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太阳能电池板生产过程污染控制及治理技术研究

作　者: 瞿露
导　师: 汪诚文
学　校: 清华大学
专　业: 环境科学与工程
关键词: 太阳能电池 产污系数 废水 污泥
分类号: X76
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


近年来，我国太阳能电池产业飞速发展，规模迅速扩大。太阳能电池板生产过程中，大量使用了氢氟酸、硝酸、三氯氧磷、异丙醇等化学物质，会对环境造成严重污染。目前该行业还存在一系列环境问题：产排污状况不明，特征污染物迁移转化过程不清，环境管理标准、技术政策等缺乏；废水含氟量高，且因含大量硅、有机物、杂质离子等使得除氟困难；废水处理产泥量大，污泥因含氟而具有潜在毒性，处理难度大，关于不同反应条件下的产泥量变化及削减研究缺乏。本研究调研、监测了太阳能电池板生产工艺流程、产排污情况，识别出行业特征污染物及关键排放点，并计算了产污系数。研究表明：废水是主要污染问题，水中COD主要来自制绒单元（98.8%），氟离子主要来自酸洗（70.1%）、刻蚀单元（23.2%），总氮主要来自刻蚀单元（59.2%）及硅烷燃烧塔废液（27.0%），总磷主要来自制绒（73.7%）、刻蚀单元（24.7%）。以可代表我国较先进技术水平的企业A为例，产污系数为：废水477.3m3/MW，COD1450.5kg/MW，F-247.3kg/MW，TN36.2kg/MW，TP0.6kg/MW，氨氮3.6kg/MW。为更好地实现废水处理与资源化，可将各排放点废水按有机含氮废水、含氟废水、普通废水分类收集。通过小试实验研究废水两级除氟工艺，考察了钙盐种类、加药量、pH值、沉淀时间对除氟效果的影响。确定一级工艺采用氢氧化钙絮凝沉淀法使氟离子降至30mg/L以下，加药量Ca∶F（摩尔比）=1∶1，反应pH值6.5-7.0；二级工艺采用氯化钙、磷酸盐絮凝沉淀法，加药量Ca∶P∶F（摩尔比）=2∶0.4∶1，反应pH值为5.8左右。研究表明，两级工艺可使氟离子降到排放标准要求的10mg/L以下。结合废水处理工艺的反应条件，研究了钙盐种类、药剂量、pH值对污泥产量的影响，并分析了污泥成分。综合考虑出水氟离子浓度、产泥量、药剂成本等因素，确定采用用工业级氢氧化钙按Ca:F摩尔比1:1投加，pH值6.5-7.0，污泥产量系数为3.59gDS/gF。取酸洗槽1废水采用沉淀法进行氟回收实验，研究了钙盐种类、加药量对回收率及氟化钙纯度的影响。用工业级碳酸钙按理论加药量处理，产品可达萤石精矿标准，可获得较高的经济收益，并降低污泥处置费用。结合小试研究结果，完成某太阳能电池板生产企业的废水处理系统工程设计。采用两级沉淀法除氟，好氧活性污泥法除COD。连续监测表明，出水COD可降到100-200mg/L，氟化物降到10mg/L以下，满足排入污水厂要求。废水处理成本18.03元/m3废水，若将废水分质回收氟，处理费用可降低约3.83元/m3废水。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-9
第1章 绪论  9-24
  1.1 太阳能电池及其产业链  9-11
  1.2 太阳能电池板生产环境污染问题及研究现状  11-21
    1.2.1 太阳能电池板行业环境管理问题  11-13
    1.2.2 太阳能电池板生产废水处理问题  13-19
    1.2.3 废水处理产生的氟化钙污泥问题  19-21
  1.3 研究目的和内容  21-24
    1.3.1 研究目的  21
    1.3.2 研究内容  21-22
    1.3.3 技术路线  22-24
第2章 太阳能电池板生产行业产污系数  24-56
  2.1 太阳能电池板生产工艺流程调研及主要污染物识别  24-42
    2.1.1 制绒单元工艺调研及污染物监测  25-29
    2.1.2 酸洗单元工艺调研及污染物监测  29-33
    2.1.3 磷扩散单元工艺调研及污染物监测  33
    2.1.4 刻蚀单元工艺调研及污染物监测  33-37
    2.1.5 减反射膜镀膜单元工艺调研及污染物监测  37-38
    2.1.6 印刷及烧结分检单元工艺调研及污染物监测  38
    2.1.7 气体吸收塔及其污染物监测  38-39
    2.1.8 各工艺单元污染物种类及各排放点水污染物浓度  39-42
  2.2 太阳能电池板生产废水污染物产生系数  42-46
    2.2.1 原料消耗量计算的总产污系数  42-43
    2.2.2 实测产污系数  43-45
    2.2.3 不同企业产污系数比较  45-46
  2.3 主要污染物物料平衡及关键排放点识别  46-51
  2.4 废水分质收集方案设计  51-54
  2.5 本章小结  54-56
第3章 太阳能电池板生产废水除氟技术研究  56-74
  3.1 方法选择及可行性研究  56-60
    3.1.1 方法选择  56-58
    3.1.2 方案可行性  58-59
    3.1.3 方案改进  59-60
  3.2 太阳能电池板生产废水两级除氟工艺  60-72
    3.2.1 试验材料与测定方法  61
    3.2.2 一级工艺及影响因素  61-67
    3.2.3 二级工艺及影响因素  67-72
  3.3 本章小结  72-74
第4章 太阳能电池板行业含氟污泥产量及资源化研究  74-96
  4.1 污泥产量实验材料与方法  74-75
  4.2 不同反应条件下的污泥产量  75-79
    4.2.1 药剂种类及 pH 值影响  75-78
    4.2.2 药剂量影响  78-79
  4.3 不同反应条件下的污泥成分  79-89
    4.3.1 污泥氟化钙纯度  79-80
    4.3.2 污泥成分分析  80-89
  4.4 氟化物资源化研究  89-94
    4.4.1 资源化方案可行性研究  89-91
    4.4.2 钙盐种类对资源化效果的影响  91-92
    4.4.3 钙盐使用量对资源化效果的影响  92-93
    4.4.4 氟回收的经济效益与环境效益  93-94
  4.5 本章小结  94-96
第5章 太阳能电池板生产废水处理工程  96-112
  5.1 原污水处理系统概况  96-98
  5.2 工程总体设计  98-104
    5.2.1 设计水质水量  98-99
    5.2.2 工艺路线  99-100
    5.2.3 工艺特点  100-101
    5.2.4 主要工艺单元及工艺参数  101-104
  5.3 工程运行情况  104-110
    5.3.1 废水处理效果  104-108
    5.3.2 废水处理费用  108-110
  5.4 本章小结  110-112
第6章 结论与建议  112-115
  6.1 结论  112-114
  6.2 建议  114-115
参考文献  115-120
致谢  120-122
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  122

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 机械、仪表工业废物处理与综合利用
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