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《焦点访谈》“怒批”光伏污染!光伏废水或将成为第三轮中央环保督察重点

相关数据显示,2022年底,我国光伏电站装机已经达到3.72亿千瓦,成为全国仅次于火电、水电的第三大电源形式。

  

按照行业装机趋势,到今年年底,光伏发电装机或将突破5亿千瓦,大概率超越水电(含抽蓄)成为全国第二大电源。

  

然而,光伏“狂飙”背后的环境风险,却鲜有人提及。直至近日,央视《焦点访谈》的一篇名为“废旧光伏组件流向何方”的新闻报道,才让光伏污染第一次真正地映入大众视野。

 

《焦点访谈》“怒批”光伏污染!光伏废水或将成为第三轮中央环保督察重点-

  图源/央视焦点访谈

 

如果说以前“光伏+污水厂”模式是单向流动式赋能,那么随着光伏废水问题的日益严峻,“光伏+污水厂”或将拥有不同定义,逐步转变为双向互动式赋能。

 

焦点访谈:污水遍地、黑烟刺鼻…
记者暗访调查“揭开”光伏污染冰山一角

 

截至2023年4月,我国光伏发电装机达4.4亿千瓦,若以每块光伏组件300w、体积0.066m3、重量19kg来计算,当全部光伏电站25年运行期满后,将产生约9700万m3、2800万吨的固体废弃物。

 

那么,已经达到使用年限的废弃光伏组件都流向了哪里呢?这一问题引起了焦点访谈栏目组的高度关注。

 

《焦点访谈》“怒批”光伏污染!光伏废水或将成为第三轮中央环保督察重点-
图源/央视焦点访谈

 

焦点访谈记者来到了河南省新乡市辉县郊区的一个村子,村子里有很多靠处置废弃组件来营生的小工厂、小作坊。这些小工厂都是从回收商那里买来废弃光伏组件后,进行焚烧。

 

在村里一处关着铁门的院子里,记者看到成堆的拆解后的光伏板材,旁边还有一个大焚烧炉正在烧东西,炉子已经被熏黑。除了焚烧产生的刺鼻黑烟,记者还在院子里闻到一股难闻的气味,铁皮板竖起的墙里面,地上有几个池子,正冒着白烟,地上是污水。

 

《焦点访谈》“怒批”光伏污染!光伏废水或将成为第三轮中央环保督察重点-
图源/央视焦点访谈

 

据业内专家介绍,和其他垃圾不同,光伏组件含氟,如不进行专业处理,有毒气体不仅危害工作人员,还将对周围地区土壤和地下水造成二次污染。

 

此外,记者还了解到,除了回收环节的污染,光伏最主要的污染还是发生在生产环节。其生产过程中所产生废水主要有:

 

◎ 碱性废水。利用氢氧化钾溶液进行清洗作业的过程中会产生碱性废水;用水喷淋的方式对含有氨气的废气的硅烷燃烧塔予以处理,同样也会产生碱性废水。这些碱性废水中含有氢氧化钠、氨氮、异丙醇等,直接排放将会造成严重的污染。

 

◎ 酸碱冲洗废水。通常是在硅片腐蚀清洗作业过程中产生酸碱冲洗废水,其中含有的COD、SS、酸碱类等,会污染环境。

 

◎ 氢氟酸浓液。它产生于制绒工序和磷硅玻璃去除工序之中,其pH值在1左右。

 

◎ 氢氟酸冲洗废水。在利用HF进行二次清洗去磷硅玻璃的过程中会产生氢氟酸冲洗废水,它的污染强度较大,如若与人体皮肤触碰,会造成表皮、真皮及皮下组织坏死。

 

“光伏+污水厂”是未来大趋势
但你不知道光伏废水有多难搞吗?

 

1、光伏废水的特点

 

1)污染物浓度波动范围大。光伏生产废水废弃物成分较多且组成成份复杂,常见的有切割液、乙丙醇、丙烯醇、乳酸、单晶硅粉等物质,这些物质通常都包含在冲洗水中,而且废水中的这些物质含量波动较大。一般情况下,废水呈酸性,pH值通常在3~6之间,COD浓度较高   (2000~6000mg/L),SS浓度高(200~2000mg/L),BOD5较低(500~1500mg/L)。

 

2)废水的酸、碱性极强,对设备具有很强的腐蚀性。碱性废水,pH一般在10~14;酸性废水,pH一般在3~6。

 

3)废水的可生化性很差。BOD5/COD通常在0.2~0.3左右,随着废水量波动,甚至小于0.2。

 

4)废水排放具有时段性。随着生产工艺时段的不同,污染物也出现较大变化,废水量从60~250m3/h不等,高渣废水、净水器泥水,循环水排污水,清洗废水都随着生产量的不同产生不同量废水。

 

2、光伏废水典型处理工艺

 

《焦点访谈》“怒批”光伏污染!光伏废水或将成为第三轮中央环保督察重点-
典型光伏废水处理流程一

 

◎ 光伏废水进入混合调节池,在反应池中投加聚合氯化铝(PAC)、聚丙烯酰胺(PAM)进行混凝反应后沉淀,污泥由气动隔膜泵送入污泥浓缩池。

 

◎ 废水经中间水池后提升进入厌氧处理系统,有机物在此被大量降解,出水经兼氧池分解大分子有机物,再由好氧生物处理系统进一步降解有机物。

 

◎ 好氧池后设置二沉池,采用曝气生物滤器进行深度处理,污泥池中污泥进行压滤处理。

 

《焦点访谈》“怒批”光伏污染!光伏废水或将成为第三轮中央环保督察重点-
典型光伏废水处理流程二

 

◎ 光伏废水排入初沉池,加CaCl2和PAC,去除氟化物、悬浮物和固体颗粒物质,通过自流进入调节池调节水质水量,再自流进入厌氧配水池。

 

◎ 通过提升泵提升至水解酸化池,经过一系列处理废水中的大分子污染物变成小分子污染物、难降解的污染物变成易降解的污染物,有机物转化为沼气,同时废水的可生化性得以提高。

 

◎ 水解酸化池出水自流入缺氧池,循环式活性污泥(CASS)池多余的污泥回流至缺氧池,污泥与废水在缺氧池维持在缺氧的状态,缺氧池出水在缺氧沉淀池泥水分离,澄清出水再自流入CASS 池。

 

◎ CASS池的污泥通过回流泵与CASS进水混合,快速降解有机物,CASS池多余的污泥回流至缺氧池。

 

◎ 缺氧沉淀池沉淀的污泥在回流到水解酸化反应器,进行污泥减量化和消化反应,剩余污泥再泵送至污泥浓缩池,压滤浓缩污泥和污泥外运。

 

3、光伏废水:分质收集处理好,还是集中收集处理好?

 

1)集中处理处理光伏废水

 

由于光伏企业生产过程中所产生的污水具有污染物浓度波动范围大、时段性特征非常明显,再加上其中污染物的可生化性能较差,为了解决该问题,有些同行认为应该通过集中收集的方式对这些污水进行一起处理。

 

优势:通过集中收集,一起处理的方式,可以有效的克服企业污染物浓度波动范围大、存在时段性的缺陷,在操作上和管理较容易实现。

劣势:由于集中收集的废水中含各个工艺阶段不同的污染物,从而使得最终处理工艺设计较为复杂,污水降解处理成本较高,污水经过处理后水质并不是很好。

 

2)分质分类处理光伏废水

 

与集中收集处理方式不同,分质收集处理方式是依据生产过程中各个工艺部分排放废水和排放规律的不同,有针对性的分别收集并进行相应处理的工艺。

 

优势:与集中处理方式相比较,该处理方式的针对性更好,因而使得最终污水处理的效果更好。此外,该方式在各个工艺阶段的污水处理工艺相对较简单。

 

劣势:其在整体运行,管理和操控所需的人员较多,特别是企业污水排放时段性的特点,会进一步加大该工艺应用的难度。

 

8种光伏企业含氟废水处理工艺对比
化学沉淀法+混凝沉淀法+吸附法效果更佳

 

众所周知,光伏企业会用到大量的氢氟酸,工业生产中排放的含氟废水常含有质量浓度为10mg/L~10000mg/L的氟化物。

 

值得一提的是,由于光伏废水中还可能还存在其他非金属离子,因此除氟会变得更加困难(氟离子活性较强,本身就是工业废水中较难去除的物质之一)。

 

一般来说,含氟废水处理原则是:首先从清洁生产角度出发,减少污染物,防止污水外排,进而综合回收和利用。究竟采用什么样的方法除氟,是要根据工业废水的水质、水量、排放标准及处理方法的特点、成本和回收经济价值等各方面综合考虑。

 

在光伏废水处理行业中,化学沉淀法、混凝沉淀法、吸附法由于实用性较强经常联合使用,处理效果更佳。下面先详细介绍这三种方法——

1、吸附除氟法

 

吸附法的基本机理是离子交换或表面反应,是一种基于接触法的表面反应,使用氟吸附剂的设备将含氟废水中的氟与吸附剂中的其他离子或基团反应交换后留在吸附剂表面而被除去,吸附剂则通过不断再生来恢复交换能力。

 

因此,吸附法只适用于含氟量低的自来水处理或者深度除氟处理。

 

2、化学沉淀除氟法

 

化学沉淀法是将一定量的化学试剂投加到含氟废水中,使其与废水中的氟生成氟化物沉淀或者利用共沉淀吸附氟离子,然后用过滤或自然沉降等方法使沉淀物与水分离,达到除氟的目的。

 

目前,沉淀法是除氟工艺中应用最广泛的一种方法,适用于处理质量浓度在1000mg/L以上的含氟废水。

 

◎ 若废水中含有比较单纯的氟离子时,投加石灰,调节pH值至10~12,生成CaF2沉淀,可使含氟质量浓度降至10mg/L~12mg/L。

 

◎ 若废水中还含有其他金属离子(如 Mg2+、Fe3+、Al3+等),加熟石灰后,除形成CaF2沉淀外,还形成金属氢氧化物,可使含氟质量浓度降至8mg/L以下。

 

◎ 若加石灰至pH=11~12,再加硫酸铝或者聚合铝盐,使pH=6~8,则形成氢氧化铝可使含氟质量浓度降至5mg/L以下。

 

为提高除氟效率可调节废水的酸度及无机絮凝剂和有机助凝剂的投加量并加入过量的Ca(OH)2以达到深度除氟的目的。

 

常用的沉淀剂有生石灰、熟石灰、电石渣、碳酸钙、石粉、可溶性钙盐等。熟石灰和氯化钙等钙盐的联合使用,配合无机混凝剂和有机助凝剂,能更有效地降低氟离子浓度,而且熟石灰生产便捷,价格相对氯化钙等钙盐优惠,在处理过程中既能中和废水酸性又能有效除氟,处理成本相对较低,是光伏企业常用的处理方法。

 

3、混凝沉淀除氟法

 

混凝沉淀法是利用水中的F-与Al3+、Fe3+、Mg2+等阳离子形成络合物沉淀而除氟的一种方法。

 

所选用的混凝剂一般为聚铁和聚铝等无机混凝剂,也可以使用有机混凝剂,包括聚丙烯酰胺类和天然高分子化合物(如纤维素、淀粉、木质素等聚糖类和壳聚糖类) 。不同混凝剂因其作用机理不同,降氟效果也不同。

 

混凝沉淀法能够处理含氟量在1000mg/L以上的废水,设备简单、操作容易。但存在后期投加药剂量大,废水中引入过多金属离子和非金属离子,不利于后段的综合回用,且除氟效果不稳定,产生较多难以处理的废渣。

 

4、电渗析除氟法

 

使用电渗析法处理含氟废水时,需要在半渗透膜的两端建立一个直流电场,使带负电的氟离子和带正电的离子通过离子交换分别流向阳极和阴级,从而去除废水中的氟离子。

 

这种除氟方法可应用于饮用水的除氟,但这种方法需要先对饮用水进行处理。因此,设备成本相对较高,还存在膜极化结垢的问题,在处理饮用水中的氟离子时,也会去除一些对人体有益的物质,因此电渗析法除氟在实际应用中受到限制。

 

5、生化除氟法

 

生化除氟法,简单来说就是长期驯化一些微生物,使这些微生物具有一定的降氟和除氟能力,然后将含氟废水加入含有由这类微生物组成的生物膜反应器中,微生物就会降解废水中的氟离子,达到除氟目的。

 

这种方法只能应用在含氟浓度较低的工业废水中,而不能应用于高浓度含氟废水中,因为微生物在高浓度含氟废水中降解氟的能力会受到抑制,其生长也会受到影响,生物膜会脱落,不能达到除氟的目的。

 

6、电凝聚除氟法

 

电凝聚法处理含氟废水时,需要对废水进行电解析,通过电解析可以在水中产生一些絮凝沉淀,这种沉淀物具有静电吸附和离子交换的特点,可有效去除废水中的氟离子。

 

该方法所需设备简单,也不会产生二次污染,但由于铝镁合金电极容易钝化,电流无法通过,导致铝镁合金的电极不能顺利析出,从而无法达到除氟的效果。

 

7、反渗透除氟法

 

反渗透除氟法,就是利用反渗透膜能透过水而不能透过其他溶质的特性,然后利用足够的压力,可以让含氟废水中的水分子通过半透膜或反渗透膜分离,从而达到除氟目的。

 

但是反渗透除氟法也存在局限性,由于膜的问题,导致利用该方法除氟时对水质的要求较高,且要先对进行水预处理,进膜前的原水水质越好,对膜的伤害就越小,使用时间就越长。

 

此外,该方法对高浓度含氟废水的处理效果较差。在利用反渗透除氟法时,如果废水回收率太低,会造成水资源的浪费。

 

8、气浮废水处理法

 

气浮法是通过某种方法产生大量的微气泡,使其与废水中密度接近于水的固体或液体污染物微粒粘附,形成密度小于水的气浮体,在浮力的作用下上浮至水面形成浮渣,进行固液或液液分离。

 

气浮法除氟主要是与其它传统除氟方法联用以加强除氟效果。按气泡产生的不同方式分为电解气浮法、散气气浮法、溶气气浮法等。

 

文章来源:(来源:环保水圈、焦点访谈、网络等)

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