PCB废水处理

PCB废水处理摘要：印制电路板(PCB)生产用水量大，废水污染物种类多，成份复杂[1]。针对不同PCB厂家的废水特点，合理的进行分类收集、分质处理，是确保废水处理达标的关键。本文介绍的雅新有限公司PCB废水分为：清洗废水、油墨废水、络合废水、浓酸废液、浓碱废液等废水进行合理地分类。以清洗废水处理为主体工艺流程，采用混凝沉淀+砂滤+离子交换，出水各项指标均可稳定达到国家和广东省一级排放标准。关键词：印制电路板清洗废水油墨废水离子交换次氯酸钠随着我国近几年的对外开放和经济发展，对电子产品的需求量不断增长，促使我国的印制线路板（PrintedCircuitBoard，简称为PCB）生产急速发展，带动了地方经济发展，同时也给环境带来较大的污染。印制电路板包括刚性、挠性和刚挠结合的单面板、双面板和多层板[2]。PCB生产过程中有多种重金属废水和有机废水排出，成份复杂，处理难度较大[3]。为了保证PCB废水的处理效果，须按照主要污染物的不同将废水分为一般清洗废水、油墨废水、络合废水、浓酸废液、浓碱废液和其它废弃换缸液等废水种类，针对每一类废水的主要污染物的性质不同，分别进行预处理，最后合并处理或排放，可达到理想的处理效果。就PCB废水处理而言，废水处理能否达标的成败关键是对废水中的络合物破除和高浓有机物的去除。1、工程概述雅新电子集团有限公司是台资独资企业，先后在广东省东莞市投资兴建三个大的印制线路板生产厂，生产单面板、双面板，但以多层板生产为主。雅新两个厂排放PCB废水总量达11000吨/天等（其中一厂废水总量达4000吨/天，二厂废水总量达7000吨/天）。以下就以雅新二厂的废水处理工程为例介绍PCB废水处理情况。雅新二厂日排放PCB废水7000吨，分两期建设，一期PCB废水排放量3500吨/天。污水处理站土建按总处理7000吨/天规划建设，一期设备按处理3500吨/天配置。新生车间生产三种产品的生产工艺流程如下。A、单面板开料打磨印线路蚀刻洗油磨板钻孔印字烘干B、双面板原板材料切断材料整面（钻孔）化学处理（镀铜）贴干膜曝光碱性显影蚀刻碱性剥离干燥整面Coverlayfilm贴合Coverlay临时压著热压表面处理（电镀）外形加工（钻孔）加工防锈处理检查捆包、出货在整面的工序后又有一分流程：整面防焊印刷热风干燥，UV干燥文字印刷干燥，UV干燥表面处理外型加工（钻孔）的主要内容有：外型加工（电镀）热压，热滚轮补强板贴合补强板加工接著剂贴合（film）补强板切断C、多层板制作流程发料裁切内层线路制作（经测试、修补后）黑化烘烤压合烘烤裁切铣钻靶半捞钻孔PTH电镀一次铜外层线路制作电镀二次铜剥膜蚀刻，剥锡铅L/Q防焊文字印刷喷锡成捞成品清洗测试成检包装出货内层线路制作的工序如下：前处理压膜D/F，涂饰L/D曝光显影蚀刻黑化L/Q防焊制作工序如下：前处理涂饰预烤曝光显影后烘烤2、废水水量和水质根据对生产线工序和生产用料的分析，该厂主要原材料为覆铜板、硫酸、硝酸、盐酸、氢氧化钠、油墨、锡、松香、硫酸镍、过硫酸氨、EDTA、柠檬酸、高锰酸钾等。普通含铜废水的来源于各工艺流程的清洗程序及废液排放；油墨废水来自于各显影工序；络合铜废水来自于蚀刻工序和电镀铜工序。主要废水分类和水量如下表，线路板生产废水的主要污染物是酸、碱、Cu、Ni等重金属离子，以及COD、色度、SS等等。表一：废水水量分配表该废水经处理后，出水水质达到广东省《水污染排放限值（DB44/26-2001）》中的Ⅱ时段一级排放标准。表二：设计进、出水水质参数（单位：mg/L，PH值除外）注*：此处CODcr值是将各类废水按水量和水质加权平均以后所得，而调节池的水是已将几种废水预处理后与低浓度的清洗废水再混合，一般调节池水CODcr值80-150mg/L。3、废水处理工艺3.1工艺流程(见图1)3.2流程说明不同生产工序排出的废水水量及水质不同，废水分别收集到不同的废水贮槽(池)内。根据废水的水质特点，分别对废水进行预处理后再合并一起处理。该处理系统主要的设计工艺如下：浓酸、浓碱废液废液废碱液单独收集于浓酸和浓碱废液收集槽中，由泵定量泵入油墨废水处理系统中，可作酸和碱用以调节混合液的PH值。图1工艺流程框图高锰酸钾废水、清洁剂、黑化液、硝酸废液这几种废液或废水都是生产线废弃的换缸液，排放量少，但若直接排入调节池，会对废水造成较大的冲击负荷，需设置单独的收集槽单独收集，由定量泵小流量泵入调节池混合后一并处理。油墨废水油墨废水主要特点是CODcr浓度很高，达15000mg/L，平均8000mg/L左右。显影、脱膜废水中的有机物对后面的综合废水的混凝沉淀和离子交换有较大的影响。油墨废水特点是在酸性条件下易析离出，因此不可能与其它废水混合在一起处理。油墨废水单独收集，由泵泵至酸化池，加入酸液，在酸性条件下（PH3-5）油墨中的感光膜会析出，形成浓胶状凝聚成团成为浮渣去除，再调pH值7～8，同时加入混凝剂，再经过沉淀分离，沉淀上清液的COD一般有400～800mg/L，上清液自流入调节池混合后再处理。络合废水因为络合铜（EDTA铜络离子或铜氨络离子）结构相当稳定，溶解于水，不沉淀，虽然只占总水量的1~3%，但由于其络合物极稳定，若不将络合物破除，出水中的铜离子就很难达标（0.5mg/L以下）。络合铜废水若与其它的污水混合在一起进行处理，为破络合物则投药量非常大，运行费用增加，因此络合铜废水必须单独收集并预处理。由泵将络合废水泵入破络槽，加入氧化剂如次氯酸钠氧化破除络合物（EDTA和NH3在中性条件下都可被NaOCl氧化）。再加入混凝剂和助凝剂，沉淀后上清液流入调节池。一般清洗废水（低浓度清洗废水）清洗废水日排放量为6400吨(一期3200吨/天)，收集于调节池中，同时其它经预处理后的废水和废液排入调节池一并混合。污染物浓度较低，PH值为2.5-5，重金属离子含量总量在30mg/l以下；混合废水的CODcr一般在150mg/l以下。由提升泵提升至PH调整槽Ⅰ进行处理。PH调整和混凝反应经匀质后的混合废水由提升泵提升分别流经PH调整槽Ⅰ、PH调整槽Ⅱ，分段向污水中加入碱液（或酸液）和铁盐，控制反应混合液的PH值在一定范围，发生化学反应，废水中的重金属离子形成金属氢氧化物絮体。沉淀分离和砂滤废水中的金属离子形成絮体在沉淀分离槽内因重力作用得以沉降而被去除。上清液自流入中间水槽，底部沉淀污泥由污泥泵排入污泥浓缩槽中。废水经沉淀分离后水中仍含有一定量的悬浮物质，由过滤泵打入砂滤塔，主废水经砂滤料过滤时，废水中的悬浮物质被截留而去除。砂滤料定时采用气水联合反冲，洗去滤料层截留下来的悬浮物，滤料反冲废水返回调节池再处理。离子交换为了保证出水能够稳定达标排放，经砂滤后的出水再经阳离子树脂交换吸附，以进一步去除污水中的阳离子。阳离子树脂适时再生并定期补充，达到循环利用的目的，以保证出水水质。经阳离子树脂交换后出水中的总铜常可在0.3mg/L以下，其它重金属离子都可稳定达标排放。污泥处理污泥处理系统包括污泥泵、污泥浓缩槽、污泥反应槽、带式压滤机及其配套设备。沉淀池污泥排入污泥浓缩槽，污泥进一步浓缩，上清液返回污水处理系统再处理，污泥由污泥泵打入污泥脱水机处理。污泥在进入污泥脱水机前投加入高分子絮凝剂以便污泥脱水。干污泥可先堆放在污泥堆放场，污泥定期拉出运至政府认可或安全处置机构处置。3.3主要构筑物工艺设计该废水处理工程主要构筑物有各类废水收集槽、反应水槽、沉淀分离槽、过滤塔、离子交换塔、控制室等，其具体参数如下:收集水池：6座，容积5-30m3，分别收集络合废水、油墨废水、清洁剂废液、浓酸废液、浓碱废液、高锰酸钾废液等；地下钢筋混凝土结构；采用鼓风曝气搅拌。调节池：清洗废水和其它经预处理后的废水的收集池；地下钢筋混凝土结构；调节时间8小时；采用鼓风曝气搅拌PH调整池：总停留时间20min，分两格；地上钢筋混凝土结构；采用鼓风曝气搅拌。反应池：总停留时间30min，分两格；地上钢筋混凝土结构；第一格采用鼓风曝气搅拌，第二格采用机械搅拌。沉淀池：采用辐流式沉淀池1座，Φ20m，并设置中心传动刮泥机；泵排泥。砂滤塔：钢制内衬玻璃钢，Φ2000×4000，3座，石英砂滤料；气水联合反冲洗。离子交换塔：钢制内衬玻璃钢，Φ2000×4000，3座，采用钠离子交换树脂，再生剂采用工业NaCl。酸析池：两座并联间隔运行，投加硫酸并进行pH值自控。污泥脱水机：带式压滤机2台，带宽1500mm。3.4环保验收结果该工程于2000年10月开始土建施工建设，2001年3年建成完工并投产试机。该工程自投入使用后，运行稳定，处理效果较好，并于2001年5月经东莞市环境保护局验收通过。东莞市环保监测站连续三天监测平均结果如表三。表三：废水处理设施平均处理效果单位：mg/lpH除外椐东莞市环保监测站东环保监验字（2001）第51号连续三天监测的结果，如下表：表四：处理前平均浓度与处理后平均浓度变化情况浓度单位：mg/l据我单位的长期监测出水CODcr小于80mg/l，氨氮小于8mg/l。3.5获奖情况①、雅新电子有限公司PCB废水处理工程被广东省环保产业协会评为：广东省2001年度优秀环保示范工程。②、雅新电子有限公司PCB废水处理工程被中国环境保护产业协会评为：2003年国家重点环境保护实用技术示范工程。4、经济分析4.1运行直接成本①、人工费：本废水处理站设12个操作员，每天三班，每班4人，按每人月薪1200计，折算为处理每吨废水人工费0.14元。②、电费：本废水处理站运行总功率为45Kw（估算），即处理每吨水电耗为0.13度电，按0.8元/度电计，即处理每吨水电费为0.25元（其中部分动力设备是按处理7000吨/天配置的，故一期吨水能耗略高）。③、药剂费：废水处理过程中投加用PAM、PAC、酸、碱、铁盐、次氯酸钠、重捕剂等，根据调试运行总结,每吨水药剂费用为1.05元。1-3项合计:处理每吨水费用为1.54元4.2工程投资本废水处理站占地约1500m2（土建设施按7000吨/天处理建设），工程投资约850万元，其中土建投资约300万元，一期设备投资为550元。主要设备如废水泵、PH仪表、风机为进口产品。5、工程特点①、雅新电子废水处理工程只所以能够运行成功,很大程度上由以下几个原因确定：A、生产车间排出的PCB废水分类比较彻底，雅新三厂为新建厂，废水处理系统与生产车间一同规划和建设，废水分类较好。尤其是油墨废水、络合废水能够很好的分离出来，确保总出水总铜和COD的达标；B、生产线上的饰刻和微饰等含有氨（铵）的工序的废液能很好的回收，保证了排至废水处理站的综合废水氨含量较低，一般不超过15mg/L，二沉池出水中的氨氮经离子交换可被交换下来：R-Na+NH4+→R-NH4+Na+，总出水的氨氮可确何达标；C、对络合铜等重金属络合物采对氧化破络和置换反应相结合，可保证铜、镍等金属离子络合态的破坏，使其变成游离态离子，再通过加碱混凝沉淀和离子交换等确保其达标，EDTA-Fe的稳定性要远远大于EDTA-Cu，利用此原理，可用Fe（Ⅲ）置换Cu（Ⅱ）。如EDTA-Cu+Fe（Ⅲ）→EDTA-Fe+Cu（Ⅱ）；D、加强对进出水COD和氨氮的监控，利用次氯酸钠（NaOCl）等氧化剂的特殊作用，在生产车间废水异常排放时投加适量的氧化剂即可氧化分解EDTA等络合剂，又可氧化氨氮，从而保证出水的COD和氨氮的达标。②、自动控制系统：该废水处理系统采用三级监控：现场控制（现场操作箱）、中央控制盘（琴键式操作台）、集成PLC控制，大大降低劳动强度、减少人工，从而节约运行管理费用。同时通过仪表在线监测控制PH、ORP、流量、液位等，自动开关机电设备，自动投加药剂，保证了废水长期、稳定运行。中央控制室同时配备有工控机（电脑）和大型工艺流程屏，可动态计录各数据，并可查询、打印、传输历史记录；各机电设备、自动阀门和液位等的运行状态都可显示在流程屏上，便于监视和检察。③、废水处理系统采用离子交换作为最后的处理单元，可深度处理除去废水中的阳离子（