光伏废水的再生之路

本文转自：人民网-科普中国

每年，我国光伏行业产生废水超5亿吨，如何实现高效处理和再利用，成为行业面临的突出挑战。作为我国首个光伏废水零排放项目，内蒙古鄂尔多斯蒙苏经济开发区零碳产业园工业污水处理厂（以下简称“蒙苏污水处理厂”）从常规处理到零排放资源再生利用，给出了一条新路径。

蒙苏污水处理厂航拍图。企业供图

光伏“绿电”背后的水难题

当一块块光伏电池板在阳光下闪耀，将太阳能转化为清洁电力时，它们的诞生过程同样伴随着水资源的大量消耗和废水污染的重大挑战。光伏产品在生产过程中会产生大量废水，这些废水主要来自硅片切割、脱胶、清洗等环节。与传统工业废水不同，光伏废水成分极为复杂，处理难度大，光伏产业是“用水大户”与“排污大户”的双重典型。

光伏废水之所以难以处理，源于其多元化的污染源和复杂的水质特性，相比于其他工业废水，光伏废水的最大特点是“分环节、分类型”，每种废水的特征都不一样。有的高硬度，有的含盐量高，有的含氟高，有的含难降解有机物，有的还会含一些重金属。同时，由于生产过程的间歇性，实际排放的废水水质水量波动较大，对污水处理系统可能会造成严重冲击。

再生之路的技术破局：从常规处理到零排放技术路线创新

针对园区光伏企业生产废水“高硅高硬、高含盐量、高氟离子浓度以及低碳氮比”等特性，蒙苏污水处理厂开发了“预处理+生化处理+深度处理+蒸发结晶分盐”的技术路线，通过近30个工艺技术组合，最终实现废水的零排放处理，实现废水的资源化再生。

预处理单元包括水质水量调节池、除硅单元以及除硬单元，目的是首先对废水中的硅以及硬度进行有效去除，降低这些污染物对后续处理单元的结垢影响。

生化处理单元采用多模式AO系统，利用微生物处理技术有效去除废水中的有机物、氮等污染物。

深度处理单元包括除氟单元、臭氧氧化+MBBR生物处理单元以及双膜处理系统（超滤膜+反渗透膜），以进一步去除废水中氟离子、难生物降解有机物质、胶体物质等，实现水的彻底再生。经过深度处理后出水则达到了再生回用标准，从而实现资源化再利用。反渗透系统产生的少部分浓缩水则通过后续的蒸发结晶单元分离出废水中的盐分，实现盐的资源化。

膜处理厂车间。企业供图

蒸发结晶分盐单元包括了蒸发预处理系统（除硅除硬单元、离子交换、反渗透系统、纳滤分盐系统）、氯化钠蒸发结晶系统、硫酸钠蒸发结晶系统、母液蒸发结晶系统，通过这些系统的处理，最终实现盐的高效分离及资源化利用。

系统的运行策略创新：从单项技术到全链条全过程的优化路径

污水处理系统建设不易，而达标处理及系统稳定运行则更难。作为我国首座光伏废水处理零排放项目，如何实现系统的稳定安全运行、降本增效，成为建设过程中必须面对的难题。

在项目运行过程中，首先需要针对各个单项技术、工艺单元运行参数优化，确定每个单元运行的最佳工艺参数，在此基础上结合全系统、全链条以及各种特征污染物的迁移转化规律进行系统评估优化，以实现系统的稳定运行与降本增效。

在系统优化运行过程中，通过技术策略创新，构建基于系统全生命周期理论的模型，有效解决光伏新能源废水处理短期效益与长期运行风险失衡的问题；构建基于效益成本模型开发的除硅、除氟、除硬精准加药系统，解决废水处理系统加药成本过高的问题；构建基于全系统运行优化的膜污堵预测与清洗策略，解决废水零排放硅污堵、有机物和硬度污堵的“卡脖子”难题，从而实现了系统长期稳定达标、降本增效、绿色发展及风险可控的目标，真正实现了“节水－减排－增收”三重效益，为西北缺水地区高耗水产业绿色转型提供了可复制的解决方案。

在内蒙古鄂尔多斯的蒙苏零碳产业园中，光伏废水已然不再是难处理的污染物，而是通过“分类处理、资源循环”，从“废水”变成了“可用水”的资源。污水处理厂成为园区企业生产的生命保障，为光伏产业绿色发展提供了支撑，同时也成为零碳产业园建设、发展的基础保障，对于园区建设与未来发展具有重要意义。

作者：郭宇鹏 蒙苏污水处理厂总工

审核：

代晋国 中国环保产业协会会员 环境保护领域正高级工程师

翟学东 鄂尔多斯市科学技术协会委员 给水排水领域正高级工程师