1. Fonti di acque reflue, inquinanti tipici e caratteristiche delle acque
Le acque reflue derivanti dalla produzione di wafer in silicio fotovoltaico si generano principalmente durante il taglio dei wafer, la texturizzazione e la pulizia, la lucidatura acida e alcalina, la rimozione degli adesivi, il raffreddamento durante il taglio dei wafer e la pulizia degli ambienti produttivi. Costituiscono la principale fonte di acque reflue nell’intero processo di produzione dei wafer in silicio.
A differenza delle acque reflue provenienti dalla produzione di celle solari, quelle derivate dalla lavorazione dei wafer in silicio presentano un elevato contenuto di fluoro, una concentrazione elevata di biossido di silicio (SiO₂), un’elevata torbidità e flussi alternati di acque reflue acide e alcaline.
I contaminanti tipici includono fluoro, biossido di silicio (SiO₂) in forma colloidale sospesa, sali acidi e alcalini, tracce di residui di fluidi da taglio e ioni responsabili della durezza, come calcio e magnesio. Sebbene il livello complessivo di COD sia relativamente basso, le acque reflue contengono una concentrazione eccezionalmente elevata di biossido di silicio in forma colloidale.
Il volume di acque reflue è notevole e soggetto a forti fluttuazioni idrauliche. Le acque reflue provenienti dal taglio delle fette di silicio contengono elevate quantità di finissime particelle di silicio che si sedimentano facilmente e causano incrostazioni. Lo scarico alternato di acque reflue acide e alcaline utilizzate per la pulizia determina brusche variazioni del pH e un costante aumento della salinità. In assenza di un adeguato trattamento, possono verificarsi gravi incrostazioni, intasamento delle membrane e concentrazioni eccessive di fluoro nell’effluente trattato.
I sistemi di trattamento delle acque reflue devono rispettare i pertinenti regolamenti industriali in materia di scarico di acque reflue e gli standard per il riutilizzo dell’acqua rigenerata.
2. Principali difficoltà riscontrate dai clienti
Il trattamento delle acque reflue nel settore delle fette di silicio presenta diverse sfide altamente specializzate.
I processi convenzionali di trattamento risultano generalmente inefficaci nella rimozione della silice colloidale ultrafine, provocando sedimentazione lenta, accumulo di fanghi nelle vasche di equalizzazione, grave intasamento delle membrane e sostituzione prematura delle stesse.
Anche le tecnologie tradizionali per la rimozione del fluoro presentano una limitata adattabilità alle condizioni variabili delle acque reflue, aumentando il rischio di superare i limiti di scarico del fluoro.
La produzione di wafer al silicio richiede grandi volumi di acqua di processo, mentre i sistemi convenzionali di trattamento spesso raggiungono tassi di recupero idrico relativamente bassi, comportando un elevato consumo di acqua dolce e costi operativi elevati.
Inoltre, le apparecchiature standardizzate per il trattamento risultano spesso inadeguate alle condizioni operative altamente acide, alcaline, favorenti l’incrostazione e corrosive tipiche della produzione di wafer, causando guasti frequenti delle attrezzature e maggiori esigenze di manutenzione.
Con il continuo ampliamento della capacità produttiva, gli impianti convenzionali di trattamento civile delle acque reflue richiedono ampie aree di installazione e offrono una flessibilità limitata per gli aggiornamenti di capacità, rendendoli inadatti alla moderna produzione su larga scala e continua di wafer al silicio.
3. Processo di trattamento e configurazione degli equipaggiamenti principali
Per affrontare le caratteristiche di elevata silice, elevato fluoro ed elevata torbidità delle acque reflue provenienti dalla lavorazione delle wafers al silicio, adottiamo un processo di trattamento consolidato composto da:
Raccolta separata → Coagulazione per la rimozione di silice e fluoro → Addolcimento dell’acqua → Filtrazione di precisione → Riutilizzo avanzato dell’acqua mediante membrane → Riduzione del volume del concentrato
Le acque reflue torbide provenienti dal taglio delle wafers e le acque reflue di processo acide/antiche vengono raccolte ed equalizzate separatamente, al fine di ridurre al minimo le fluttuazioni idrauliche e qualitative.
Un sistema dedicato di coagulazione e sedimentazione destabilizza la silice colloidale, ottenendo contemporaneamente un’elevata efficienza nella rimozione del fluoro.
L’acqua trattata viene quindi sottoposta a filtrazione su sabbia e a filtrazione su carbone attivo, per rimuovere i solidi sospesi residui e i contaminanti organici in tracce.
Infine, un sistema di ultrafiltrazione (UF) combinato con una membrana antifouling per osmosi inversa (RO) produce acqua rigenerata di alta qualità, adatta per la pulizia e il raffreddamento delle wafer.
Il concentrato residuo viene ulteriormente trattato mediante processi di riduzione del volume, garantendo il funzionamento stabile a lungo termine dell’intero sistema di trattamento.
L'attrezzatura principale comprende:
- Serbatoi di equalizzazione personalizzati resistenti alla corrosione
- Reattori ad alta efficienza per la rimozione di silice e fluoruro
- Sistemi completamente automatici di addolcimento dell’acqua
- Unità di filtrazione di precisione
- Sistemi a membrana ad osmosi inversa anti-incrostante
- Sistemi intelligenti di dosaggio chimico
- Strumenti di monitoraggio in tempo reale della qualità dell’acqua
4. Vantaggi della soluzione
La nostra soluzione è progettata specificamente per il settore fotovoltaico delle wafer al silicio, offrendo soluzioni mirate per la rimozione di silice, la rimozione di fluoruro e la prevenzione delle incrostazioni, fornendo costantemente acqua trattata conforme sia ai requisiti di scarico che a quelli di riutilizzo come acqua di processo.
Forniamo attrezzature completamente personalizzate e non standard, progettate in base alla capacità dell’impianto, alle caratteristiche delle acque reflue, allo spazio disponibile per l’installazione e alle condizioni operative. Gli alloggiamenti rinforzati anticorrosione, le tubazioni resistenti all’usura e le strutture filtranti antintasamento sono specificatamente concepiti per le condizioni ad alto flusso, fortemente corrosive e abrasive riscontrabili nella produzione di wafer di silicio, migliorando in modo significativo l’affidabilità e la durata del sistema.
Tutti i sistemi elettrici principali, le apparecchiature meccaniche e i componenti per il trattamento delle acque sono certificati secondo gli standard CE, UL e ISO.
- La certificazione CE garantisce la conformità alle direttive dell’Unione Europea in materia di compatibilità elettromagnetica (EMC), direttiva bassa tensione (LVD) e requisiti ambientali.
- La certificazione UL dimostra la conformità agli stringenti standard nordamericani in materia di protezione antincendio e sicurezza elettrica.
Queste certificazioni internazionalmente riconosciute garantiscono un’elevata sicurezza operativa, la conformità normativa e un’agevole accettazione sia per progetti nazionali che internazionali.
La nostra tecnologia proprietaria di rimozione della silice nel pretrattamento elimina efficacemente l’incrostazione colloidale sulle membrane, riducendo in modo significativo la frequenza di manutenzione e prolungando la vita utile delle membrane.
Il sistema raggiunge tassi di riutilizzo dell’acqua superiori al 95 %, riducendo in modo significativo i consumi di acqua dolce e i costi associati allo scarico delle acque reflue.
Il suo design modulare integrato riduce al minimo gli spazi necessari per l’installazione, consentendo al contempo un’espansione futura flessibile. Il funzionamento intelligente completamente automatizzato riduce i requisiti di manodopera e garantisce un’esercizio stabile e a lungo termine, rispettando rigorosi standard di conformità ambientale.
5. Riferimenti di progetto e documentazione di supporto
Abbiamo completato con successo numerosi progetti di trattamento delle acque reflue per importanti produttori mondiali di wafer in silicio fotovoltaico e possediamo un’ampia esperienza nel trattamento delle acque reflue provenienti dalla produzione di wafer in silicio e nel loro riutilizzo.
Un progetto di punta è il Progetto per il Trattamento e il Riutilizzo delle Acque Reflue da Taglio e Pulizia di Wafer in Silicio da 15 GW, con una capacità di trattamento di 1.500 m³/giorno.
Il sistema ha funzionato in modo affidabile a lungo termine, risolvendo completamente i problemi legati all’accumulo di polvere di silicio, all’incrostazione delle membrane e alle concentrazioni eccessive di fluoro. Il progetto ha superato con successo le ispezioni di accettazione ambientale, consentendo un risparmio annuo di oltre 350.000 m³ di acqua dolce.
La documentazione di supporto comprende:
- Brevetti proprietari per processi di rimozione della silice e del fluoro
- Certificazioni CE, UL e ISO
- Relazioni di analisi della qualità dell’acqua rilasciate da laboratori accreditati terzi
- Documentazione relativa al completamento del progetto e all’accettazione ambientale
- Riferimenti prestazionali da progetti di riferimento nel settore fotovoltaico
6. Ambito di servizio e processo di collaborazione
Forniamo soluzioni complete chiavi in mano EPC per il trattamento delle acque reflue destinate ai produttori di wafer al silicio, che comprendono indagini sul sito, analisi della qualità dell’acqua, ingegneria di processo personalizzata, progettazione di apparecchiature non standard, produzione, installazione, messa in servizio, supporto alla conformità ambientale, servizi di esercizio e manutenzione e progetti di potenziamento del sistema.
Processo standard di collaborazione
- Indagine sul Sito e Campionamento delle Acque – Effettuiamo un’indagine in loco, raccogliamo campioni di acque reflue e redigiamo una relazione completa sull’analisi della qualità dell’acqua.
- Progettazione ingegneristica personalizzata – Sviluppare un processo di trattamento dedicato e una soluzione di apparecchiature personalizzata in base alle condizioni operative dell’impianto.
- Produzione delle attrezzature e costruzione – Avviare la fabbricazione su misura delle attrezzature e la costruzione in loco dopo la conferma del contratto.
- Installazione e messa in servizio – Completare l’installazione, la messa in servizio integrata e la fase di prova fino al raggiungimento di una conformità stabile.
- Accettazione del progetto e formazione – Assistere nelle procedure di accettazione ambientale e fornire una formazione professionale agli operatori.
- Assistenza tecnica a lungo termine – Fornire ispezioni periodiche, manutenzione preventiva, ottimizzazione del sistema, aggiornamenti degli equipaggiamenti e supporto tecnico continuativo, inclusi consumabili per tutta la vita utile.
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