實(shí)現(xiàn)PCB增效減污的節(jié)水新技術(shù)——WWT項(xiàng)目介紹

謝慶文

廣州市奧景環(huán)保技術(shù)有限公司

1 前言

“十二五”規(guī)劃對(duì)“轉(zhuǎn)型升級(jí)，提高產(chǎn)業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力”提出了新的要求，將“全面提高信息化水平作為一個(gè)重要的目標(biāo)，勢(shì)必推動(dòng)電子信息產(chǎn)品的發(fā)展，也為印制電路行業(yè)帶來(lái)廣闊的發(fā)展空間，在科技含量及生產(chǎn)數(shù)量上都將有較大的提升。于此同時(shí)，“十二五”規(guī)劃明確了“綠色發(fā)展，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)”的發(fā)展道路，要求“大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)”“推行循環(huán)性生產(chǎn)方式”。

在生產(chǎn)用水方面，面對(duì)增效減排的雙重任務(wù)，印制電路板行業(yè)若按照現(xiàn)行的傳統(tǒng)技術(shù)來(lái)發(fā)展，必然是無(wú)法減排，而且還要加大排污量，違背國(guó)家政策與全球發(fā)展理念。而傳統(tǒng)末端處理的減排技術(shù)不足以支撐整個(gè)行業(yè)的減排任務(wù)，一種突破傳統(tǒng)思維，實(shí)現(xiàn)從生產(chǎn)工序源頭減排的創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

2 印制電路板行業(yè)發(fā)展與企業(yè)用水的相互影響

2.1 行業(yè)發(fā)展對(duì)用水的影響

印制電路板正處于“急速發(fā)展”與“轉(zhuǎn)型分化”的時(shí)期，這個(gè)時(shí)期下的特殊情況微妙地改變了行業(yè)內(nèi)的用水狀況。

2.1.1 生產(chǎn)的“規(guī)模化”

PCB行業(yè)逐漸進(jìn)入“微利時(shí)代”，利潤(rùn)空間不斷壓縮，尤其是以單面板及雙面板等低端板的生產(chǎn)廠商，為維持公司的發(fā)展，只能依靠不斷擴(kuò)大生產(chǎn)，走“規(guī)?；钡纳a(chǎn)路線，而在傳統(tǒng)的技術(shù)之下，增產(chǎn)帶來(lái)的是用水量的相應(yīng)增加。

2.1.2 產(chǎn)品的“高端化”

其次，對(duì)于轉(zhuǎn)型生產(chǎn)為HDI及高層板的廠商來(lái)說(shuō)，產(chǎn)品的高端化對(duì)水質(zhì)要求更加嚴(yán)格，往往需要使用純水才能滿(mǎn)足產(chǎn)品質(zhì)量的要求。若是低端板企業(yè)，純水用量占總生產(chǎn)用水量可能不到10%，但在高端板企業(yè)中，這個(gè)比例往往在50%以上。關(guān)鍵的是，純水是由自來(lái)水制成的，而且1m3自來(lái)水往往只能制得0.7m3DI水，因此轉(zhuǎn)型高端板帶來(lái)的是總體生產(chǎn)用水的進(jìn)一步增加。

2.1.3 行業(yè)范圍內(nèi)的“馬太效應(yīng)”

再者，PCB行業(yè)內(nèi)“馬太效應(yīng)”逐漸明顯，越是具有實(shí)力的企業(yè)，接到的訂單越多，再加上急速增加的市場(chǎng)對(duì)PCB的大量需求，因而個(gè)別企業(yè)產(chǎn)量呈現(xiàn)爆發(fā)性的增長(zhǎng)，而尚欠規(guī)模的企業(yè)，接到的訂單越來(lái)越少，逐漸被邊緣化甚至是淘汰。訂單的扎堆讓一部分企業(yè)對(duì)生產(chǎn)用水的需求增大，而一部分企業(yè)卻減少了用水，造成了行業(yè)內(nèi)極不平衡的用水分布。

2.2 生產(chǎn)用水對(duì)印制電路板行業(yè)發(fā)展的影響

但是，我國(guó)目前對(duì)水資源的控制指標(biāo)越來(lái)越嚴(yán)格，對(duì)于PCB行業(yè)來(lái)說(shuō)，首先要完成工信部“到2012年，PCB行業(yè)減少水資源消耗4130萬(wàn)m3”的目標(biāo)，其次要實(shí)現(xiàn)國(guó)家“十二五”規(guī)劃中“單位工業(yè)增加值用水量降低30%”的目標(biāo)，有數(shù)據(jù)顯示PCB行業(yè)““十二五”期間，將節(jié)約用水3.1658億m3[1]”。因此在全行業(yè)內(nèi)，生產(chǎn)用水不但不能夠增加而且還要大幅度削減。

在地方，每個(gè)PCB廠每日廢水排放量是經(jīng)環(huán)保部門(mén)批復(fù)的，不得超容量排放。在國(guó)家嚴(yán)格的政策下，環(huán)保部門(mén)一方面控制著現(xiàn)有的排污指標(biāo)，企業(yè)污水排放量只許降，不許增；另一方面政府部門(mén)會(huì)淘汰效益低下而排污嚴(yán)重的企業(yè)，以收回排放指標(biāo)，引進(jìn)高端型的新型企業(yè)。因此排污指標(biāo)已經(jīng)成為一種彌足珍貴的“資源”，而作為這種資源“資源”的實(shí)體——水，已經(jīng)深刻地影響著PCB企業(yè)的發(fā)展。

首先，無(wú)論是走“規(guī)模化”還是“高端化”的企業(yè)，都無(wú)可避免面對(duì)用水增加的現(xiàn)實(shí)，企業(yè)想要發(fā)展轉(zhuǎn)型，要先考慮如何節(jié)水了。在深圳就出現(xiàn)過(guò)企業(yè)在未收到任何通知的情況下被限制供水的情況，對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。

其次，訂單的扎堆現(xiàn)象造成了“有的企業(yè)排污指標(biāo)不夠用，有的企業(yè)排污指標(biāo)用不完”的情況，造成了排污指標(biāo)這種“資源”的浪費(fèi)，更加劇了用水與生產(chǎn)之間的矛盾。

因此，生產(chǎn)成本中水不再是“微不足道”，它不單單是“一噸水2、3元錢(qián)” 的事情，節(jié)水用水背后是解除產(chǎn)量束縛的巨大潛在價(jià)值。

3 用水減量的思維模式

3.1 思維模式分類(lèi)

當(dāng)前用水減量的思維模式大致可歸類(lèi)為2種，即源頭控制、末端治理。

末端治理是較為傳統(tǒng)的節(jié)水技術(shù)，它的體現(xiàn)形式是中水回用系統(tǒng)。廢水集中后通過(guò)中水回用系統(tǒng)處理后達(dá)到一定的水質(zhì)指標(biāo)，回用到生產(chǎn)線上。

源頭控制著重在用水源頭對(duì)用水進(jìn)行管理控制，通過(guò)改變用水模式提高水的利用效果從而達(dá)到“用更少的水達(dá)到更好的效果”。相對(duì)于水的二次利用（即回用），這種技術(shù)更注重于水的第一次利用。

3.2 技術(shù)應(yīng)用

3.2.1 末端治理

末端治理在行業(yè)內(nèi)廣為應(yīng)用，長(zhǎng)久以來(lái)，我國(guó)PCB廢水治理技術(shù)一直停留在末端治理基礎(chǔ)上的中水回用技術(shù)，因而大多數(shù)人認(rèn)為水減量只能通過(guò)中水回用技術(shù)實(shí)現(xiàn)。這一技術(shù)設(shè)備龐大、投入資金量大、耗用土地資源、運(yùn)行成本居高不下，廢水減量率無(wú)法突破70%（以RO為核心的中水回用系統(tǒng)最大產(chǎn)水率為70%），仍有不少于30%的廢水排出。由于這一技術(shù)的本身缺陷，以及迫于政府行政管理要求，大多數(shù)企業(yè)并不愿意配置廢水處理回用設(shè)備，造成企業(yè)被動(dòng)接受，壓制廢水處理工程的投入，對(duì)廢水處理設(shè)施的運(yùn)行效果和穩(wěn)定性造成不利影響，使目前末端廢水減量治理技術(shù)陷入困境。

廣州某家大型PCB生產(chǎn)廠家，由于產(chǎn)品以貫通多層及積層高精度板為主，對(duì)水質(zhì)的要求很高。純水用量達(dá)到7000m3/d，純水生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)出的濃水作為回用水利用已經(jīng)過(guò)剩。政府部門(mén)要求該企業(yè)新增中水回用系統(tǒng)，無(wú)疑是不合理的措施。在PCB行業(yè)內(nèi)，尤其是高端板生產(chǎn)企業(yè)，中水回用技術(shù)的應(yīng)用受到了限制，很多時(shí)候并不能真正解決企業(yè)的用水問(wèn)題。

3.2.2 源頭控制

源頭控制的概念由來(lái)已久，但目前從事這方面研究的單位較少，真正投入應(yīng)用的更加是鳳毛麟角。面對(duì)目前PCB行業(yè)廢水治理的困境，中水回用技術(shù)難以獨(dú)立承擔(dān)用水減量的重任。廣闊思路，尋找新的切入點(diǎn)，發(fā)展以源頭控制為核心的技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用，將加速PCB行業(yè)內(nèi)用水減量技術(shù)的發(fā)展。

目前珠三角地區(qū)內(nèi)有個(gè)別企業(yè)在用水源頭進(jìn)行改造，取得良好的節(jié)水效果，除此之外，由于純水使用量以及污水排放量均減少，純水系統(tǒng)以及中水回用系統(tǒng)的負(fù)荷也相應(yīng)降低，企業(yè)取消了新增水處理設(shè)備的計(jì)劃。

4 源頭控制技術(shù)在用水減量中的應(yīng)用

4.1 技術(shù)簡(jiǎn)介

在源頭控制的思維模式下，我公司自主研發(fā)出一種“增效減污”的節(jié)水新技術(shù) ——WWT（用水減量及廢水零排放技術(shù)，Water Use Reduction and Zero Waster Water Technology），在華南地區(qū)多家PCB生產(chǎn)企業(yè)內(nèi)取得顯著的節(jié)水效果。

這種技術(shù)完全區(qū)別于傳統(tǒng)的中水回用技術(shù)，不作任何形式的污水回收處理以及循環(huán)再利用，而是由用水終端工序這一源頭開(kāi)始，著眼點(diǎn)放在每一個(gè)具體的微觀點(diǎn)上，逐一追求水資源最佳利用率，結(jié)合眾多技術(shù)，實(shí)現(xiàn)水資源在企業(yè)內(nèi)部各終端工序減量。

4.2 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

4.2.1 應(yīng)用范圍

傳統(tǒng)的中水回用技術(shù)產(chǎn)出的回用水質(zhì)一般不能直接滿(mǎn)足印制板的生產(chǎn)，有些企業(yè)只能用于沖廁、綠化、洗地等用途，回用水對(duì)于這些企業(yè)來(lái)說(shuō)用處不大，使中水回用技術(shù)的應(yīng)用受到了阻礙。WWT不涉及中水回用，不改變企業(yè)供水水質(zhì)，因此無(wú)論在高端板還是低端板生產(chǎn)廠家內(nèi)均有較好的節(jié)水效果。

此外，WWT不與傳統(tǒng)的用水減量技術(shù)沖突，可以在企業(yè)已有的節(jié)水基礎(chǔ)上作進(jìn)一步的提高。同時(shí)本技術(shù)實(shí)行全自動(dòng)控制，不會(huì)受人為因素影響而造成不穩(wěn)定現(xiàn)象影響生產(chǎn)。

4.2.2 經(jīng)濟(jì)效益

傳統(tǒng)的用水減量技術(shù)設(shè)備資金投入大，運(yùn)行成本高，單位廢水處理費(fèi)用遠(yuǎn)高于單位自來(lái)水水價(jià)，因此單就用水費(fèi)用來(lái)說(shuō)，它的投入并不會(huì)給企業(yè)帶來(lái)相應(yīng)的利益，也不存在收回成本的時(shí)間，只有環(huán)境效益而沒(méi)有經(jīng)濟(jì)效益，為企業(yè)帶來(lái)純成本消耗。

WWT項(xiàng)目是一次投入，運(yùn)行成本在用水減量階段分為兩個(gè)部分，一是自動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)行電費(fèi)，由于自動(dòng)控制系統(tǒng)電耗極低，基本是忽略不計(jì)，其次是用水減量后優(yōu)化末端廢水處理使企業(yè)廢水處理量大幅減少。實(shí)實(shí)在在地為企業(yè)節(jié)省了用水費(fèi)用，又大量節(jié)約了廢水處理費(fèi)用，使企業(yè)可在一年內(nèi)回收成本。此外由于自動(dòng)控制系統(tǒng)都是精細(xì)的傳感器件和電動(dòng)執(zhí)行器件，所以不占用絲毫土地資源。因此WWT在為企業(yè)解除用水指標(biāo)束縛的同時(shí)，能為企業(yè)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。

4.3 應(yīng)用實(shí)例

4.3.1 項(xiàng)目概況

江西某港資大型PCB生產(chǎn)企業(yè)，生產(chǎn)高密度多層線路板，月產(chǎn)量超過(guò)46000 m2。企業(yè)內(nèi)共有11條垂直生產(chǎn)線，用水量為全廠的50%以上，WWT項(xiàng)目的第一期工作主要針對(duì)該廠的垂直線進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)垂直線上節(jié)水50%以上。

4.3.2 方案設(shè)計(jì)

WWT將取代生產(chǎn)線上原有的供水系統(tǒng)，設(shè)計(jì)的質(zhì)量直接影響到節(jié)水的效果。同類(lèi)的生產(chǎn)線盡管大同小異，但是細(xì)節(jié)的差異往往影響整個(gè)節(jié)水系統(tǒng)的成敗，因此前期的調(diào)研工作顯得格外重要。為設(shè)計(jì)合理可行的方案，項(xiàng)目組針對(duì)企業(yè)11條垂直線的用水情況作了為期一周的調(diào)研，調(diào)研內(nèi)容為原生產(chǎn)設(shè)備狀況：

（1）用水管網(wǎng)圖，調(diào)查供水設(shè)備，水處理設(shè)備等情況；（2）用水計(jì)量系統(tǒng)；（3）生產(chǎn)線實(shí)際生產(chǎn)工序以及原設(shè)計(jì)生產(chǎn)工序圖紙；（4）生產(chǎn)線管道布局；（5）洗水缸內(nèi)管道布局；（6）洗水缸逆流模式；（7）生產(chǎn)線洗水缸的補(bǔ)水模式；（8）生產(chǎn)線用水執(zhí)行指令及工藝用水指令；（9）污水在線回用設(shè)備，恒溫設(shè)備；（10）生產(chǎn)線供氣系統(tǒng)及供氣模式；（11）生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行程序。

4.3.3 設(shè)備定制

WWT已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的設(shè)備化，根據(jù)該技術(shù)研發(fā)的WWT專(zhuān)用成套設(shè)備（以及簡(jiǎn)稱(chēng)成套設(shè)備）綜合了該技術(shù)的部分元素。根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案，項(xiàng)目使用了8套成套設(shè)備控制該企業(yè)11條垂直生產(chǎn)線，并單獨(dú)就每套成套設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)生成線的實(shí)際要求。此外還重新建立第三級(jí)計(jì)量系統(tǒng)范圍內(nèi)（即各條生產(chǎn)線）的計(jì)量系統(tǒng)，調(diào)整管道排布，完善了用水審計(jì)。

4.3.4 數(shù)據(jù)采集

WWT需對(duì)用水進(jìn)行精細(xì)的控制，水的每一個(gè)指標(biāo)的改變均將影響用水的效果。在調(diào)試階段，成套設(shè)備作為設(shè)備應(yīng)用及數(shù)據(jù)采集平臺(tái)，采集水壓、水溫、流量及多個(gè)水質(zhì)參數(shù)，讀取生產(chǎn)線的運(yùn)行狀態(tài)，上傳到數(shù)據(jù)處理平臺(tái)進(jìn)行分析比對(duì)，通過(guò)反饋的數(shù)據(jù)并結(jié)合企業(yè)實(shí)際，工程人員將每組補(bǔ)水作為獨(dú)立的個(gè)體建立數(shù)學(xué)模型，并通過(guò)程序運(yùn)算實(shí)時(shí)調(diào)整成套設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)。

4.3.5 洗缸優(yōu)化

根據(jù)流體力學(xué)原理以及各個(gè)洗水工序的特殊工藝要求，重新布設(shè)洗水缸內(nèi)的水管、氣管，并對(duì)水、氣管進(jìn)行特殊的加工，從而改變洗水模式，優(yōu)化洗水缸內(nèi)水的流動(dòng)過(guò)程，水質(zhì)均勻度以及提高清洗板件的效果，同時(shí)由于提高了水對(duì)缸內(nèi)壁的清洗作用，缸體內(nèi)壁污染減少，換缸頻率降低。

4.3.6 持續(xù)管理

WWT項(xiàng)目完成并交付使用后，持續(xù)對(duì)用水參數(shù)已經(jīng)生產(chǎn)線運(yùn)行狀況進(jìn)行采集統(tǒng)計(jì)，一方面跟蹤節(jié)水效果；另一方面，由于成套設(shè)備替代了原先的供水系統(tǒng)，因而設(shè)備的穩(wěn)定與否直接影響到生產(chǎn)，為保障企業(yè)的生產(chǎn)，需持續(xù)記錄系統(tǒng)運(yùn)行狀況，分析異常情況，及時(shí)排除故障點(diǎn)。

4.4 技術(shù)成果

2011年4月，企業(yè)內(nèi)部就單條生產(chǎn)線的節(jié)水率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)結(jié)果如下：

表1 生產(chǎn)線節(jié)水率

同時(shí)，查詢(xún)?cè)摃r(shí)間段內(nèi)產(chǎn)品質(zhì)量，并未發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量異常。數(shù)據(jù)表明WWT在該企業(yè)內(nèi)的應(yīng)用成果顯著。

5 結(jié)語(yǔ)

水資源已經(jīng)成為約束PCB企業(yè)持續(xù)發(fā)展的瓶頸，成為企業(yè)擴(kuò)產(chǎn)的緊箍咒，轉(zhuǎn)變僅靠末端治理的傳統(tǒng)思維，應(yīng)用新技術(shù)從源頭上大幅度減少用水，是用水減量技術(shù)發(fā)展的重要途徑。

WWT技術(shù)作為一種從源頭解決問(wèn)題的新思維，在實(shí)踐中取得了顯著的成果，為PCB行業(yè)增效減污開(kāi)創(chuàng)了新的道路。與傳統(tǒng)的廢水處理技術(shù)相比，能更加直接有效地實(shí)現(xiàn)廢水減量，同時(shí)不與傳統(tǒng)技術(shù)沖突，能在已有技術(shù)基礎(chǔ)上作進(jìn)一步提高節(jié)水效果。獲得良好環(huán)境效益的同時(shí)，為企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益，為PCB的持續(xù)發(fā)展和增效減污奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

[1]中國(guó)印制電路行業(yè). 中國(guó)印制電路行業(yè)進(jìn)入新轉(zhuǎn)型增長(zhǎng)期[N]. 中國(guó)電子報(bào), 2011,3,11(9).