最近幾年，在“雙碳”控制目標下，污水處理廠節能降耗正被提上日程。越來越多的污水廠開始探索光伏發電的新模式，“污水處理廠+光伏電站”這一組合越來越多地出現在大眾的視野里。

7月18日，武漢北湖污水處理廠即將迎來并網發電，武漢北湖污水處理廠是國內一次性建成的規模最大的污水處理廠，采用的是光伏+污水處理廠這一模式，這個電站每年能夠提供清潔電能總量約2200萬千瓦時，如果用于廠區發電，將會減少大量煤炭的使用，這對于減少二氧化碳排放起著至關重要的作用。

再比如合肥試點的光伏污水廠包括王小郢污水處理廠、十五里河污水處理廠、小倉房污水處理廠、陶沖污水處理廠，總建設規模達16.3兆瓦。這些項目每年可發電1567萬千瓦時。與相同發電量的火電廠相比，可以節約標準煤約5887噸，年減少二氧化碳排放約15753噸，降低粉塵排放約4298噸，節約電費約105萬元……

作為“耗電大戶”，污水處理廠的電能成本一直高企，隨著國家對高能耗產業進行調控，低碳、環保、節能成為目前污水處理廠發展的主流方向，于是“光伏+污水廠”的新模式成為熱點。由于污水處理廠占地面積較大，可加裝光伏板的空間也相對廣闊，加之污水處理廠上方的光伏板能夠遮擋直射水池的陽光，有效抑制池內綠藻生長，此外，在降低發電成本的同時，余電并網也可參與電力市場交易。

我們看到的是光伏+污水廠模式確實有效，降低了發電成本，然而我們不了解的背后，光伏產業中的晶硅太陽能電池板生產線需要大量用水，同時產生大量廢水， 這種廢水的可生化學性差、pH也因工藝不同差距很大、氟離子含量高……

1、光伏廢水有哪些特點

光伏是太陽能光伏發電系統的簡稱，光伏行業就是圍繞將光能轉化為電能的相關產業，如單晶硅、多晶硅太陽能電池、組件及相關產品生產、研發、集成及運行。

在這些產業中，晶硅組件市場占有率達到90％，是光伏行業的主流產業。據預測，到2030年全球光伏累計裝機量有望達1721GW，到2050年將進一步增加至4670GW。而且中國是第一大光伏裝機市場，截止2020年，保持了6年的全球第一。

雖然太陽能是綠色能源，但是作為主流產業的晶硅材料生產過程可是會產生大量廢水的。在太陽能電池板中，常見的產品就是單晶硅和多晶硅兩種，無論哪一種產品，為了保證晶硅能極大程度的吸收太陽能，在生產過程的工序中都會用鉻酸、硝酸、氫氟酸、硫酸等強氧化性溶液清洗、制絨、刻蝕硅片，同時還要添加異丙醇、乙醇及重金屬作為助劑，所以產生的污水好像煉蠱一樣，“五毒俱全”：pH低，硝態氮量高、氟離子含量高、可生化性低、含有重金屬等。

近些年生產工藝改進主要是在生產過程中添加液氨、雙氧水等原料，而且排水水質需達到《電池工業污染物排放標準》（GB30484-2013)。

2、光伏廢水如何處理？

光伏行業發展迅猛，帶來的污水處理自然也是刻不容緩。這幾年來，光伏廢水整體分為兩大類處理模式，分類分質處理和混合處理。

晶硅電池板在生產過程基本會經過清洗、制絨、切磨、刻蝕等步驟，而且每個工段廢水的主要污染物不相同，水質水量差別也較大。

依據分質收集、分段處理的理念，可以使各處理單元針對主要污染物質穩定高效的處理，但是處理工序及構筑物就會比較復雜。

對于含氟廢水，可以采用化學沉淀+混凝的處理工藝。

例如，某個多晶硅片生產廢水處理工程設計中，針對含氟廢水采用兩級反應沉淀工藝，一級沉淀投加 Ca(OH)２和PAM，二級投加CaCl2和PAM，與其他含氟廢水處理不同的是，工藝在產生CaF2的同時投加了PAM。切磨廢水進行了PAC和PAM的混凝沉淀處理，在處理過程每段污水都設置了調節池，缺點是工藝、管網布設略顯復雜。

再比如，天津市某生產高壓硅堆、硅材料的廢水，對含氟廢水處理采用的是混凝沉淀工藝，通過投加CaCl2生成CaF2沉淀，后續投加PAC和PAM加速CaF2的沉降。由于pH是除氟的關鍵影響因素，所以通過正交試驗確定了混凝劑投加最佳pH為8.5～9.5。

對于有機廢水，通常都是進入生物處理單元，雖然光伏廢水COD含量高，但是可生化性能較差，前期需要進行提高可生化性的處理。

例如，遼寧的某家單晶硅切片生產線廢水，使用的是格柵→混凝沉淀→水解酸化→接觸氧化→MBR膜工藝，處理后50％的廢水達市政管網標準排放至管網，另50％廢水經臭氧消毒和活性炭吸附可進行回用。其中水解酸化就是為了提高可生化性設置的。

清洗廢液也屬于高有機廢液，可以采用調節→混凝沉淀→厭氧→兼氧→接觸氧化工藝，最終出水能達到《污水綜合排放標準》（GB 8978—1996）的三級排放標準。

另一種處理方式是將某幾段生產廢水混合處理，水質參數可參考下圖。混合處理工藝管線會簡單一些，由于不同段污水酸堿性不同，可酸堿中和以廢治廢，但需要構筑物池體體積大，而且為了滿足處理效果，水力停留時間均相同，處理效率沒有分質分類處理高。

例如，將單晶硅太陽能電池各工段廢水通入綜合廢水調節池，這樣的的優點是可以將酸堿廢液混合達到以廢治廢的調節目的。之后選用三級混凝沉淀，前兩級目的是為了除去氟離子，最后一級是為了保證后續生物處理中防止污泥鈣化，進行除鈣選用的是Na2CO3作為沉淀劑，最后進入兩級A／O工藝去除硝酸鹽和有機物，因為低C／N在兩級工藝厭氧段都有碳源補充，碳源選擇投加乙酸鈉，最終出水能達到《電池工業污染物排放標準》（GB30484—2013）間接排放標準。

再比如，張家港市某多晶硅電池生產含廢水的處理，主要是將清洗制絨和刻蝕工藝段的污水進行混合處理，主要工藝是調節→兩級沉淀→砂濾→炭濾→離子交換→兩級反滲透→蒸發結晶最終出水達到回用標準，每噸廢水處理成本為17.52元。

無論是分質中的有機廢水還是混合處理的廢水可生化性都很差。為了提高微生物抗沖擊性，一般會選擇厭氧處理，為了處理效果穩定通常也需要兩級厭氧處理串聯，可以選擇不同的反應器，有的工藝為了提高，可生化性設置水解酸化或是Fenton氧化，再者由于厭氧處理的特點，后續必須增加一個好氧生物處理。

為了使F-達標排放，Ca2+通常是過量的，那么在除氟后會有Ca2+含量較高的廢水進入生物處理單元，雖然Ca2+是微生物生長必須的，但是過量的Ca2+影響了其它重金屬與一些酶類的正常結合影響微生物正常代謝，此外微生物呼吸過程產生CO2與Ca2+形成CaCO3包裹在污泥表面，阻礙了微生物與廢水的物質流通，也就是污泥鈣化，為了保證生化處理的正常進行，進入反應器的Ca2+濃度應低于600mg/L，當過高時一般選擇投加Na2CO3除鈣。

兩種處理方法的不同點是：

混合處理過程為了達到排放標準，工藝中很多一級單元處理都無法達到理想狀態，所以工藝中常見三級混凝，二級反滲透等。而且各部分廢水酸堿性差異可以達到以廢治廢。

所謂分質和分類一般指的是含氟廢水和有機廢水兩大類。在處理時由于部分污染物質單一的廢水，經處理后可以達到回用，藥劑投加也更為合理，常見的就是含氟廢水的處理以及回用。

3、污水處理廠+光伏項目風口，環保大廠動作不斷

減污降碳協同增效目標下，行業龍頭們在污水處理廠+光伏領域已經紛紛出動，污水處理廠+分布式光伏呈現遍地開花之勢。

三峽集團主導的長江大保護項目與光伏項目多次合體：

蕪湖市朱家橋污水處理廠分布式光伏項目一期工程已于2020年9月并網；

蕪湖市城東污水處理廠分布式光伏項目于2021年9月開始發電；

蕪湖市三山區的高安污水處理廠于2021年11月上旬正式并網發電，其余規劃中的4座污水廠分布式光伏項目將陸續投入運營。

北控水務宜興市污水處理廠分布式光伏發電項目，覆蓋宜興市城市污水處理廠等8個污水處理廠。

首創環保表示，目前公司在合肥、銅陵等區域的部分項目公司，利用建筑物、構筑物的頂面和廠區空地鋪設太陽能光伏板，應用光伏發電，取代部分傳統電廠發電。

光大水務積極圍繞“減污降碳”進行研學、探索和試點工作，并于2021年推出“廠內光伏”試點項目——依托污水處理和光伏發電設施，打出了一套“減污降碳”組合拳，助力公司的“綠色低碳”可持續發展之路。

結語

總之，對于光伏生產廢水，兩種處理模式各有優勢，單一方式不能經濟有效的達到處理要求，而且光伏行業的蓬勃發展，工藝的更新，產生的廢水水量、水質也隨之變化，國家對工業廢水處理的標準也越來越嚴格，在應用時因根據實際光伏產業生產工藝及生產廢水水質水量狀況，靈活采用組合方式，取長補短不僅可以達到處理要求，而且應變性也更強。