张 涛，郭伟东

（1.渭南市环境保护监测站，陕西 渭南 714000；2.西安泽源湿地科技有限责任公司，陕西 西安 710077）

太阳能作为一种逐渐被广泛采用的分布式能源，以其安全性高、资源无限、不受地域限制和清洁可再生等优点赢得了人们的亲睐和认可。新兴的光伏发电就是根据光生伏特效应原理，利用太阳能电池将光能直接转化为电能。光伏产业正是生产和制造光伏发电所需的各种组件和设备，因而被称为21世纪战略性朝阳产业[1-2]。但在单/多晶硅、硅片切割、光伏电池、电池组件等生产和制造过程中普遍存在着资源浪费和环境污染的问题，特别是硅片切割过程的资源浪费和环境污染问题已严重制约了光伏产业的可持续发展[3]。硅片切割过程产生的主要污染物为废弃切割液，它具有悬浮物浓度高、难降解有机物含量大和生化性极差等特点[4]。

清洁生产是指将综合预防的环境保护策略持续应用于生产过程、产品以及服务中，以期减少对人类和环境的风险[5]。从本质上说，就是对生产过程、产品以及服务采取整体预防的环境策略，减少或消除对人类及环境的危害，同时充分满足人类需要，使经济效益和环境效益同时最大化的一种生产模式。与传统污染物治理方法不同的是，清洁生产侧重于改进工艺技术、强化企业管理，最大限度地利用资源、能源，达到“减量化、再使用、再循环”的目的，将污染物消除在萌芽之中。与此同时，降低了生产成本，提高了经济效益，增强了企业核心竞争力。因此，清洁生产被认为是光伏行业实现经济效益、社会效益和环境效益可持续发展的唯一途径和最佳模式[6]。

1 企业案例

清洁生产主要是围绕污染物产生环节、产生原因以及污染物减量化展开的，本文以陕西某光伏企业为实例，对光伏行业硅切片段开展清洁生产审核的步骤和特点予以研究，分析其中存在的问题，并针对问题提出相应的对策。

1.1 企业生产概况

该光伏企业主要从事单晶硅生产和硅片制造。到目前为止，单晶硅棒生产加工能力为1.4 GW，单晶硅片加工生产能力为900 MW，主要产品包括6～8英寸太阳能级单晶硅棒及硅片，其产品广泛用于制造各类二极管、三极管和太阳能光伏电池等领域。该企业主要生产工艺详见图1。

图1 单晶硅片主要生产工艺流程图

1.2 企业清洁生产水平分析

根据废气、废水、废渣的排放以及处理情况，分别从影响企业生产过程的8个方面入手，对企业清洁生产现状作出客观的判断和评价。（1）原辅材料和能源：生产过程中热能由电能转换，万片耗电量为4038.61 kW·h，耗电量较大，可充分回收再利用空压机产生的大量热能，从而降低万片耗电量。另外，生产用纯水处理后外排的一部分浓水（主要成分为聚乙二醇、金刚砂和碳化硅，约占18%）也可进一步再利用。（2）技术工艺：公司采用了较为先进的工艺技术。（3）设备：企业没有淘汰或限期淘汰的生产设备，应该注意按期对生产设备进行保养和维护。（4）过程控制：生产过程控制必须按生产计划有序进行，按原材料、产品质量标准实施检验，对产品质量实施有效控制。（5）废弃物：生产过程中废水排放化学需氧量超标，废水再利用率不高，空压机厂房外噪声超标。（6）管理：公司对每个生产环节进行了规范化管理，制定了较详细的管理制度。（7）员工：员工的素质相对较好，大专以上学历占46.12%，工作责任心强，对产品质量、现场管理等方面起关键作用，但应加强培训教育以及环保意识的培养。（8）产品：出厂合格率达到100%，产品外包装采用纸箱，内包装采用POF袋和珍珠棉、泡沬盒等，无过度包装现象。

1.3 企业清洁生产存在的问题

通过企业清洁生产水平的分析、生产现场的调查，以及广大干部员工对清洁生产的合理化建议，发现企业清洁生产存在以下问题：（1）与2号动力站冷干机联动的外排风机把热风全部抽到外面，且冷空气从4个大天窗流入到室内，不利于设备保温。（2）目前切片领用硅棒，需用卫生纸擦拭硅棒表面，对卫生纸的浪费比较严重。（3）3号纯水设备目前由一粗一精2级混床供给纯水，纯水输送泵1将中间水箱过滤水由粗混床打入纯水箱，再由纯水输送泵2打入精混床供给清洗车间，加大了精混床的再生频率，浪费了物料和人力。（4）目前粘胶使用酒精时，直接用瓶子将酒精倒在卫生纸或其他物品上，损失大、挥发快，造成严重浪费。（5）每台清洗机的溢流极其不稳定，水压大时，溢流经常超过标准值，导致硅片清洗不干净，同时也浪费水资源。（6）硅棒切割完毕下料后，放到脱胶架上，任由砂浆流失，造成浪费。（7）脱胶下料小车上的砂浆不能有效回收利用。（8）附件房冲洗附件时使用自来水软管反复冲洗，水资源浪费较大而且花费工作时间较长。（9）粘胶所用树脂胶是5 kg装的大桶，取胶时不方便，尤其用到最后更不方便，容易造成浪费，也会产生杂质。（10）清洗工段经常出现没有上料空跑的现象，纯水溢流的同时，不便车间温度的降低而且浪费电力。

1.4 确定企业清洁生产审核重点和目标

该企业生产工艺流程比较单一，主要为硅晶棒切片。污染物主要为切割液及清洗废水，在生产过程中电耗、水耗较大。针对以上问题，结合清洁生产审核的特点，将本次审核重点定为水耗和电耗。

结合光伏行业的特点，根据清洁生产审核相关要求，综合分析企业实际技术水平和经济实力，将本次清洁生产审核的目标确定为万片耗水量、万片耗电量和COD减排量。以2014年为基准年，分别设定近期目标年（2015）和远期目标年（2018），详见表1。

表1 清洁生产目标一览表

1.5 清洁生产方案

1.5.1 方案提出

清洁生产方案的数量、质量和可实施性直接关系到是否真正达到“节能、降耗、减污、增效”的目的，是清洁生产审核的关键环节。清洁生产方案的提出主要有以下三个步骤：

（1）通过开展清洁生产合理化建议活动，发动企业全体干部职工从原料、操作、设备、技术、工艺和管理等方面提出相关建议和意见。

（2）审核小组根据企业清洁生产水平、污染物产生原因、物料平衡测算，结合清洁生产审核的重点和目标，从技术、环境、经济和管理等各个方面对提出的建议和意见进行可行性分析。

（3）根据分析结果，最终筛选出技术可行、环境效益明显和经济投资合理的清洁生产方案。

结合该企业清洁生产存在的问题，针对水耗、电耗较大，形成了节水节电、改造照明系统、治理生产区跑冒滴漏、提高工作效率和综合利用等无/低费方案。针对卫生纸、酒精、树脂等浪费较大，形成了改变硅棒擦拭、粘胶方式等无/低费方案。针对砂浆任意流失浪费，形成了改造下料小车和回收砂浆等无/低费方案。针对空压机热能、部分浓水直接外排既浪费能源又不环保，通过对空压机安装热能回收装置和板式换热器，为脱胶机、清洗机提供热水，余热可作为供暖期的热源。同样，由于脱胶水中聚乙二醇含量高，在处理过程中要投入一定的人力、物力，导致成本的提高，而对脱胶水的循环利用能够节约新鲜水用量，还可节省废水处理费用等中/高费方案。最终，本次清洁生产共筛选出清洁生产方案38项，其中无/低费方案36项，中/高费方案2项。

1.5.2 效果分析

该企业整个清洁生产审核过程中提出的38项清洁生产方案，无/低费方案预计需投资10.04万元，每年可取得经济效益222.806万元，中/高费方案预计需投资149.7万元，每年可取得经济效益396.4万元。预计近期（2015年）万片耗水量可降低为40.18 t，万片耗电量可降低为3634.75 kW·h，COD年排放量可降至126 t，远期（2018年）万片耗水量可降低为31.26 t，万片耗电量可降低为2827.03 kW·h，COD年排放量可降至98 t。该企业自2014年12月开展清洁生产以来，无/低费方案已全部实施，中/高费方案也正在实施中，截止2015年3月，万片耗水量已降为43.31 t（降低3%），万片耗电量已降为3 925.53 kW·h（降低2.8%），依此计算该企业清洁生产目标完全可以提前实现。

2 结语

（1）通过分析陕西某光伏硅切片企业以及其他类似企业实施清洁生产审核的过程，可以看出，部分企业领导及员工对清洁生产的思想、原理和方法认识不够，不明确清洁生产所带来的经济效益、环境效益及社会效益，加之开展清洁生产审核工作所需的技术、设备等投资较大，企业缺乏相应的主动性与积极性，清洁生产审核并未在光伏行业得到广泛推广。

（2）光伏行业在生产和制造过程中虽然存在着比较严重的资源浪费和环境污染问题，但都可以通过开展清洁生产审核加以解决。清洁生产能够在源头监管和过程控制中大大削减污染物的产生，同时起到了成本控制、技术优化和管理创新等作用，极大地提升了企业的生产效率和市场竞争力。因此，必须在光伏行业广泛推广清洁生产及清洁生产审核。

（3）通过案例分析，充分说明了开展清洁生产可以为企业带来可观的经济效益和环境效益。值得强调的是，通过技术改造对空压机产生的热能和脱胶水回收利用具有简单可行和经济、环境效益明显等特点，可作为一般光伏硅切片企业清洁生产审核的中/高费方案。

（4）随着第三次工业革命的到来，新能源和可再生能源将在未来社会中扮演着至关重要的角色。光伏企业应以清洁生产作为生产、管理等环节的关键措施，不断推动企业清洁化生产，以保障企业的可持续发展。

[1]周传华,陈砺.太阳能电池的研究进展与应用[J].科学与研究,2008（8）：47-48.

[2]宇文旭.光伏产业发展概况与产业结构分析[J].山西能源与节能,2009（3）：11-14.

[3]刘宇.光伏行业硅切片废水预处理[D].广州：华南理工大学,2012：4-10.

[4]邢鹏飞.单晶硅和多晶硅切割废料浆的回收[J].材料与冶金学报，2010,9（2）： 148-153.

[5]奚旦立,陈季华,李燕.清洁生产与循环经济[M].北京：化学工业出社,2005：24-25.

[6]陈文松.促进经济与环境效益协调发展的重要手段-清洁生产[J].重庆环境科学,2003, 25（1）：56-58.