1. Fonti di acque reflue, inquinanti tipici e caratteristiche delle acque
Le acque reflue derivanti dalla produzione di celle solari vengono generate principalmente durante le fasi di pulizia dei wafer, texturizzazione, incisione (etching), diffusione, deposizione di film sottili, rimozione della pasta d’argento e lavaggio delle camere bianche. In generale, possono essere classificate in quattro categorie: acque reflue contenenti fluoro, acque reflue acide e alcaline, acque reflue organiche da processo di pulizia e concentrato ad alta salinità; queste rappresentano le principali fonti di inquinamento idrico nella produzione fotovoltaica (PV).
Le acque reflue contengono diversi inquinanti caratteristici specifici del settore fotovoltaico. I principali contaminanti includono concentrazioni elevate di fluoro, silicati e ossidi di azoto, oltre a solventi organici per la pulizia come l’alcol isopropilico (IPA) e l’etanolo. Le acque reflue sono prevalentemente acide e presentano notevoli fluttuazioni del pH.
I processi di texturizzazione e incisione generano grandi quantità di composti fluorosilicati, causando concentrazioni elevate di fluoro e alti livelli di particelle sospese di silice. I processi di pulizia contribuiscono con basse concentrazioni di contaminanti organici, provocando fluttuazioni moderate del COD. Il concentrato dell’osmosi inversa e le acque reflue da rigenerazione contengono elevate concentrazioni di solidi disciolti totali (TDS), rendendo le acque reflue complessive fortemente variabili sia per quantità che per qualità, con una marcata tendenza all’incrostante.
I sistemi di trattamento delle acque reflue devono rispettare i regolamenti applicabili del settore fotovoltaico e gli standard industriali per lo scarico delle acque reflue, soddisfacendo al contempo i requisiti dell’impianto in termini di riutilizzo idrico e di Zero Liquid Discharge (ZLD).
2. Principali difficoltà riscontrate dai clienti
Le principali sfide nel trattamento delle acque reflue per i produttori di celle solari includono la rimozione instabile del fluoro, l’incrostante severo e la bassa efficienza del riutilizzo idrico.
I processi convenzionali di precipitazione con calce spesso faticano a garantire una rimozione stabile del fluoro in condizioni di acque reflue variabili, aumentando il rischio di superare i limiti ambientali per lo scarico.
Gli ioni silice, calcio e magnesio formano facilmente depositi incrostanti su tubazioni e sistemi a membrana, causando intasamento delle membrane, usura accelerata delle attrezzature, fermi frequenti e costi di manutenzione più elevati.
Gli impianti di produzione di celle solari consumano grandi volumi d’acqua, mentre i sistemi convenzionali di trattamento raggiungono generalmente tassi di recupero idrico relativamente bassi, comportando un elevato consumo di acqua dolce e costi elevati per lo scarico delle acque reflue.
Poiché la capacità produttiva continua ad espandersi rapidamente, gli impianti tradizionali per il trattamento delle acque reflue civili richiedono ampie aree di installazione e risultano difficili da potenziare. Inoltre, il trattamento congiunto di acque reflue acide e alcaline aumenta il consumo di prodotti chimici e la generazione di fanghi pericolosi. Le attrezzature standard per il trattamento spesso non offrono la resistenza alla corrosione e l’efficacia anti-incrostante necessarie per la produzione fotovoltaica, creando una forte domanda di soluzioni specializzate per il risparmio idrico e il trattamento anti-incrostante delle acque reflue.
3. Processo di trattamento e configurazione degli equipaggiamenti principali
Per affrontare le caratteristiche specifiche delle acque reflue fotovoltaiche, adottiamo un processo di trattamento dedicato composto da:
Raccolta separata e pretrattamento → Rimozione precisa di fluoro e silice → Trattamento biologico → Filtrazione avanzata con membrana → Solidificazione del concentrato
Le acque reflue acide, le acque reflue alcaline, le acque reflue contenenti fluoro e le acque reflue organiche vengono raccolte e omogeneizzate separatamente per ridurre al minimo le fluttuazioni idrauliche e qualitative dell’acqua.
Durante il trattamento preliminare, regolazioni precise del pH, ammorbidimento dell’acqua, rimozione della durezza, coagulazione e sedimentazione eliminano efficacemente silicati, solidi sospesi e la maggior parte degli ioni fluoruro.
Successivamente vengono applicati l’adsorbimento su carbone attivo e un processo biologico di trattamento energeticamente efficiente per rimuovere i contaminanti organici residui.
L’acqua trattata passa quindi attraverso un sistema di ultrafiltrazione (UF), seguito da un sistema a membrana di osmosi inversa (RO) anti-incrostante, producendo acqua rigenerata di alta qualità adatta alle operazioni di pulizia delle wafer e di risciacquo negli ambienti produttivi.
Il concentrato ad alta salinità residuo viene ulteriormente concentrato e solidificato per lo smaltimento finale, massimizzando il recupero idrico e minimizzando lo scarico di acque reflue.
L'attrezzatura principale comprende:
- Sistemi automatici di neutralizzazione acido-base
- Reattori compositi ad alta efficienza per la rimozione di fluoruri
- Sistemi per la rimozione della silice e l’addolcimento dell’acqua
- Unità di adsorbimento a carbone attivo
- Sistemi a membrana ad osmosi inversa anti-incrostante
- Sistemi automatici di dosaggio chimico
- Sistemi di monitoraggio in tempo reale della qualità dell'acqua
4. Vantaggi della soluzione
La nostra soluzione è progettata specificamente per il settore manifatturiero del fotovoltaico, utilizzando una tecnologia di trattamento separato per risolvere in modo efficiente le sfide legate alla rimozione dei fluoruri, alla rimozione della silice e al controllo degli incrostamenti.
Il sistema garantisce costantemente prestazioni stabili nella rimozione dei fluoruri, assicurando la conformità alle normative ambientali sullo scarico e riducendo al minimo i rischi operativi.
Offriamo soluzioni personalizzate di apparecchiature, adattate alle caratteristiche delle acque reflue, alla capacità di trattamento richiesta e allo spazio disponibile nello stabilimento. Le strutture degli apparecchi, i materiali anticorrosivi, i canali di flusso antiotturazione e le configurazioni del sistema sono ottimizzati per le condizioni fortemente acide, alcaline e propense all’incrostamento tipiche della produzione fotovoltaica.
Tutte le attrezzature meccaniche principali, i sistemi di controllo elettrico e i componenti per il trattamento dell’acqua sono certificati secondo gli standard CE, UL e ISO, rispettando pienamente le Direttive europee sulle macchine e i requisiti nordamericani in materia di sicurezza elettrica, garantendo un funzionamento affidabile e la conformità ai progetti internazionali.
Il processo integrato di addolcimento e rimozione della durezza riduce in modo significativo l’incrostazione delle membrane, prolungandone la durata operativa di circa il 40% e riducendo i costi di manutenzione.
Il sistema raggiunge un tasso complessivo di riutilizzo dell’acqua fino al 95%, rendendolo particolarmente adatto alle elevate esigenze idriche degli impianti di produzione fotovoltaica e riducendo in modo sostanziale il consumo di acqua dolce.
La progettazione modulare integrata riduce al minimo gli spazi necessari per l’installazione, accorcia i tempi di installazione e consente un’espansione flessibile futura all’aumentare della capacità produttiva.
Il funzionamento intelligente completamente automatizzato riduce al minimo l’intervento manuale, garantendo al contempo prestazioni stabili, un minor consumo energetico e una documentazione completa conforme ai requisiti per le ispezioni ambientali e l’accettazione del progetto.
5. Riferimenti di progetto e documentazione di supporto
Abbiamo completato con successo progetti di trattamento delle acque reflue per numerosi produttori leader di celle fotovoltaiche e di wafer al silicio.
Un progetto rappresentativo è il Progetto di Trattamento delle Acque Reflue e di Riutilizzo Idrico per la Produzione di Celle Solari da 10 GW, con una capacità di trattamento di 1.200 m³/giorno.
Il sistema raggiunge costantemente il riciclo delle acque reflue per il riutilizzo produttivo, consentendo un risparmio annuo di oltre 300.000 m³ di acqua dolce, eliminando efficacemente l’incrostazione degli impianti e garantendo il rispetto stabile dei limiti di fluoro. Il progetto ha superato con successo l’ispezione ambientale di accettazione già al primo invio.
La documentazione di supporto comprende:
- Brevetti proprietari sul processo di rimozione del fluoro
- Certificazioni CE, UL e ISO
- Relazioni di analisi della qualità dell’acqua rilasciate da laboratori accreditati terzi
- Documentazione di completamento e accettazione del progetto
- Riferimenti di prestazione provenienti da numerosi progetti industriali di riferimento
6. Ambito di servizio e processo di collaborazione
Forniamo soluzioni chiavi in mano complete EPC per il trattamento delle acque reflue destinate al settore fotovoltaico, che comprendono indagini sul sito, campionamento e analisi delle acque reflue, progettazione personalizzata del processo, produzione di apparecchiature non standard, installazione, messa in servizio, servizi di esercizio e manutenzione, aggiornamenti del sistema e fornitura per tutta la vita utile dei consumabili.
Processo standard di collaborazione
- Indagine sul sito e campionamento delle acque – Effettuiamo un’indagine in loco, il campionamento delle acque reflue e un’analisi completa della qualità dell’acqua.
- Progettazione di una soluzione personalizzata – Sviluppiamo un processo di trattamento su misura, una proposta ingegneristica e un preventivo commerciale dettagliato.
- Produzione delle attrezzature e costruzione – Avviamo la fabbricazione su misura delle attrezzature e i lavori di costruzione in loco dopo la conferma del contratto.
- Installazione e messa in servizio – Completiamo l’installazione del sistema, la messa in servizio e l’esercizio provvisorio fino al raggiungimento di tutti i requisiti prestazionali.
- Accettazione del progetto e formazione – Assistenza per l’accettazione della conformità ambientale e fornitura di formazione professionale agli operatori.
- Assistenza tecnica a lungo termine – Servizi di ispezione per tutta la vita utile, manutenzione preventiva, aggiornamenti degli equipaggiamenti, ottimizzazione del sistema e supporto tecnico continuativo.
EN
