Rozwiązanie do oczyszczania ścieków z produkcji krzemowych płytek fotowoltaicznych

1. Źródła ścieków, typowe zanieczyszczenia oraz cechy wody

Ścieki z produkcji krzemowych wafli fotowoltaicznych powstają głównie podczas cięcia wafli, teksturyzacji i czyszczenia, polerowania kwasowego i zasadowego, usuwania kleju, chłodzenia podczas cięcia wafli oraz czyszczenia warsztatu. Stanowią one największe źródło ścieków w całym procesie produkcji wafli krzemowych.

W przeciwieństwie do ścieków z produkcji ogniw słonecznych, ścieki z produkcji wafli krzemowych charakteryzują się wysoką zawartością fluoru, wysoką koncentracją krzemionki, dużą mętnością oraz naprzemiennymi strumieniami ścieków kwasowych i zasadowych.

Typowymi zanieczyszczeniami są fluor, koloidalny zawieszony krzemionek (SiO₂), kwasy i sole alkaliczne, śladowe ilości pozostałości po płynach do cięcia oraz jony twardości, takie jak wapń i magnez. Choć ogólny poziom wskaźnika COD jest stosunkowo niski, ścieki zawierają wyjątkowo wysokie stężenie koloidalnego krzemionku.

Objętość ścieków jest duża i podlega znacznym wahaniom hydraulicznym. Ścieki z procesu cięcia płytek krzemowych zawierają duże ilości drobnych cząsteczek krzemu, które łatwo się osadzają i powodują zakamienienie. Przemiennie odprowadzane kwasowe i alkaliczne ścieki z procesów mycia powodują gwałtowne wahania pH oraz ciągłe wzrosty zasolenia. Bez odpowiedniej obróbki mogą wystąpić poważne zakamienienie, zanieczyszczenie membran oraz nadmierne stężenia fluoru w oczyszczonym odpływie.

Systemy oczyszczania ścieków muszą spełniać obowiązujące przepisy dotyczące odprowadzania przemysłowych ścieków oraz normy dotyczące ponownego wykorzystania wody regenerowanej.

2. Typowe wyzwania klientów

Oczyszczanie ścieków w przemyśle krzemowych płytek krzemowych wiąże się z kilkoma wysoce specjalistycznymi wyzwaniami.

Konwencjonalne procesy oczyszczania są zazwyczaj nieskuteczne w usuwaniu ultra-cienkiej koloidalnej krzemionki, co prowadzi do powolnego osadzania się, gromadzenia się osadu w zbiornikach wyrównawczych, intensywnego zanieczyszczenia membran oraz wcześniejszej wymiany membran.

Tradycyjne technologie usuwania fluoru mają również ograniczoną zdolność adaptacji do zmieniających się warunków ścieków, co zwiększa ryzyko przekroczenia dopuszczalnych limitów zawartości fluoru w odprowadzanych ściekach.

Produkcja krzemowych płytek krzemowych wymaga dużych ilości wody technologicznej, podczas gdy konwencjonalne systemy oczyszczania często osiągają stosunkowo niskie wskaźniki odzysku wody, co prowadzi do wysokiego zużycia wody słodkiej oraz wysokich kosztów eksploatacji.

Ponadto standardowe wyposażenie do oczyszczania jest często nieodpowiednie dla wysoce kwasowych, zasadowych, prone do tworzenia osadów i korozyjnych warunków eksploatacyjnych występujących w produkcji płytek krzemowych, co skutkuje częstymi awariami urządzeń oraz zwiększoną koniecznością konserwacji.

W miarę jak moc produkcyjna się zwiększa, tradycyjne obiekty do oczyszczania ścieków cywilnych wymagają dużych powierzchni instalacyjnych i oferują ograniczoną elastyczność w zakresie podnoszenia mocy przetwarzania, co czyni je nieodpowiednimi dla nowoczesnej, wielkoskalowej i ciągłej produkcji krzemowych płytek.

3. Proces oczyszczania i konfiguracja kluczowego wyposażenia

Aby rozwiązać problem wysokiego stężenia krzemu, fluoru oraz zawiesiny w ściekach z produkcji krzemowych płytek, stosujemy sprawdzony proces oczyszczania składający się z następujących etapów:

Oddzielne zbieranie → koagulacja w celu usunięcia krzemu i fluoru → miękczanie wody → filtracja precyzyjna → zaawansowane membranowe odzyskiwanie wody → redukcja objętości roztworu skoncentrowanego

Wysokozawiesinowe ścieki z cięcia płytek oraz kwasowe/luzowe ścieki technologiczne są zbierane i wyrównywane oddzielnie, aby zminimalizować wahania przepływu i jakości wody.

Dedykowany system koagulacji i sedymentacji dezaktywuje koloidalny krzem i jednocześnie zapewnia bardzo skuteczne usuwanie fluoru.

Następnie oczyszczona woda przechodzi przez filtrację piaskową i filtrację węglem aktywnym w celu usunięcia pozostałości zawiesiny oraz śladowych zanieczyszczeń organicznych.

Na koniec system ultrafiltracji (UF) połączony z odpornym na zaklejanie membranowym systemem odwróconej osmozy (RO) wytwarza oczyszczoną wodę wysokiej jakości, odpowiednią do czyszczenia krzemowych płytek i zastosowań chłodniczych.

Pozostała koncentrat jest dodatkowo przetwarzany za pomocą procesów redukcji objętości, zapewniając długotrwałą i stabilną pracę całego systemu oczyszczania.

Główne wyposażenie obejmuje:

• Korozji odporność zapewniające dostosowane zbiorniki wyrównawcze
• Wysokowydajne reaktory do usuwania krzemionki i fluoru
• W pełni automatyczne systemy miękczania wody
• Jednostki filtracji precyzyjnej
• Odpornie na zaklejanie membranowe systemy odwróconej osmozy
• Inteligentne systemy dozowania chemikaliów
• Przyrząd do monitorowania jakości wody w czasie rzeczywistym

4. Zalety rozwiązania

Nasze rozwiązanie zostało specjalnie zaprojektowane dla przemysłu fotowoltaicznego produkującego krzemowe płytki, oferując skierowane rozwiązania do usuwania krzemionki, usuwania fluoru oraz zapobiegania powstawaniu kamienia, przy jednoczesnym zapewnieniu stałej jakości oczyszczonej wody spełniającej wymagania zarówno dotyczące odprowadzania ścieków, jak i ponownego wykorzystania wody technologicznej.

Dostarczamy w pełni spersonalizowanego, niestandardowego sprzętu zaprojektowanego zgodnie z wydajnością zakładu, charakterystyką ścieków, dostępną przestrzenią montażową oraz warunkami eksploatacji. Wzmocnione obudowy odporno na korozję, odporno na zużycie rurociągi oraz konstrukcje filtracyjne odporno na zatykanie zostały specjalnie zaprojektowane do pracy w warunkach o wysokim przepływie, silnej korozyjności i abrazji występujących w produkcji krzemowych płytek, co znacznie poprawia niezawodność sprzętu oraz jego czas użytkowania.

Wszystkie kluczowe systemy elektryczne, urządzenia mechaniczne oraz komponenty do oczyszczania wody posiadają certyfikaty CE, UL oraz ISO.

• Certyfikat CE potwierdza zgodność z dyrektywami Unii Europejskiej dotyczącymi zgodności elektromagnetycznej (EMC), dyrektywy niskiego napięcia (LVD) oraz wymogów środowiskowych.
• Certyfikat UL potwierdza zgodność ze ścisłymi amerykańsko-kanadyjskimi standardami bezpieczeństwa przeciwpożarowego i elektrycznego.

Te międzynarodowo uznane certyfikaty zapewniają wysoki poziom bezpieczeństwa operacyjnego, zgodność z przepisami oraz bezproblemowe zaakceptowanie zarówno w projektach krajowych, jak i zagranicznych.

Nasza własna technologia usuwania krzemionki w procesie wstępnego przygotowania skutecznie eliminuje zanieczyszczenia błon koloidalnych, znacznie zmniejszając częstotliwość koniecznych konserwacji oraz wydłużając okres użytkowania membran.

System osiąga wskaźnik ponownego wykorzystania wody przekraczający 95%, znacznie ograniczając zużycie wody słodkiej oraz koszty odprowadzania ścieków.

Modułowa, zintegrowana konstrukcja minimalizuje wymagania dotyczące powierzchni instalacyjnej, jednocześnie umożliwiając elastyczne rozbudowy w przyszłości. W pełni zautomatyzowana, inteligentna obsługa redukuje zapotrzebowanie na siłę roboczą i zapewnia stabilną, długotrwałą pracę zgodnie ze ścisłymi standardami zgodności środowiskowej.

5. Przykładowe projekty oraz dokumentacja wspierająca

Zrealizowaliśmy z powodzeniem wiele projektów oczyszczania ścieków dla wiodących producentów krzemowych płyt fotowoltaicznych i posiadamy bogate doświadczenie w zakresie oczyszczania ścieków z produkcji krzemowych płyt oraz ponownego wykorzystania wody.

Projektem flagowym jest projekt oczyszczania ścieków i ponownego wykorzystania wody z procesu cięcia i czyszczenia krzemowych płyt o mocy 15 GW, o zdolności przetwarzania 1500 m³/dzień.

System działał niezawodnie w długim okresie, całkowicie rozwiązuje problemy związane z gromadzeniem się proszku krzemowego, zakamienieniem membran oraz nadmiernymi stężeniami fluoru. Projekt pomyślnie przeszedł inspekcje akceptacji środowiskowej i oszczędza ponad 350 000 m³ wody słodkiej rocznie.

Dokumentacja wspierająca obejmuje:

• Własne patenty na procesy usuwania krzemionki i fluoru
• Certyfikaty CE, UL oraz ISO
• Raporty z badania jakości wody wydane przez niezależne, akredytowane laboratoria
• Dokumentacja zakończenia projektu oraz akceptacji środowiskowej
• Odniesienia dotyczące osiągnięć z projektów wzorcowych w branży fotowoltaicznej

6. Zakres usług i proces współpracy

Oferujemy kompleksowe, gotowe do użytkowania rozwiązania EPC w zakresie oczyszczania ścieków dla producentów krzemowych płyt wafli, obejmujące analizę terenu, analizę jakości wody, inżynierię procesową dostosowaną do potrzeb klienta, projektowanie urządzeń niestandardowych, ich produkcję, montaż, uruchomienie, wsparcie w zakresie zgodności środowiskowej, usługi eksploatacyjne i konserwacyjne oraz projekty modernizacji systemów.

Standardowy proces współpracy

• Analiza terenu i pobór próbek wody – przeprowadzamy badania w miejscu, pobieramy próbki ścieków oraz wydajemy szczegółowy raport z analizy jakości wody.
• Dostosowane projektowanie inżynieryjne – opracowanie dedykowanego procesu oczyszczania oraz dostosowanego rozwiązania sprzętowego na podstawie warunków eksploatacji elektrowni.
• Produkcja sprzętu i budowa – rozpoczęcie produkcji dostosowanego sprzętu oraz budowy na miejscu po potwierdzeniu umowy.
• Instalacja i wprowadzenie do eksploatacji – pełna instalacja, kompleksowe wprowadzenie do eksploatacji oraz próba działania aż do osiągnięcia stabilnej zgodności z wymaganiami.
• Akceptacja projektu i szkolenia – wsparcie w procedurach akceptacji środowiskowej oraz zapewnienie profesjonalnych szkoleń dla operatorów.
• Długoterminowa obsługa techniczna – przeprowadzanie regularnych inspekcji, konserwacji zapobiegawczej, optymalizacji systemu, modernizacji sprzętu oraz zapewnianie materiałów eksploatacyjnych i wsparcia technicznego przez cały okres użytkowania.