Rozwiązanie do oczyszczania ścieków z produkcji ogniw słonecznych

1. Źródła ścieków, typowe zanieczyszczenia oraz cechy wody

Ścieki z produkcji ogniw słonecznych powstają głównie podczas czyszczenia krzemowych płytek, teksturyzacji, trawienia, dyfuzji, osadzania cienkich warstw, usuwania pasty srebrnej oraz mycia pomieszczeń czystych. Mogą one być ogólnie sklasyfikowane do czterech kategorii: ścieki zawierające fluor, ścieki kwasowe i zasadowe, ścieki organiczne z procesów czyszczenia oraz roztwory o wysokiej zawartości soli – stanowiące główne źródła zanieczyszczenia ściekami w produkcji fotowoltaicznej (PV).

Ścieki zawierają kilka charakterystycznych zanieczyszczeń, które są unikalne dla przemysłu fotowoltaicznego. Główne zanieczyszczenia obejmują wysokie stężenia fluoru, krzemianów oraz tlenków azotu, a także organiczne środki czyszczące, takie jak alkohol izopropylowy (IPA) i etanol. Ścieki są głównie kwasowe i wykazują znaczne wahania pH.

Procesy teksturyzacji i trawienia generują duże ilości związków fluorokrzemianowych, co prowadzi do podwyższonych stężeń fluoru oraz wysokich poziomów zawieszonej krzemionki. Procesy czyszczenia wprowadzają niskie stężenia zanieczyszczeń organicznych, powodując umiarkowane wahania wskaźnika ChZT. Skoncentrat z odwróconej osmozy oraz ścieki z procesu regeneracji zawierają wysokie stężenia całkowitych rozpuszczonych ciał stałych (TDS), co sprawia, że ogólna jakość i ilość ścieków są bardzo zmienne, a jednocześnie ścieki wykazują silną tendencję do tworzenia osadów.

Systemy oczyszczania ścieków muszą przestrzegać obowiązujących przepisów branży fotowoltaicznej oraz standardów dotyczących odprowadzania przemysłowych ścieków, jednocześnie spełniając wymagania zakładu dotyczące ponownego wykorzystania wody i osiągnięcia stanu „Zero Liquid Discharge” (ZLD).

2. Typowe wyzwania klientów

Główne wyzwania związane z oczyszczaniem ścieków, przed którymi stają producenci ogniw słonecznych, to niestabilne usuwanie fluoru, intensywne zakamienienie oraz niska skuteczność ponownego wykorzystania wody.

Konwencjonalne procesy osadzania wapniowego często nie zapewniają stabilnego usuwania fluoru przy zmieniających się parametrach ścieków, co zwiększa ryzyko przekroczenia dopuszczalnych limitów emisji do środowiska.

Jony krzemu, wapnia i magnezu łatwo tworzą osady skalne w rurociągach i systemach membranowych, powodując zanieczyszczenie membran, przyspieszone zużycie urządzeń, częste postoje eksploatacyjne oraz wzrost kosztów konserwacji.

Obiekty produkujące ogniwa słoneczne zużywają duże ilości wody, podczas gdy tradycyjne systemy oczyszczania osiągają zazwyczaj stosunkowo niskie wskaźniki odzysku wody, co prowadzi do wysokiego zużycia wody słodkiej oraz wysokich kosztów odprowadzania ścieków.

W miarę szybkiego rozszerzania się mocy produkcyjnej tradycyjne obiekty cywilne do oczyszczania ścieków wymagają dużych powierzchni instalacyjnych i są trudne w modernizacji. Ponadto jednoczesne oczyszczanie ścieków kwasowych i zasadowych zwiększa zużycie chemikaliów oraz generowanie niebezpiecznego osadu. Standardowe urządzenia do oczyszczania często nie posiadają wystarczającej odporności na korozję i odkładanie się osadów, co jest niezbędne w produkcji fotowoltaicznej, stwarzając silne zapotrzebowanie na specjalistyczne rozwiązania do oszczędzania wody i zapobiegania odkładaniu się osadów w procesach oczyszczania ścieków.

3. Proces oczyszczania i konfiguracja kluczowego wyposażenia

Aby odpowiedzieć na specyficzne cechy ścieków fotowoltaicznych, stosujemy dedykowany proces oczyszczania składający się z:

Oddzielne zbieranie i wstępne oczyszczanie → precyzyjne usuwanie fluoru i krzemionki → biologiczne oczyszczanie → zaawansowana filtracja membranowa → utrwalenie stężonego odpadu

Kwasowe, zasadowe, zawierające fluor oraz organiczne ścieki są zbierane i wyrównywane oddzielnie, aby zminimalizować wahania przepływu i jakości wody.

W trakcie wstępnego oczyszczania dokładna korekcja pH, miękczanie wody, usuwanie twardości, koagulacja i sedymentacja skutecznie eliminują krzemiany, substancje zawieszone oraz większość jonów fluoru.

Następnie stosuje się adsorpcję na aktywnym węglu oraz energooszczędną biologiczną metodę oczyszczania w celu usunięcia pozostałości zanieczyszczeń organicznych.

Oczyszczona woda przechodzi kolejno przez system ultrafiltracji (UF), a następnie przez odporny na zanieczyszczenia system odwróconej osmozy (RO), co pozwala uzyskać wodę wtórną wysokiej jakości, nadającą się do czyszczenia płytek krzemowych oraz płukania w warsztacie.

Pozostała koncentrat o wysokiej zawartości soli jest dodatkowo zagęszczany i utrwalany w celu ostatecznego wykorzystania, maksymalizując odzysk wody przy jednoczesnym minimalizowaniu odpływu ścieków.

Główne wyposażenie obejmuje:

• Automatyczne systemy zobojętniania kwasów i zasad
• Wysokowydajne złożone reaktory usuwające fluor
• Systemy usuwania krzemionki i miękczania wody
• Jednostki adsorpcji węglem aktywnym
• Odpornie na zaklejanie membranowe systemy odwróconej osmozy
• Automatyczne systemy dozowania chemikaliów
• Systemy monitoringu jakości wody w czasie rzeczywistym

4. Zalety rozwiązania

Nasze rozwiązanie zostało specjalnie zaprojektowane dla przemysłu produkującego ogniwa fotowoltaiczne i wykorzystuje technologię oddzielnego oczyszczania, aby skutecznie rozwiązywać problemy związane z usuwaniem fluoru, usuwaniem krzemionki oraz kontrolą powstawania kamienia.

System zapewnia stałą, niezmienną wydajność usuwania fluoru, gwarantując zgodność z przepisami dotyczącymi odprowadzania ścieków do środowiska oraz minimalizując ryzyko operacyjne.

Oferujemy dostosowane rozwiązania sprzętowe dopasowane do charakterystyki ścieków, wydajności oczyszczania oraz dostępnej powierzchni zakładu. Konstrukcje urządzeń, materiały antykorozyjne, kanały przepływowe odporno na zatory oraz konfiguracje systemów są zoptymalizowane pod kątem warunków występujących w produkcji fotowoltaicznej: silnie kwasowych, silnie zasadowych oraz sprzyjających powstawaniu osadów.

Wszelkie kluczowe urządzenia mechaniczne, systemy sterowania elektrycznego oraz komponenty do oczyszczania wody posiadają certyfikaty CE, UL oraz ISO i w pełni spełniają europejskie dyrektywy maszynowe oraz wymagania bezpieczeństwa elektrycznego Ameryki Północnej, zapewniając niezawodną pracę oraz zgodność z międzynarodowymi projektami.

Zintegrowany proces miękczania i usuwania twardości znacznie ogranicza powstawanie osadów na membranach, wydłużając ich czas eksploatacji o ok. 40% oraz obniżając koszty konserwacji.

System osiąga ogólny wskaźnik ponownego wykorzystania wody na poziomie do 95%, co czyni go szczególnie odpowiednim dla zakładów produkcyjnych ogniw fotowoltaicznych o wysokim zapotrzebowaniu na wodę oraz znacznie zmniejsza zużycie wody słodkiej.

Modułowa, zintegrowana konstrukcja minimalizuje wymagania dotyczące powierzchni instalacyjnej, skraca czas montażu i umożliwia elastyczne rozbudowy w przyszłości w miarę wzrostu mocy produkcyjnej.

W pełni zautomatyzowana, inteligentna obsługa minimalizuje interwencje ręczne, zapewniając przy tym stabilną wydajność, niższe zużycie energii oraz kompletną dokumentację zgodności z wymogami inspekcji środowiskowych i akceptacji projektu.

5. Przykładowe projekty oraz dokumentacja wspierająca

Zrealizowaliśmy z sukcesem projekty oczyszczania ścieków dla wielu wiodących producentów ogniw fotowoltaicznych oraz krzemowych płytek.

Przykładowym projektem jest projekt oczyszczania ścieków i ponownego wykorzystania wody w zakladzie produkcyjnym ogniw słonecznych o mocy 10 GW, z wydajnością przetwarzania wynoszącą 1200 m³/dzień.

System stalej osiąga recykling ścieków do ponownego wykorzystania w procesie produkcyjnym, co pozwala zaoszczędzić ponad 300 000 m³ wody słodkiej rocznie oraz skutecznie zapobiega osadzaniu się osadów na urządzeniach i zapewnia stabilne przestrzeganie norm fluoru. Projekt pomyślnie przeszedł inspekcję środowiskową przy pierwszym złożeniu dokumentów.

Dokumentacja wspierająca obejmuje:

• Własne patenty na proces usuwania fluoru
• Certyfikaty CE, UL oraz ISO
• Raporty z badania jakości wody wydane przez niezależne, akredytowane laboratoria
• Dokumentacja zakończenia i akceptacji projektu
• Referencje dotyczące osiągnięć technicznych z wielu kluczowych projektów przemysłowych

6. Zakres usług i proces współpracy

Oferujemy kompleksowe rozwiązania EPC „klucz w ręce” w zakresie oczyszczania ścieków dla przemysłu fotowoltaicznego, obejmujące analizę terenu, pobieranie próbek ścieków i ich analizę, projektowanie procesu dostosowanego do konkretnych potrzeb, produkcję sprzętu niestandardowego, montaż, uruchomienie, usługi eksploatacyjne i serwisowe, modernizację systemów oraz dostawę materiałów eksploatacyjnych przez cały okres użytkowania.

Standardowy proces współpracy

• Analiza terenu i pobieranie próbek wody – przeprowadzamy badania w miejscu, pobieramy próbki ścieków oraz wykonujemy kompleksową analizę jakości wody.
• Projektowe rozwiązanie dostosowane do indywidualnych potrzeb – opracowanie dostosowanego procesu oczyszczania, propozycji inżynierskiej oraz szczegółowej oferty handlowej.
• Produkcja sprzętu i budowa – rozpoczęcie produkcji dostosowanego sprzętu oraz budowy na miejscu po potwierdzeniu umowy.
• Instalacja i uruchomienie – zakończenie instalacji systemu, jego uruchomienia oraz próbnej eksploatacji aż do spełnienia wszystkich wymagań dotyczących wydajności.
• Akceptacja projektu i szkolenia – wsparcie w uzyskaniu akceptacji środowiskowej oraz zapewnienie profesjonalnego szkolenia operatorów.
• Długoterminowa pomoc techniczna – świadczenie usług inspekcyjnych przez cały okres użytkowania, konserwacji zapobiegawczej, modernizacji sprzętu, optymalizacji systemu oraz ciągłej pomocy technicznej.