，因此確定這個工況為運(yùn)行工況，并根據(jù)廢水濃度變化做適當(dāng)調(diào)整。

4.1.3 水解酸化和接觸氧化調(diào)試

污泥的培養(yǎng)有連續(xù)培養(yǎng)法和間歇培養(yǎng)法。針對本工程的特點(diǎn)，污泥培養(yǎng)采用連續(xù)培養(yǎng)的方法。水解酸化池和接觸氧化池內(nèi)均注入生活污水或清水，將外接干泥投加于水解酸化池和接觸氧化池。然后往池內(nèi)充滿水，為提高初期營養(yǎng)物濃度，可投加一些淀粉和氮磷等，悶曝?cái)?shù)小時(shí)，其中水解酸化池將閥門開啟到最小狀態(tài)。悶曝?cái)?shù)小時(shí)之后停止曝氣并沉淀換水，每天重復(fù)操作。在填料表面有灰色粘稠狀物質(zhì)后，每日少量進(jìn)水并逐漸增大到設(shè)計(jì)水量，當(dāng)接觸氧化池填料上的生物膜達(dá)到1～2 mm厚時(shí)，且沉淀池的出水較清澈，可認(rèn)為生物膜的培養(yǎng)基本結(jié)束。調(diào)試期間控制水解酸化池溶解氧DO≤0.5 mg·L-1，接觸氧化池溶解氧DO≥2.0 mg·L-1。

4.2 運(yùn)行效果

現(xiàn)整個系統(tǒng)已成功運(yùn)行約1年，廢水處理效果良好，處理后廢水均達(dá)到了GB8978—1996一級標(biāo)準(zhǔn)的要求。水質(zhì)監(jiān)測平均結(jié)果如表3所示。

表3 各單元處理效果

5 結(jié)論

（1）光伏企業(yè)生產(chǎn)廢水生產(chǎn)工序較多，廢水水質(zhì)種類多，成分復(fù)雜且含有濃度氟離子，對其進(jìn)行分類收集預(yù)處理再綜合處理，可以節(jié)約投資，降低運(yùn)行和維護(hù)成本。

（2）經(jīng)過1年多的運(yùn)行表明，采用“混凝沉淀—水解酸化—接觸氧化—過濾”工藝處理光伏企業(yè)綜合廢水，該工藝技術(shù)可靠、操作簡單、運(yùn)行穩(wěn)定、出水水質(zhì)符合《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978—1996）的一級排放標(biāo)準(zhǔn)。

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