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污水處理領(lǐng)域新風(fēng)口：光伏廢水處理
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作為國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了從追趕到超越，現(xiàn)已逐步成為全球光伏行業(yè)的領(lǐng)跑者?？梢灶A(yù)見(jiàn)，在政策扶持以及技術(shù)創(chuàng)新變革雙輪驅(qū)動(dòng)下，光伏行業(yè)將在逐步成熟中行穩(wěn)致遠(yuǎn)。
8月3日，工信部發(fā)布2023年上半年全國(guó)光伏行業(yè)運(yùn)行情況。2023年上半年，我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)總體保持平穩(wěn)向好發(fā)展態(tài)勢(shì)，產(chǎn)業(yè)鏈主要環(huán)節(jié)產(chǎn)量均實(shí)現(xiàn)高速增長(zhǎng)。根據(jù)光伏行業(yè)規(guī)范公告企業(yè)信息和行業(yè)協(xié)會(huì)測(cè)算，全國(guó)多晶硅、硅片、電池、組件產(chǎn)量再創(chuàng)新高，同比增長(zhǎng)均超過(guò)65%。光伏產(chǎn)品出口總額達(dá)到289.2億美元，同比增長(zhǎng)11.6%。
具體來(lái)看，多晶硅環(huán)節(jié)，1—6月全國(guó)產(chǎn)量超過(guò)60.6萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)66.1%；硅片環(huán)節(jié)，1—6月全國(guó)產(chǎn)量超過(guò)253.4GW，同比增長(zhǎng)65.8%；電池環(huán)節(jié)，1—6月全國(guó)晶硅電池產(chǎn)量超過(guò)224.5GW，同比增長(zhǎng)65.7%；組件環(huán)節(jié)，1—6月全國(guó)晶硅組件產(chǎn)量超過(guò)204GW，同比增長(zhǎng)65%；出口達(dá)到108GW，同比增長(zhǎng)37.3%。
光伏產(chǎn)業(yè)向著平穩(wěn)的態(tài)勢(shì)發(fā)展，而行業(yè)的發(fā)展必須也要順應(yīng)人們對(duì)環(huán)保的新期待、新要求。因此，光伏行業(yè)也將成為工業(yè)廢水處理領(lǐng)域的新風(fēng)口。
01中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程
目前我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)在制造規(guī)模、產(chǎn)業(yè)化技術(shù)水平、應(yīng)用市場(chǎng)拓展、產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)等方面均位居全球前列，已形成了從高純度硅材料、硅錠/硅棒/硅片、電池片/組件、光伏輔材輔料、光伏生產(chǎn)設(shè)備到系統(tǒng)集成和光伏產(chǎn)品應(yīng)用等完整的產(chǎn)業(yè)鏈，并具備向智能光伏邁進(jìn)的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
02光伏產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局
2.1區(qū)域競(jìng)爭(zhēng)
國(guó)家能源局2021年上半年各省市光伏累計(jì)裝機(jī)量數(shù)據(jù)顯示，截至2021年上半年，山東、河北和江蘇名列全國(guó)光伏裝機(jī)量前三，其中山東省累計(jì)裝機(jī)量達(dá)到26.06GW排名第一。
2.2企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)
隆基股份在2020年中國(guó)光伏企業(yè)10強(qiáng)榜單中拔得頭籌。
由365光伏統(tǒng)計(jì)的2020年中國(guó)光伏企業(yè)10強(qiáng)榜單已出爐。其中，隆基綠能科技股份有限公司排名第一，2019年?duì)I業(yè)收入達(dá)到328.97億元。此外，協(xié)鑫(集團(tuán))控股有限公司、晶科能源有限公司、天合光能股份有限公司、阿特斯陽(yáng)光電力有限公司分列第二、第三、第四、第五位。
03光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景及趨勢(shì)預(yù)測(cè)
3.1中國(guó)能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略
“十四五”規(guī)劃綱要提出要構(gòu)建清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系。“十四五”期間非化石能源占能源消費(fèi)總量比重提高到20%左右。政策持續(xù)推動(dòng)行業(yè)發(fā)展。
3.2分布式光伏發(fā)展目標(biāo)
分布式光伏發(fā)電是光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展與推進(jìn)的必然趨勢(shì)。浙江、山東、吉林、廣東等省份將分布式光伏發(fā)展作為推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型的重要部分，寫(xiě)進(jìn)“十四五”規(guī)劃之中。
3.32026年光伏累計(jì)裝機(jī)容量或超700GW
在政策推動(dòng)和光伏發(fā)電成本下降的利好之下，光伏裝機(jī)容量將持續(xù)攀升。根據(jù)中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)的預(yù)測(cè)，在“十四五”期間，我國(guó)光伏年均新增光伏裝機(jī)或?qū)⒃?0-90GW之間，為達(dá)成2030年碳達(dá)峰，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和，光伏行業(yè)將成為長(zhǎng)期處于高速發(fā)展的新能源行業(yè)之一，據(jù)此預(yù)測(cè)2026年我國(guó)光伏發(fā)電行業(yè)累計(jì)裝機(jī)量可能在673-793GW之間。
05光伏產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)工藝
5.2硅片 → 電池片
1、制絨：讓硅片表面粗糙，降低反射率
2、擴(kuò)散：刷上一層磷，形成PN結(jié)
3、刻蝕&邊絕緣：去除側(cè)表面PN結(jié)，防止短路
4、背部鈍化：減小光的透射，提高光電轉(zhuǎn)化率。
5、鍍膜：氮化硅薄膜，減少反射，保護(hù)電池不被腐蝕等。
6、絲網(wǎng)印刷：印刷金屬電極
7、燒結(jié)：燒結(jié)電極與硅片
8、分選：分選不同效率的電池
06光伏產(chǎn)業(yè)廢水處理
隨著人們對(duì)資源利用的重視，太陽(yáng)能應(yīng)用的普及，各行各業(yè)中涉及到太陽(yáng)能，太陽(yáng)能電池發(fā)展使得光伏行業(yè)逐漸占領(lǐng)市場(chǎng)。光伏行業(yè)已成為工業(yè)廢水處理領(lǐng)域的新風(fēng)口。
光伏行業(yè)廢水主要包括酸洗廢水、堿洗廢水、含氟廢水、有機(jī)廢水等。
6.1酸&堿洗廢水
廢水來(lái)源：制絨工藝用堿腐蝕硅片表面形成金字塔形貌，過(guò)程中用鉻酸、硝酸、氫氟酸、硫酸等強(qiáng)氧化性溶液清
6.2含氟廢水
廢水來(lái)源：主要包括氫氟酸、硅類(lèi)的含氟沖洗廢水
6.3有機(jī)廢水
廢水來(lái)源：有機(jī)污染成分主要來(lái)自于制絨槽使用的異丙醇
水質(zhì)特征：有機(jī)物濃度高，難降解。
大量廢水的存在將對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，同時(shí)也制約了行業(yè)企業(yè)的持續(xù)快速發(fā)展。光伏工業(yè)廢水的特點(diǎn)是酸堿腐蝕性強(qiáng)、水中固體懸浮物含量高。pH 值低可小于2，呈現(xiàn)出較高的酸性；高可大于12，呈現(xiàn)出較高的堿性；并且水體中含有大量的固體懸浮物其水中固體懸浮物含量即 SS 值高達(dá) 6000 mg/L以上。
同時(shí)該工業(yè)廢水水體中因富含高分子聚合物聚乙二醇，造成廢水化學(xué)需氧量COD含量高，其水中COD 值高達(dá) 10 000～20 000 mg/L，呈現(xiàn)出水體受到有機(jī)物高度污染。
對(duì)各類(lèi)廢水按照各自特點(diǎn)進(jìn)行分類(lèi)預(yù)處理與 pH 值調(diào)節(jié)處理，通過(guò)處理去除工業(yè)廢水中的固體懸浮物、消除廢水酸堿腐蝕性、降低廢水的 COD 含量， 使得廢水的 pH 值及固體懸浮物含量和 COD 值等指標(biāo)符合廢水后繼生化系統(tǒng)處理要求。
綜合水質(zhì)特點(diǎn)，對(duì)酸性廢水、堿性廢水等進(jìn)行預(yù)處理，采用自然沉降與板框壓濾分離相結(jié)合的預(yù)處理工藝，并采用廢水混配 pH 值調(diào)節(jié)技術(shù)，凈化水體并調(diào)節(jié)水體 pH 值，消除因廢水水質(zhì)差別對(duì)廢水處理的影響。
針對(duì)不同種類(lèi)的廢水根據(jù)需要進(jìn)行混合均勻改善廢水的水質(zhì)，使得廢水水質(zhì)穩(wěn)定，降低廢水的酸堿腐蝕性。又因廢水中鹽分較高且有機(jī)物含量較高，同時(shí)考慮廢水中高聚物的難降解性，選用曝氣氣浮及絮凝沉淀處理工藝對(duì)廢水進(jìn)入生化系統(tǒng)前進(jìn)行前置處理，廢水與其他廢水混合后進(jìn)行物化絮凝沉淀作為進(jìn)入生化系統(tǒng)前的預(yù)處理措施。
廢水經(jīng)預(yù)處理和絮凝沉淀處理后，SS 值和鹽分大為減少，但廢水中有機(jī)物濃度仍然很高，且高聚物較難降解，加之廢水營(yíng)養(yǎng)不均衡，利用活性污泥中的厭氧菌與好氧菌降解與除去廢水中的有機(jī)物，采用多級(jí)生化處理工藝，將光伏廢水前處理組合蒸發(fā)濃縮工藝，可以較好地體現(xiàn)了技術(shù)的可靠性及經(jīng)濟(jì)性。
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