專利名稱：一種晶體硅制絨廢水的處理方法以及該處理方法所用的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于晶體硅太陽(yáng)電池制絨工藝領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉 及一種晶體硅制絨廢水的處理方法以及該處理方法所用的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
自從太陽(yáng)電池問世以來(lái)，提高太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率一直是科學(xué)家 和工程師們努力追求的目標(biāo)。改善太陽(yáng)電池本征特性和^提高太陽(yáng)電池 吸收光的能力是提高太陽(yáng)電池轉(zhuǎn)換效率的兩個(gè)主要方向。減反射膜和 絨面是提高太陽(yáng)電池吸收光的主要手段。因此，在太陽(yáng)電池領(lǐng)域中， 怎樣制備一個(gè)有效的絨面是一個(gè)非常熱門的課題。
所謂的絨面就是指存在于物體表面上的 一 系列有規(guī)則或無(wú)規(guī)則的 高低不同和大小不同的表面形狀。由于絨面的存在，物體表面的反射 率就會(huì)大大降低。換句話說，物體表面的絨面可增加光的吸收。因此 絨面技術(shù)被廣泛地應(yīng)用在太陽(yáng)電池領(lǐng)域。
晶體硅片絨面制備技術(shù)開發(fā)得較早，并且比較成熟。在晶體硅太
陽(yáng)電池的制備過程中，通常利用晶體硅[100]和[111 ]不同晶向在堿溶液
中各向異性腐蝕特性，在表面形成類似于"金字塔"的絨面結(jié)構(gòu)，使得 入射光在硅片表面多次反射，從而提高入射光的吸收效率，進(jìn)而提高 晶體硅太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率。
晶體硅制絨工藝比較復(fù)雜，可以采用酸制絨或堿制絨方法，堿制
絨方法一爿殳可分為以下幾種(1) NaOH+IPA; (2) NaOH+IPA+NaSi03;(3) NaOH+CH3CH2OH。其中，使用的化學(xué)添加劑有兩種， 一種是IPA (異 丙醇)，另一種是工業(yè)酒精。加入異丙醇后，可以使反應(yīng)加快，異丙醇 在方法(1)或(2)中主要起消除氣泡的作用。通過上述方法(1)或(2)進(jìn)行晶 體硅制絨會(huì)產(chǎn)生大量異丙醇和COD (chemical oxygen demand，化學(xué)需 氧量，又稱為化學(xué)耗氧量，是表示水質(zhì)污染度的重要指標(biāo)之一)含量較 高的廢水。
排放上述廢水要通過曝氣將異丙醇吹脫，將其完全吹脫需要比較 長(zhǎng)的時(shí)間，并且產(chǎn)生的異丙醇?xì)怏w容易污染環(huán)境，這阻礙了該種廢水 曝氣處理工藝的發(fā)展和應(yīng)用。盡管采用芬頓(fenton)反應(yīng)試劑可以將上 述廢水中的有機(jī)態(tài)異丙醇氧化為無(wú)機(jī)態(tài)去除，但需要較大的經(jīng)濟(jì)投入， 同時(shí)不利于環(huán)保需求及該廢水中的異丙醇的再利用，這阻礙該種廢水 處理方法的在制絨廢水處理中大規(guī)^莫應(yīng)用。
另外，異丙醇的價(jià)格較高，如果能夠從晶體硅制絨廢水中有效回 收異丙醇，還可以降低生產(chǎn)成本。因此，如何從晶體硅制絨廢水中有 效回收異丙醇并降低COD，減少浪費(fèi)，保護(hù)和改善環(huán)境，是太陽(yáng)電池 生產(chǎn)領(lǐng)域中急待解決的難題之一 。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種晶體硅制絨廢水的處理方法，以從 晶體硅制絨廢水中有效回收異丙醇并降低COD。
本發(fā)明的另 一個(gè)目的是提供一種晶體硅制絨廢水處理方法所用的 系統(tǒng)。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了 一種晶體硅制絨廢水的處 理方法，該方法包4舌以下步驟1) 在將晶體硅制絨廢水原水從原水池中輸送至預(yù)處理池的同時(shí)將
蒸汽壓力調(diào)節(jié)至0.3-0.5 Mpa后，對(duì)該原水進(jìn)行密閉循環(huán)加熱，同時(shí) 調(diào)節(jié)該原水的pH值，其中調(diào)節(jié)壓力的目的是防止壓力過高導(dǎo)致高溫氣 體及水噴出傷人；
2) 將上述預(yù)處理池內(nèi)的經(jīng)過加熱和pH值調(diào)節(jié)的原水輸送至保溫 密閉真空罐內(nèi)，利用壓縮空氣或其他壓力介質(zhì)如氮?dú)?、蒸汽等?duì)其進(jìn) 行曝氣，將異丙醇從該原水中吹脫；
3) 將從原水中吹脫的異丙醇與水蒸汽的混合氣體輸送至冷凝器進(jìn) 行冷凝，從而得到濃度較高的異丙醇水溶液；
4) 將處理過的原水排放至常規(guī)處理原水池如酸^咸廢水原水池、酸 堿廢水處理池等進(jìn)行常規(guī)處理，通過連續(xù)曝氣、均質(zhì)調(diào)節(jié)、pH值調(diào)節(jié) 等達(dá)到排放要求后排放。
如上所述，步驟l)中對(duì)廢水原水進(jìn)行密閉循環(huán)加熱后的溫度為 60-80。C;所述加熱蒸汽為市政蒸汽，但不局限于市政蒸汽，例如還 可以使用自備鍋爐產(chǎn)生的蒸汽；pH值的調(diào)節(jié)是采用酸或堿進(jìn)行調(diào)節(jié)， 所述酸或石咸為工業(yè)纟及，^旦不限于工業(yè)級(jí)，例如還可以^使用分片斤級(jí)的酸 或i咸，優(yōu)選為無(wú)機(jī)酸或石咸，所述酸優(yōu)選為鹽酸、碌u酸或磷酸，所述堿 優(yōu)選為氫氧化鈉、氫氧化鈣、氫氧化鉀或氨水。
另，如上所述，步驟2)中是將經(jīng)過加熱和pH值調(diào)節(jié)的原水輸送至 保溫密閉真空罐后，通過真空泵對(duì)上述經(jīng)過溫度和pH值調(diào)節(jié)的原水進(jìn) 行抽真空處理，同時(shí)利用蒸汽對(duì)其進(jìn)行保溫加熱，其中，所述真空泵 為水冷無(wú)油型，所述蒸汽為市政蒸汽，但不局限于市政蒸汽，例如還 可以使用自備鍋爐產(chǎn)生的蒸汽。
7另，如上所述，步驟3)中所述冷凝器為管殼式，但不局限于管殼 式；冷凝過程中使用的冷源為工業(yè)冷凍水，供水水溫為7~12°C，但 不限于冷凍水，例如還可以4吏用工藝?yán)鋮s水等。
另，如上所述，為了提高異丙醇的回收率并降低異丙醇對(duì)后段管 道的腐蝕，本發(fā)明的晶體硅制絨廢水的處理方法還包括以下步驟利 用真空泵將在所述冷凝器中未完全冷凝的異丙醇與水蒸汽的混合殘留 氣體以及部分冷凝液抽至汽水分離器，在汽水分離器內(nèi)進(jìn)行分離，分
離后的液體排至原水池。其中，進(jìn)行汽水分離使用的汽水分離器為定 制的非標(biāo)容器，但不限于此，還可以使用其他國(guó)標(biāo)的汽水分離器。
另，如上所述，本發(fā)明的晶體硅制絨廢水的處理方法還包括以下 步驟對(duì)回收得到的異丙醇水溶液進(jìn)行二次處理。其中，所述二次處 理是指將累積的濃度較高的異丙醇水溶液輸送至預(yù)處理池或真空罐內(nèi) 進(jìn)行二次處理，將二次處理后的廢水排放至原水池進(jìn)行循環(huán)處理。這 是一個(gè)重復(fù)進(jìn)行的過程，此過程開始前需要將預(yù)處理池和真空罐內(nèi)的 原水排空。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的晶體硅制絨廢水處理方 法還包括以下步驟對(duì)所述異丙醇尾氣進(jìn)行洗滌吸附。該步驟包括 通過引風(fēng)機(jī)將原水池、預(yù)處理池、冷凝器和汽水分離器中的異丙醇尾 氣引至洗滌塔，利用鮑爾環(huán)填料增大汽水接觸面積，采用自來(lái)水對(duì)異 丙醇尾氣進(jìn)行循環(huán)洗滌吸附。經(jīng)過洗滌吸附后的尾氣通過洗滌塔的排 風(fēng)管排至高空。在整個(gè)洗滌吸附過程中，異丙醇尾氣被自來(lái)水吸附， 尾氣濃度降低至有關(guān)尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)后排入大氣，循環(huán)洗滌水定期排放 至原水池進(jìn)行循環(huán)處理。如上所述，通過本發(fā)明的晶體硅制絨廢水的處理方法能夠從晶體
硅制絨廢水中有效回收異丙醇并降低COD。
根據(jù)本發(fā)明的另一目的，本發(fā)明還提供了一種用于處理晶體硅制
絨廢水的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括
原水池，用于儲(chǔ)存晶體硅制絨廢水原水；
預(yù)處理池，其與原水池相連，在其中調(diào)節(jié)上述原水的溫度和pH值；
真空罐，其與預(yù)處理池相連，用于對(duì)上述經(jīng)過溫度和pH值調(diào)節(jié)的 原水進(jìn)行曝氣，將異丙醇從該原水中吹脫；
冷凝器，其與真空罐相連，可以為串聯(lián)或并聯(lián)的兩級(jí)冷凝器，用 于對(duì)被吹脫的異丙醇進(jìn)行兩級(jí)冷凝，其中所述冷凝器為管殼式；和
收集容器，用于回收從冷凝器中排出的濃度較高的異丙醇溶液， 其可以為回收儲(chǔ)液罐，與冷凝器相連。
本發(fā)明的用于處理晶體硅制絨廢水的系統(tǒng)進(jìn)一 步包括汽水分離 器，其通過真空泵與所述冷凝器相連，用于將未完全冷凝的異丙醇和 水蒸汽的殘留氣體與抽出的冷凝液進(jìn)行分離，并降低異丙醇對(duì)后段管 道的腐蝕。
另，如上所述，根據(jù)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的用于處理晶體硅制 絨廢水的系統(tǒng)進(jìn)一步包括洗滌塔，其通過引風(fēng)機(jī)和管道與所述原水 池、預(yù)處理池、冷凝器和汽水分離器相連，用于對(duì)異丙醇尾氣進(jìn)行循 環(huán)洗滌吸附。
另外，根據(jù)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的用于處理晶體硅制絨廢水的 系統(tǒng)采用集中控制的原理，現(xiàn)場(chǎng)采集各重要參數(shù)，控制拒的觸摸屏上設(shè)置系統(tǒng)畫面、操作界面、報(bào)警界面等，可直觀的監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的整 個(gè)工作流程及操作現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，可以通過以太網(wǎng)與其他系統(tǒng)上位機(jī)實(shí)現(xiàn) 鏈接，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和操作功能。
本發(fā)明提供的用于處理晶體硅制絨廢水的系統(tǒng)能夠使本發(fā)明提供 的處理方法更有效地實(shí)施，能夠有效地從晶體硅制絨廢水中回收異丙 醇，同時(shí)能夠有效地降低晶體硅制絨廢水中的COD。
本發(fā)明提供的晶體硅制絨廢水的處理方法以及該處理方法所用的 系統(tǒng)可以應(yīng)用于對(duì)光伏電池生產(chǎn)過程中的廢水的處理，特別是晶體硅 制絨廢水的處理中，具有很好的實(shí)際處理效果，從而為光伏電池廢水 處理行業(yè)^是供了 一個(gè)有效的處理方法以及系統(tǒng)。


圖1為本發(fā)明提供的用于處理晶體硅制絨廢水的系統(tǒng)的示意圖，
其中，在該系統(tǒng)中略去電氣和自控系統(tǒng)，CDA為壓縮空氣(Compressed Air)的縮寫，IPA為異丙醇(Isopropanol)的縮寫，另外其中虛線表示二 次處理的過程。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
參照?qǐng)D1所示，從晶體硅制絨廢水原水池將異丙醇含量為1~2% 的5噸原水輸送至預(yù)處理池并利用市政蒸汽加熱至60 ± 3°C 、 pH值調(diào) 節(jié)至6，然后輸送至真空罐，利用微量蒸汽對(duì)其進(jìn)行保溫，同時(shí)利用壓 縮空氣在真空罐內(nèi)進(jìn)行曝氣，并在進(jìn)行曝氣的同時(shí)進(jìn)行抽真空，維持 真空罐內(nèi)真空度在_0.04~-0.085 MPa，保持真空罐內(nèi)溫度在40~60°C , 曝氣時(shí)間為30 min,同時(shí)抽真空時(shí)間為40 min，被真空泵抽出來(lái)的氣
10體在串聯(lián)冷凝器內(nèi)，通過工業(yè)冷凍水供回進(jìn)行冷凝，工業(yè)冷凍水的溫 度即冷凝溫度設(shè)定為12°C，冷凝后的液體定期排放至回收液儲(chǔ)罐。真 空罐內(nèi)曝氣后的液體排放至常規(guī)處理原水池進(jìn)行常規(guī)處理。通過以上
步驟，得到的一次回收異丙醇濃度測(cè)定為10.15%, COD去除率為 57.61%。
本實(shí)施例中，進(jìn)一步包括將累積的一次回收異丙醇溶液再次輸送 到預(yù)處理池，重復(fù)上述步驟進(jìn)行二次處理，得到的二次回收異丙醇， 濃度測(cè)定為31.24%。
本實(shí)施例中，還包括利用真空泵將在冷凝器中未完全冷凝的異丙 醇與水蒸汽的混合殘留氣體以及部分冷凝液抽至汽水分離器，在汽水
分離器內(nèi)進(jìn)行分離，汽水分離器內(nèi)的水被排至晶體硅制絨廢水原水池， 異丙醇與水蒸汽的混合殘留氣體經(jīng)引風(fēng)機(jī)與晶體硅制絨廢水原水池內(nèi) 和預(yù)處理池內(nèi)的揮發(fā)氣體一起在洗滌塔內(nèi)被洗滌和循環(huán)吸附，引風(fēng)機(jī) 底部及洗滌塔的冷凝液和循環(huán)水被定期排至晶體硅制絨廢水原水池， 洗滌尾氣通過排風(fēng)口排放至大氣。
實(shí)施例2
采用與實(shí)施例1中類似的工藝流程，將異丙醇含量為1~2%的4 噸原水加熱至75°C、 pH值調(diào)節(jié)至10，輸送至真空罐，微量蒸汽對(duì)其 保溫，曝氣時(shí)間i殳定45 min，同時(shí)抽真空時(shí)間i殳定60 min,冷凝溫度 設(shè)定9。C，采用串聯(lián)冷凝器。 一次回收異丙醇濃度測(cè)定為15.15%， COD 去除率為63.5%。 二次處理后，得到的二次回收異丙醇，濃度測(cè)定為 37.31%。
實(shí)施例3
ii采用與實(shí)施例1中類似的工藝流程，將異丙醇含量為10%左右的4 噸一次處理回收液加熱至75°C、 pH值調(diào)節(jié)至10，輸送至真空罐，微 量蒸汽對(duì)其保溫，曝氣時(shí)間設(shè)定45min,同時(shí)抽真空時(shí)間設(shè)定60 min， 冷凝溫度設(shè)定9°C，采用串聯(lián)冷凝器。二次回收異丙醇濃度測(cè)定為 40.31%， COD去除率為50.44%。
本發(fā)明提供的晶體硅制絨廢水的處理方法與現(xiàn)有的廢水處理方法 對(duì)比分析
COD去除通常采用多級(jí)過濾、生物處理、芬頓反應(yīng)等方法，多級(jí) 過濾通常需要較大的設(shè)備投入，并且在工藝過程中容易產(chǎn)生二次污染， 一些過濾單元主要起到一個(gè)截流作用，而反洗時(shí)通常將所截流的污染 物排;改掉，這部分廢水仍需處理，COD去除率可以達(dá)到95%以上。采 用生物處理方法時(shí)需要較大的場(chǎng)地面積，這不太符合現(xiàn)階段工業(yè)生產(chǎn) 集約化用地的要求，并且工藝條件要求比較嚴(yán)格，COD去除率在60。/0 左右。采用芬頓反應(yīng)可以將晶體硅制絨廢水的COD有效去除(去除率 在75%左右)，但同時(shí)也將廢水中的有用物質(zhì)去除掉并且需要長(zhǎng)期的藥 劑成本4殳入。
綜上所述，采用以上方法雖然可以將COD的去除率控制在50% ~ 98%之間，但廢水中的有用物質(zhì)同時(shí)也將被去除，沒有將晶體硅制絨廢 水中的異丙醇的回收和利用。對(duì)比前述三個(gè)方法，由本發(fā)明的實(shí)施例 可以明顯看出采用本發(fā)明的晶體硅制絨廢水處理方法和用于處理晶 體硅制絨廢水的系統(tǒng)，可以兼顧去除晶體硅制絨廢水中的COD與回收 該廢水中異丙醇的要求，并且能夠達(dá)到很好的效果。
權(quán)利要求
1、一種晶體硅制絨廢水的處理方法，該方法包括以下步驟1)在將晶體硅制絨廢水原水從原水池中輸送至預(yù)處理池的同時(shí)將蒸汽壓力調(diào)節(jié)至0.3～0.5Mpa后，對(duì)該原水進(jìn)行密閉循環(huán)加熱，同時(shí)調(diào)節(jié)該原水的pH值；2)將上述經(jīng)過加熱和pH值調(diào)節(jié)的原水輸送至保溫密閉真空罐內(nèi)，利用壓縮空氣對(duì)其進(jìn)行曝氣，將異丙醇從該原水中吹脫；3)將從原水中吹脫的異丙醇與水蒸汽的混合氣體輸送至冷凝器進(jìn)行冷凝，從而得到濃度較高的異丙醇水溶液；4)將處理過的原水排放至常規(guī)處理原水池進(jìn)行常規(guī)處理后排放。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體硅制絨廢水的處理方法，該方法進(jìn) 一步包括以下步驟將在所述冷凝器中未完全冷凝的異丙醇與水蒸汽 的混合殘留氣體以及部分冷凝液抽至汽水分離器，在汽水分離器內(nèi)進(jìn) 行分離，分離后的液體排至原水池。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體硅制絨廢水的處理方法，該方法進(jìn) 一步包括以下步驟對(duì)回收得到的異丙醇水溶液進(jìn)行二次處理。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體硅制絨廢水的處理方法，該方法進(jìn) 一步包括以下步驟對(duì)所述異丙醇尾氣進(jìn)行洗滌吸附。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的晶體硅制絨廢水的處理方 法，其中，步驟l)中使用市政蒸汽或自備鍋爐蒸汽對(duì)所述原水進(jìn)行加熱。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的晶體硅制絨廢水的處理方 法，其中，步驟2)中是將經(jīng)過加熱和pH值調(diào)節(jié)的原水輸送至保溫密閉 真空罐后，通過真空泵對(duì)上述經(jīng)過溫度和pH值調(diào)節(jié)的原水進(jìn)行抽真空 處理，同時(shí)利用蒸汽對(duì)其進(jìn)行保溫加熱，所述真空泵為水冷無(wú)油型。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的晶體硅制絨廢水的處理方 法，其中，步驟3)中所述冷凝器為管殼式，冷凝過程中使用的冷源為 工業(yè)冷凍水，供水水溫為7~ 12°C。
8、 才艮據(jù)權(quán)利要求3所述的晶體硅制絨廢水的處理方法，其中，所 述二次處理是指將累積的濃度較高的異丙醇水溶液輸送至預(yù)處理池或 真空罐內(nèi)進(jìn)行二次處理，將二次處理后的廢水排放至原水池進(jìn)行循環(huán) 處理。
9、 一種根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的晶體硅制絨廢水的處 理方法所用的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括原水池，用于儲(chǔ)存晶體硅制絨廢水原水；預(yù)處理池，其與原水池相連，在其中調(diào)節(jié)上述原水的溫度和pH值；真空罐，其與預(yù)處理池相連，用于對(duì)上述經(jīng)過溫度和pH值調(diào)節(jié)的 原水進(jìn)行曝氣，將異丙醇從該原水中吹脫；冷凝器，其與真空罐相連，用于對(duì)被吹脫的異丙醇進(jìn)行冷凝，其 中所述冷凝器為管殼式；和收集容器，用于回收從冷凝器中排出的濃度較高的異丙醇溶液。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的晶體硅制絨廢水的處理方法所用的系統(tǒng)，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括汽水分離器，其與所述冷凝器相連，用于將 未完全冷凝的異丙醇和水蒸汽的殘留氣體與抽出的冷凝液進(jìn)行分離。
11、 根據(jù)權(quán)利要求9或IO所述的晶體硅制絨廢水的處理方法所用 的系統(tǒng)，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括洗滌塔，其與所述原水池、預(yù)處理池、 冷凝器和汽水分離器相連，用于對(duì)異丙醇尾氣進(jìn)行循環(huán)洗滌吸附。
12、 根據(jù)權(quán)利要求9或IO所述的晶體硅制絨廢水的處理方法所用 的系統(tǒng)，其中，所述冷凝器為串聯(lián)或并聯(lián)的兩級(jí)冷凝器。
全文摘要
本發(fā)明屬于晶體硅太陽(yáng)電池制絨工藝領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及一種晶體硅制絨廢水的處理方法以及該處理方法所用的系統(tǒng)。本發(fā)明提供的晶體硅制絨廢水的處理方法為通過加熱晶體硅制絨廢水，并調(diào)節(jié)壓力和pH值后，在真空狀態(tài)下對(duì)該廢水進(jìn)行吹脫；將從該廢水中吹脫的異丙醇?xì)鈶B(tài)混合物經(jīng)由冷凝器冷凝，得到一定濃度的異丙醇，完成一次處理，同時(shí)將該廢水的COD降至較低水平。另將一次處理后的異丙醇回收液進(jìn)行二次處理后得到濃度較高的異丙醇回收液。通過本發(fā)明的晶體硅制絨廢水的處理方法能夠從晶體硅制絨廢水中有效回收異丙醇并有效降低COD。
文檔編號(hào)C02F9/08GK101456640SQ20081018737
公開日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2008年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日
發(fā)明者華 周, 李松強(qiáng) 申請(qǐng)人:洛陽(yáng)尚德太陽(yáng)能電力有限公司;無(wú)錫尚德太陽(yáng)能電力有限公司