如何处理光伏企业硅片清洗废水?

硅片切割工序是将硅锭用破锭机切割成硅块，再用线锯机将硅块切割成硅片的过程，是光伏企业的重要生产环节。硅块和硅片切割时需用大量切割液，切割液是将碳化硅颗粒混入聚乙二醇搅拌均匀而成。硅块和硅片切割完成后大部分切割液回收再利用，硅块和硅片上残存少量切割液，需进行清洗，清洗过程产生含有切割液等有机物的废水。硅片切割过程中的清洗分为硅块清洗、硅片预清洗和超声波清洗。

硅块清洗和硅片预清洗是将硅块上的切割液冲洗下来，为了去除硅片上的AB胶，在硅片预清洗过程中加入少量乳酸，因此硅块清洗和硅片预清洗产生的废水COD较高，且呈弱酸性;超声波清洗是用纯水清洗经过预清洗的硅片，清洗过程中加入少量清洗剂，此环节产生的废水COD较低;除以上工艺废水还会产生少量地面清洗和设备清洗废水[1, 2]。

COD较低;除以上工艺废水还会产生少量地面清洗和设备清洗废水[1, 2]。保定天威英利新能源有限公司是一家从事硅太阳能电池生产和销售的企业，位于河北省保定市，拥有铸锭、硅片、电池和组件全产业链。为使废水达标排放，企业确定建设一套硅片清洗废水处理设施，要求出水达到《电池工业污染物排放标准》(GB 30484—2013)中的间接排放限值要求。

1 废水水质、水量

根据实际排放量，设计工程处理水量为4 000 m3/d，设计要求出水满足《电池工业污染物排放标准》(GB 30484—2013)的间接排放限值要求。设计进、出水水质见表1。

2 处理工艺流程及说明

2.1 废水处理工艺

废水的主要成分为聚乙二醇，可生化性较差，COD较高，较难处理[3]。因水中没有氮、磷等营养物质，将生活污水引入废水系统，与硅片清洗废水一同处理。针对废水的水质特点，确定采用混凝沉淀—UASB—A/O处理系统—二次沉淀工艺进行处理。工艺流程见图1。

图1 废水处理工艺流程

2.2 工艺流程描述

生产废水与经化粪池处理后的生活废水混合进入格栅，去除废水中的大颗粒废物，如塑料袋、手套、硅片等。废水进入调节池进行水质、水量调节，经泵提升到混凝反应池，在反应池中加入氢氧化钠和聚合氯化铝，将废水pH调至8~9，使水中颗粒物发生絮凝反应，流入沉淀池进行沉淀。沉淀上清液流入中间水池，经提升泵打入UASB厌氧反应器，进水从反应器底部流入与污泥混合。

污泥中的微生物分解水中的有机物并产生沼气，泥水气混合物经三相分离器进行分离，污泥沉淀到反应器底部，沼气进入气室经导气管引出，反应器出水经上部堰板溢出流入厌氧沉淀池，将水中少量厌氧污泥沉淀后流入缺氧-好氧处理系统，对水中剩余的有机物进一步处理。经好氧处理后的污水流入二沉池，对水中的污泥进行沉淀分离，出水排放，部分污泥回流到缺氧池，剩余污泥排入污泥浓缩池。

调节池、混凝沉淀池、厌氧沉淀池和二沉池产生的污泥排入污泥浓缩池，经离心机脱水后泥饼外运，水流入调节池，再回到污水处理系统。

3 主要构筑物

(1)格栅井。钢混结构，半地下式，共1座，有效容积为4 m3。内设HZG-500型机械格栅，P=0.55 kW，b=5 mm。

(2)调节池。钢混结构，共1座，净尺寸为8 m×32 m×5.2 m，有效容积为1 024 m3，停留时间为6.1 h。设PBX-8型平流式吸泥机1套，P=1.5 kW，将沉淀在池底的碳化硅污泥刮至泥坑内，防止污泥在调节池底沉积。设3台(2用1备)WQ80-10-4型污水提升泵，Q=80 m3/h，H=10 m，P=4 kW，配套FQ-85液位控制器和DC-85型电磁流量计，根据液位自动控制污水提升泵，并计量污水水量。设2台GW25-10-1.5型排泥泵(1用1备)，Q=25 m3/h，H=10 m，P=1.5 kW，将调节池泥坑内污泥打入污泥浓缩池。设SX-1型pH计1套，用于在线监测废水pH。

(3)混凝反应池+沉淀池。钢混结构，共2座。反应池单体有效容积为47 m3，停留时间为0.6 h。采用辐流式沉淀池，主体直径为9.5 m，沉淀池单体有效容积为265 m3，停留时间为3.18 h。设JC-85型溶加药系统2套，用于投入PAC试剂。设CG-C-13型周边传动刮泥机2套，P=2.2 kW。设GW25-10-1.5型排泥泵3台(2用1备)，Q=25 m3/h，H=10 m，P=1.5 kW。

(4)中间水池。钢混结构，共1座，净尺寸为6.5 m×6.5 m×4.5 m，有效容积为170 m3，停留时间为1 h。设TQL80-160A型污水提升泵6台(4用2备)，Q=42.5 m3/h，H=28 m，P=5.5 kW，配套FQ-85液位控制器和DC-85型电磁流量计，根据液位自动控制污水提升泵，并计量污水水量。设管壳式换热器4套，单套S=10 m2。

(5)厌氧反应器(UASB)。反应器主体采用碳钢结构，以钢混结构为基础，共4座，主体直径为9.5 m，有效容积为1 000 m3，停留时间为24 h。反应器下部设不锈钢布水系统，用于进水的均匀布水，上部设三相分离器，用于水、气、泥的分离。配套水封罐、缓冲罐和气表各4套，用于沼气收集。

(6)厌氧沉淀池。采用钢混结构，共2座，单体净尺寸为6 m×6 m×5.8 m，单体有效容积为190 m3，停留时间为2.3 h。设GW25-10-1.5型排泥泵3台(2用1备)，Q=25 m3/h，H=10 m，P=1.5 kW。

(7)A/O处理系统。采用钢混结构，包括缺氧池和好氧池2个单元。

缺氧池2座，单池净尺寸为16 m×6 m×6 m，单体有效容积为510 m3，停留时间为6.1 h。配套QJB4型潜水搅拌机4套，P=4 kW。

好氧池4座，单池净尺寸为16 m×6 m×6 m，单体有效容积为510m3，停留时间为12.2 h，配套安装钢结构填料支架和D 150 mm组合填料。采用ABS曝气管和QMZM型微孔曝气器，配3台(2用1备) FSR200A型罗茨鼓风机，P=45 kW。

(8)二沉池。采用钢混结构，共2座，采用辐流式沉淀池，单体主体直径为12 m，单体有效容积为402 m3，停留时间为4.8 h。设CG-C-16周边传动刮泥机，P=2.2 kW。设80GW43-13-3型排泥泵3台(2用1备)，Q=42.5 m3/h，H=13 m，P=3 kW。

(9)污泥浓缩池。采用钢混结构，共1座，有效容积为150 m3。设LW-500A型离心脱水机2套，P=50 W。

4 工艺调试

该项目于2011年6月进行启动调试，以某啤酒厂废水处理工程的厌氧颗粒污泥为UASB厌氧反应器的接种污泥，温度控制在25～30 ℃，厌氧反应器内pH控制在6～8。A/O处理系统接种污泥取自市政污水处理厂二沉池的回流污泥，A/O系统内pH控制在7～8。调试初期为间歇进水，每天进水2次，每次2 h，随时监测出水水质，逐步增加进水负荷。待菌种适应有机废水后，逐步增加进水次数和时间，直至满负荷运行。60 d后实现满负荷运行，系统出水达到设计要求，镜检结果显示厌氧反应器内颗粒污泥驯化良好，A/O处理系统填料上生物膜挂膜成功，且钟虫等有利于系统运行的微生物较多。启动调试完成后，系统进入试运行阶段。

5 运行效果

该工程运行几年来，处理效果稳定，各阶段处理效果见表2。

从表2可以看出，该处理工艺对硅片清洗废水处理效果较好，对废水中COD、SS的去除率分别达到95.4%、96.2%，出水达到《电池工业污染物排放标准》(GB 30484—2013)中间接排放限值要求。该工程已经通过环保部门验收。

6 工程投资及运行成本分析

该工程共投资1 306万元，其中土建360万元，设备投资940万元，启动调试污泥菌种费用6万元。系统运行过程中，药剂费为2.2元/m3，电费为0.5元/m3，人工费为0.3元/m3，维修费为0.1元/m3，污泥处理费为0.2元/m3，合计运行成本为3.3元/m3(不含设备折旧)。

7 结论

(1)采用混凝沉淀—UASB—A/O处理系统—二次沉淀工艺处理硅片清洗废水，效果较好，出水水质稳定，系统出水各项指标均达到《电池工业污染物排放标准》(GB 30484—2013)中的间接排放限值要求。

(2)硅片清洗废水中悬浮物浓度较高，主要由碳化硅和硅粉等无机颗粒组成，在调节池需增加污泥清理设施，防止碳化硅和硅粉沉积造成调节池有效容积变小。

3)该工艺运行稳定，运行成本为3.3元/m3(不含设备折旧)，是一种可靠的硅片清洗废水处理工艺。