光伏廢水處理方法探析

趙群峰

（禹智天工環境科技有限公司，江蘇 太倉 215400）

談及光伏產業，人們會想到太陽能電池，光伏產業的主要原料是晶體硅。光伏企業在生產太陽能電池時會產生大量廢水，且廢水中污染物的成分非常復雜，處理起來比較困難，其中氟是光伏廢水的主要成分之一。氟元素雖然分布廣泛，但化學性質卻非常活躍，幾乎能與所有元素發生反應。少量的氟有助于人體的健康生長，但過量的氟卻會影響人體健康，并引起氟中毒產生氟骨病。目前，光伏產業在生產過程中會排放大量的高濃度含氟廢水，污染水體和環境，因此治理光伏產業廢水已經刻不容緩。

1 光電池生產廢水的污染與危害

在光伏產業中，廢水的主要來源是在晶體硅制絨、酸洗和漂洗環節出現的硝酸鹽氮廢水和含氟廢水，這兩種廢水不僅會嚴重污染環境，還會危害人體健康。

硝酸鹽是許多水資源污染中最常見的污染物，也是造成地下水污染的主要原因之一。這些污水的主要來源一是日常生活中的污水排放；第二來源是農業污染。在農業種植過程中，我們經常對農作物施用大量的氮肥，但幾乎40%的氮肥都會從土壤中流失，污染地下水；第三是企業在工業生產過程中排放的廢水。

2 光伏廢水處理工藝

2.1 化學鈣鹽沉淀法

化學沉淀法是許多企業處理工業廢水的常用方法之一，這種方法通常應用于處理高濃度含氟廢水中。由于高濃度含氟廢水的酸性比較高，pH值一般都在1～2之間。因此光伏企業最常用的處理方式就是向廢水中投放石灰、電石渣或者氯化鈣。通過加入石灰可以中和酸性廢水，再向廢水中加入適量的可溶性鈣鹽，可使廢水中的氟離子與鈣離子相互作用并發生化學反應生成CaF2沉淀。該方法操作簡單，費用較低，效果也比較穩定。但應用此法處理高濃度含氟廢水后，會出現大量廢渣從而發生二次污染，對廢水中氟離子的處理效果也不能達到國際標準，而且在處理廢水時，廢水中的泥渣沉淀速度慢，如果企業在生產過程中廢水的排放量較大，廢水就不能得到及時處理，因此該方法不適合污水排放量大且需要連續排放的企業。同時，使用石灰處理高濃度含氟廢水時，需要企業專門購置石灰乳溶解裝置，從而增加企業的運營成本，而且由于污泥量大，管道容易出現結垢堵塞的現象，操作、維護都比較麻煩。如果在高濃度含氟廢水中投放氯化鈣藥劑，雖然操作簡單，產生的污泥也少，但同時還需要投放氫氧化鈉來中和酸性廢水，使得廢水處理費用增加。

2.2 混凝沉淀除氟法

目前企業處理低氟廢水最常用的方法是混凝沉淀法。這種方法操作簡單且成本較低。該種方法是將適量的混凝劑加入含氟廢水中，然后再向廢水中添加適量的堿來中和酸性廢水，達到調節pH值的目的，使廢水發生化學反應，得到氫氧化物膠體，再利用該膠體吸附廢水中的氟離子。光伏企業常用的混凝劑有無機混凝劑和有機混凝劑，其中無機混凝劑是鐵鹽、鋁鹽、鈣化合物、鎂化合物等，有機混凝劑是聚丙烯酰胺等。

將無機混凝劑投入到含氟廢水中后，廢水會和混凝劑中的一些金屬離子產生反應，出現一些膠體或者絨絮體，這些膠體或者絨絮體可以對廢水中的氟離子進行有效吸附并生成沉淀，這樣就可以去除廢水中的氟離子，這種方法經常被用于處理工業廢水，且效果明顯。但這種方法只適合處理含氟低的廢水，優點是費用低，設備操作簡單。如果要處理高濃度含氟廢水，一般都是將沉淀法和混凝沉淀法結合使用。需要注意的是，通常在使用混凝劑處理含氟廢水時，企業一般需要向廢水中添加大量的混凝劑才能有效除氟，因此會產生大量難處理的廢渣。由于影響廢水除氟效果的因素很多，所以廢水的處理效果也不穩定，同時會產生很多硫酸根離子，處理后的廢水中還會含有大量的溶解鋁。

2.3 吸附除氟法

所謂吸附法，就是利用固體吸附劑將廢水中的氟離子吸附在表面上。常見的吸附劑有分子篩、稀土、氧化鋁、粉煤灰等。一般企業會向填充柱加入吸附劑，然后使含氟廢水在恒溫條件下勻速通過，從而吸附廢水中的氟離子。這種方法雖然除氟效果比較穩定，且吸附劑還能重復利用，但是處理效率低，且吸附效果容易受到外界因素的影響。

2.4 電滲析除氟法

使用電滲析法處理含氟廢水時，需要在半滲透膜的兩端建立一個直流電場，使帶負電的氟離子和帶正電的離子通過離子交換分別流向陽極和陰級，從而去除廢水中的氟離子[1]。這種除氟方法可應用于飲用水的除氟，但這種方法需要先對飲用水進行處理。因此，設備成本相對較高，還存在膜極化結垢的問題，在處理飲用水中的氟離子時，也會去除一些對人體有益的物質，因此電滲析法除氟在實際應用中受到限制。

2.5 生化除氟法

生化除氟法，簡單來說就是長期馴化一些微生物，使這些微生物具有一定的降氟和除氟能力，然后將含氟廢水加入含有由這類微生物組成的生物膜反應器中，微生物就會降解廢水中的氟離子，達到除氟目的。但這種方法只能應用在含氟濃度較低的工業廢水中，而不能應用于高濃度含氟廢水中，因為微生物在高濃度含氟廢水中降解氟的能力會受到抑制，其生長也會受到影響，生物膜會脫落，不能達到除氟的目的。

2.6 電凝聚除氟法

電凝聚法處理含氟廢水時，需要對廢水進行電解析，通過電解析可以在水中產生一些絮凝沉淀，這種沉淀物具有靜電吸附和離子交換的特點，可有效去除廢水中的氟離子。電凝聚法處理含氟廢水的具體流程為：首先在含氟廢水中放入鋁鎂合金電極，然后通入直流電，由于含氟廢水是酸性的，鋁鎂合金就會析出鋁離子和鎂離子，并與廢水中的物質發生反應，生成氫氧化鋁和氫氧化鎂絮狀膠體物質，這些絮狀膠體將會吸附氟離子，從而達到除氟目的。該方法所需設備簡單，也不會產生二次污染，但由于鋁鎂合金電極容易鈍化，電流無法通過，導致鋁鎂合金的電極不能順利析出，從而無法達到除氟的效果。

2.7 反滲透除氟法

反滲透除氟法，就是利用反滲透膜能透過水而不能透過其他溶質的特性，然后利用足夠的壓力，可以讓含氟廢水中的水分子通過半透膜或反滲透膜分離，從而達到除氟目的[2]。但是反滲透除氟法也存在局限性，由于膜的問題，導致利用該方法除氟時對水質的要求較高，且要先對進行水預處理。進膜前的原水水質越好，對膜的傷害就越小，使用時間就越長。但該方法對高濃度含氟廢水的處理效果較差。在利用反滲透除氟法時，如果廢水回收率太低，會造成水資源的浪費。

2.8 協同反硝化廢水處理法

我們可以選擇協同反硝化反應器對有機含氮廢水進行處理。協同反硝化反應器實質上就是以硫自養反硝化的形式來實現光伏廢水的脫氮處理，以單質硫的形式作為電子供體，將廢水中相關的氮離子逐步轉化為氮單質，來實現廢水脫氮。在協同硝化反應器脫氮時，通過對進水處氮、氟的控制，使對應離子的濃度達到恒定狀態，在不需要酸堿調節的基礎上就可以實現。利用協同反硝化反應器處理廢水，需加入CaO進行初步除氟來降低氟離子濃度，使廢水的pH值呈堿性，滿足協同反硝化pH值為7.5～8.5的要求；以二次除氟降低殘留的氟離子和硫離子化合物，通過初步除氟、協同反硝化脫氮，最終二次除氟、除硫酸鹽的工藝路線，提升廢水處理效率，并有效降低處理成 本[3]。

2.9 氣浮廢水處理法

氣浮法是通過某種方法產生大量的微氣泡，使其與廢水中密度接近于水的固體或液體污染物微粒粘附，形成密度小于水的氣浮體，在浮力的作用下上浮至水面形成浮渣，進行固液或液液分離。按氣泡產生的不同方式分為電解氣浮法、散氣氣浮法、溶氣氣浮法等。氣浮法除氟主要是與其它傳統除氟方法聯用以加強除氟效果。

3 結論

綜上所述，光伏廢水處理難度較大，雖然處理方法較多，但每一種方法都各有優缺點。比較常用的只有三種方法：化學沉淀法、混凝沉淀法和吸附法。因此，我們應該不斷探索光伏廢水處理的途徑，并結合企業的實際情況，采取有針對性的措施，積極幫助企業處理光伏廢水。