趙群峰

（禹智天工環(huán)境科技有限公司，江蘇 太倉(cāng) 215400）

談及光伏產(chǎn)業(yè)，人們會(huì)想到太陽(yáng)能電池，光伏產(chǎn)業(yè)的主要原料是晶體硅。光伏企業(yè)在生產(chǎn)太陽(yáng)能電池時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量廢水，且廢水中污染物的成分非常復(fù)雜，處理起來(lái)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(xué)性質(zhì)卻非?；钴S，幾乎能與所有元素發(fā)生反應(yīng)。少量的氟有助于人體的健康生長(zhǎng)，但過(guò)量的氟卻會(huì)影響人體健康，并引起氟中毒產(chǎn)生氟骨病。目前，光伏產(chǎn)業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)排放大量的高濃度含氟廢水，污染水體和環(huán)境，因此治理光伏產(chǎn)業(yè)廢水已經(jīng)刻不容緩。

1 光電池生產(chǎn)廢水的污染與危害

在光伏產(chǎn)業(yè)中，廢水的主要來(lái)源是在晶體硅制絨、酸洗和漂洗環(huán)節(jié)出現(xiàn)的硝酸鹽氮廢水和含氟廢水，這兩種廢水不僅會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境，還會(huì)危害人體健康。

硝酸鹽是許多水資源污染中最常見(jiàn)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(lái)源一是日常生活中的污水排放；第二來(lái)源是農(nóng)業(yè)污染。在農(nóng)業(yè)種植過(guò)程中，我們經(jīng)常對(duì)農(nóng)作物施用大量的氮肥，但幾乎40%的氮肥都會(huì)從土壤中流失，污染地下水；第三是企業(yè)在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中排放的廢水。

2 光伏廢水處理工藝

2.1 化學(xué)鈣鹽沉淀法

化學(xué)沉淀法是許多企業(yè)處理工業(yè)廢水的常用方法之一，這種方法通常應(yīng)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(yè)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(guò)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(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成CaF2沉淀。該方法操作簡(jiǎn)單，費(fèi)用較低，效果也比較穩(wěn)定。但應(yīng)用此法處理高濃度含氟廢水后，會(huì)出現(xiàn)大量廢渣從而發(fā)生二次污染，對(duì)廢水中氟離子的處理效果也不能達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，而且在處理廢水時(shí)，廢水中的泥渣沉淀速度慢，如果企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中廢水的排放量較大，廢水就不能得到及時(shí)處理，因此該方法不適合污水排放量大且需要連續(xù)排放的企業(yè)。同時(shí)，使用石灰處理高濃度含氟廢水時(shí)，需要企業(yè)專(zhuān)門(mén)購(gòu)置石灰乳溶解裝置，從而增加企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本，而且由于污泥量大，管道容易出現(xiàn)結(jié)垢堵塞的現(xiàn)象，操作、維護(hù)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(jiǎn)單，產(chǎn)生的污泥也少，但同時(shí)還需要投放氫氧化鈉來(lái)中和酸性廢水，使得廢水處理費(fèi)用增加。

2.2 混凝沉淀除氟法

目前企業(yè)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(jiǎn)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(lái)中和酸性廢水，達(dá)到調(diào)節(jié)pH值的目的，使廢水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，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(yè)常用的混凝劑有無(wú)機(jī)混凝劑和有機(jī)混凝劑，其中無(wú)機(jī)混凝劑是鐵鹽、鋁鹽、鈣化合物、鎂化合物等，有機(jī)混凝劑是聚丙烯酰胺等。

將無(wú)機(jī)混凝劑投入到含氟廢水中后，廢水會(huì)和混凝劑中的一些金屬離子產(chǎn)生反應(yīng)，出現(xiàn)一些膠體或者絨絮體，這些膠體或者絨絮體可以對(duì)廢水中的氟離子進(jìn)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(jīng)常被用于處理工業(yè)廢水，且效果明顯。但這種方法只適合處理含氟低的廢水，優(yōu)點(diǎn)是費(fèi)用低，設(shè)備操作簡(jiǎn)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(jié)合使用。需要注意的是，通常在使用混凝劑處理含氟廢水時(shí)，企業(yè)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(huì)產(chǎn)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(wěn)定，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生很多硫酸根離子，處理后的廢水中還會(huì)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(jiàn)的吸附劑有分子篩、稀土、氧化鋁、粉煤灰等。一般企業(yè)會(huì)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(guò)，從而吸附廢水中的氟離子。這種方法雖然除氟效果比較穩(wěn)定，且吸附劑還能重復(fù)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(shí)，需要在半滲透膜的兩端建立一個(gè)直流電場(chǎng)，使帶負(fù)電的氟離子和帶正電的離子通過(guò)離子交換分別流向陽(yáng)極和陰級(jí)，從而去除廢水中的氟離子[1]。這種除氟方法可應(yīng)用于飲用水的除氟，但這種方法需要先對(duì)飲用水進(jìn)行處理。因此，設(shè)備成本相對(duì)較高，還存在膜極化結(jié)垢的問(wèn)題，在處理飲用水中的氟離子時(shí)，也會(huì)去除一些對(duì)人體有益的物質(zhì)，因此電滲析法除氟在實(shí)際應(yīng)用中受到限制。

2.5 生化除氟法

生化除氟法，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是長(zhǎng)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(lèi)微生物組成的生物膜反應(yīng)器中，微生物就會(huì)降解廢水中的氟離子，達(dá)到除氟目的。但這種方法只能應(yīng)用在含氟濃度較低的工業(yè)廢水中，而不能應(yīng)用于高濃度含氟廢水中，因?yàn)槲⑸镌诟邼舛群鷱U水中降解氟的能力會(huì)受到抑制，其生長(zhǎng)也會(huì)受到影響，生物膜會(huì)脫落，不能達(dá)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(shí)，需要對(duì)廢水進(jìn)行電解析，通過(guò)電解析可以在水中產(chǎn)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(diǎn)，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(huì)析出鋁離子和鎂離子，并與廢水中的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成氫氧化鋁和氫氧化鎂絮狀膠體物質(zhì)，這些絮狀膠體將會(huì)吸附氟離子，從而達(dá)到除氟目的。該方法所需設(shè)備簡(jiǎn)單，也不會(huì)產(chǎn)生二次污染，但由于鋁鎂合金電極容易鈍化，電流無(wú)法通過(guò)，導(dǎo)致鋁鎂合金的電極不能順利析出，從而無(wú)法達(dá)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(guò)水而不能透過(guò)其他溶質(zhì)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(guò)半透膜或反滲透膜分離，從而達(dá)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(wèn)題，導(dǎo)致利用該方法除氟時(shí)對(duì)水質(zhì)的要求較高，且要先對(duì)進(jìn)行水預(yù)處理。進(jìn)膜前的原水水質(zhì)越好，對(duì)膜的傷害就越小，使用時(shí)間就越長(zhǎng)。但該方法對(duì)高濃度含氟廢水的處理效果較差。在利用反滲透除氟法時(shí)，如果廢水回收率太低，會(huì)造成水資源的浪費(fèi)。

2.8 協(xié)同反硝化廢水處理法

我們可以選擇協(xié)同反硝化反應(yīng)器對(duì)有機(jī)含氮廢水進(jìn)行處理。協(xié)同反硝化反應(yīng)器實(shí)質(zhì)上就是以硫自養(yǎng)反硝化的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)光伏廢水的脫氮處理，以單質(zhì)硫的形式作為電子供體，將廢水中相關(guān)的氮離子逐步轉(zhuǎn)化為氮單質(zhì)，來(lái)實(shí)現(xiàn)廢水脫氮。在協(xié)同硝化反應(yīng)器脫氮時(shí)，通過(guò)對(duì)進(jìn)水處氮、氟的控制，使對(duì)應(yīng)離子的濃度達(dá)到恒定狀態(tài)，在不需要酸堿調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上就可以實(shí)現(xiàn)。利用協(xié)同反硝化反應(yīng)器處理廢水，需加入CaO進(jìn)行初步除氟來(lái)降低氟離子濃度，使廢水的pH值呈堿性，滿(mǎn)足協(xié)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(guò)初步除氟、協(xié)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(guò)某種方法產(chǎn)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(jìn)行固液或液液分離。按氣泡產(chǎn)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(tǒng)除氟方法聯(lián)用以加強(qiáng)除氟效果。

3 結(jié)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(yōu)缺點(diǎn)。比較常用的只有三種方法：化學(xué)沉淀法、混凝沉淀法和吸附法。因此，我們應(yīng)該不斷探索光伏廢水處理的途徑，并結(jié)合企業(yè)的實(shí)際情況，采取有針對(duì)性的措施，積極幫助企業(yè)處理光伏廢水。