一、硅片废水来源
为促进我国可再生能源和新能源技术及相关产业的发展,根据国家《可再生能源中长期发展规划》,国家发展和改革委员会决定在2005~2007年期间,实施可再生能源和新能源高技术产业化。其中太阳能光伏发电、太阳能电池用硅锭/硅片以及高效低成本太阳能电池组件及系统控制部件的产业化成为可再生能源和新能源高技术产业化专项支持的重点领域之一。近几年以来硅片行业蓬勃发展,仅硅片这块,去年全国(大陆,不包括其他地区)硅片年生产量超过1500MW。今后几年预计有约10%以上的年增长率。但同时产生大量的废水,生产废水主要来自多晶硅锭切片过程的清洗环节。含酸废水产生于多晶硅锭用混合酸进行表面处理后的清洗过程,由于表面处理是使用硝酸+氢氟酸的混合酸,因此清洗废水中的主要污染为pH、氟化物和硝酸盐。有机废水产生于切片后的多晶硅片清洗过程,由于切片时需使用切削液(主要成份为聚乙二醇)和切割微粉(主要成份为碳化硅),因此清洗废水中的主要污染物为CODCr和SS。
二、膜法处理硅片废水技术介绍
2.1.膜技术简介
膜分离技术是利用膜对混合物中各组份的选择透过性能来分离、提纯和浓缩目标产物的新型分离技术,膜分离过程是一种无相变、低能耗物理分离过程,具有高效、节能、无污染、操作方便和用途广泛等特点,是当代公认的最先进的化工分离技术之一。膜分离技术作为一种清洁生产工艺,在一定的条件下可替代或耦合传统的蒸馏浓缩、高速离心分离、萃取、离子交换树脂吸附、生化处理中沉降等工艺,膜分离技术应用的领域涉及电力、电子、化工医药、轻工、生物、食品饮料、市政、环保等行业,应用范围广、产业关联度大,是其它任何一种化工分离技术无法替代的,被国外称为二十一世纪最有发展前途的十大高新技术之一。
2.2.有机废水处理
有机废水产生于切片后的多晶硅片清洗过程,由于切片时需使用切削液(主要成份为聚乙二醇)和切割微粉(主要成份为碳化硅),因此清洗废水中的主要污染物为聚乙二醇和碳化硅粉。采用膜处理技术可回收聚乙二醇和碳化硅粉,同时水可以回用。
含PEG约0.4%切削清洗水经预处理和一级膜处理,分离出其中的碳化硅粉,清液去二级膜处理,二级膜的淡液即为纯水,可以回用到硅片清洗工序;二级膜的浓液去三级膜进一步处理得到含PEG约15%的溶液,该溶液经纯化去除杂质后进入多效蒸馏,得到99.5%的PEG,回用于切削工序。
以年产100MW硅片为例,每天产生450吨含PEG0.4%的废水,可回收
99.5%PEG 1.8吨,价值18000元
纯水 400吨,价值2000元