一種線路板廢水處理工藝

王偉明

(佛山市高明科朗環(huán)?？萍加邢薰?，廣東 佛山 528500)

印制電路板(Printed Circuit Board，簡(jiǎn)稱為PCB)是信息電子工業(yè)最基本的構(gòu)件，屬于電子元器件行業(yè)中的電子元件產(chǎn)業(yè)。PCB廢水指印刷電路板制作過程(包含照相制板、印刷、蝕刻、電鍍及化學(xué)電鍍等)程序中產(chǎn)生的廢水[1]。我國(guó)PCB行業(yè)的總廢水量從2007年的2.78～3.36億噸增長(zhǎng)到了2010年的約6億噸[2]。PCB生產(chǎn)工藝復(fù)雜，用水量大，使用的原料種類多，產(chǎn)污環(huán)節(jié)多，導(dǎo)致廢水成分復(fù)雜，含有多種以離子及絡(luò)合離子形式存在的重金屬、有機(jī)高分子化合物及各種有機(jī)添加劑，廢水毒性大，是較難處理的工業(yè)廢水之一[3]。我國(guó)在PCB廢水處理工藝技術(shù)不及其他工業(yè)廢水處理技術(shù)成熟，存在廢水分流不徹底和治理工藝不完善的現(xiàn)象。Cu穩(wěn)定達(dá)到0.5 mg/L標(biāo)準(zhǔn)非常難，PCB廢水的生化處理不易控制，整體處理技術(shù)還不完全成熟[4-5]。PCB廢水治理方法經(jīng)歷了從最初只注重重金屬污染物的去除，到目前的全因子達(dá)標(biāo)監(jiān)控的過程，氨氮、CODCr等污染物的去除也成為PCB廢水治理的重點(diǎn)。針對(duì)目前我國(guó)環(huán)境投資和管理的情況，PCB廢水的治理技術(shù)(或工藝)優(yōu)化組合，對(duì)于降低投資和節(jié)約運(yùn)行成本都具有重要意義。

1 基本設(shè)計(jì)參數(shù)

本項(xiàng)目為某公司PCB廢水處理工程項(xiàng)目，該廠生產(chǎn)多層印刷線路板。本設(shè)計(jì)以該廠生產(chǎn)的廢水為對(duì)象，結(jié)合其線路板廢水的水量和水質(zhì)特點(diǎn)，提出處理工藝，使廢水能夠穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。根據(jù)提供的資料，污水處理系統(tǒng)總設(shè)計(jì)水量為1000 t/d，每天24 h連續(xù)運(yùn)行，則設(shè)計(jì)小時(shí)流量為42 m3/h，進(jìn)水水質(zhì)如表1所示。污水處理系統(tǒng)出水執(zhí)行廣東省地方《電鍍水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 44/1597-2015)標(biāo)準(zhǔn)。

表1 主要設(shè)計(jì)進(jìn)水、出水水質(zhì)表

2 PCB廢水處理工藝確定

線路板廢水污染物種類多，成分復(fù)雜，須按水質(zhì)分類處理，分別預(yù)處理，以廢治廢。各類廢水的主要污染物各有差異，按照污染物的不同將廢水進(jìn)行分類處理，既可以節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用，也有利于提高處理效果?，F(xiàn)把各產(chǎn)污環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢水歸于以下8類廢水：磨板廢水、電鍍廢水、低濃度清洗廢水、高濃度有機(jī)廢水、低濃度有機(jī)廢水、絡(luò)合廢水、濃酸廢液、濃堿廢液。酸性蝕刻液、堿性蝕刻液、NPS微蝕液、含銅廢液、沉銅廢液、電鍍錫母液、廢剝錫母液交予回收商進(jìn)行處理，不納入本次設(shè)計(jì)范圍。

結(jié)合各廢水的特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)將磨板廢水、電鍍廢水、低濃度有機(jī)廢水、低濃度清洗廢水一并進(jìn)行沉淀預(yù)處理，對(duì)高濃度有機(jī)廢水進(jìn)行酸析預(yù)處理，對(duì)絡(luò)合廢水進(jìn)行破絡(luò)沉淀，預(yù)處理后的各類廢水匯總進(jìn)入深度處理系統(tǒng)。

對(duì)于難生物降解有機(jī)物，采用生物處理技術(shù)很難達(dá)到理想的處理效果。由于高級(jí)氧化技術(shù)可以有效的改變有機(jī)物結(jié)構(gòu)，提高其可生化性，因此越來越多的研究者[6，7]將高級(jí)氧化與生化聯(lián)用技術(shù)處理難生物降解的工業(yè)有機(jī)廢水。該技術(shù)將化學(xué)氧化和生物氧化技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，高級(jí)氧化作為預(yù)處理，其處理費(fèi)用大大降低，通過后續(xù)的生物處理保證處理的高效性，充分利用了各自的優(yōu)勢(shì)，從而達(dá)到相互補(bǔ)充的效果。

在高級(jí)氧化技術(shù)中，F(xiàn)enton是最常用的高級(jí)氧化技術(shù)，可無選擇氧化水中大部分有機(jī)物。Fenton氧化完成后調(diào)節(jié)廢水pH，使廢水呈弱堿性，鐵離子在弱堿性的環(huán)境下形成鐵鹽絮狀沉淀，可將廢水中剩余有機(jī)物和重金屬吸附沉淀下來，因此Fenton氧化實(shí)際是化學(xué)氧化和吸附混凝的共同作用。

因此，基于Fenton氧化和曝氣生物濾池工藝特點(diǎn)適合本設(shè)計(jì)水質(zhì)特點(diǎn)，現(xiàn)確定深度處理系統(tǒng)采用Fenton+曝氣生物濾池(BAF)組合工藝。廢水經(jīng)Fenton氧化絮凝后，可生化性得到一定提高，后續(xù)進(jìn)行曝氣生物濾池生化處理，進(jìn)一步去除有機(jī)物，使出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

3 工藝流程說明

圖1 PCB廢水處理工藝流程圖

工藝流程圖如圖1所示，高濃度有機(jī)廢水經(jīng)過收集后，泵送至酸析池。利用廢酸調(diào)節(jié)pH至2～3，高濃度有機(jī)廢水中的感光膜在酸性條件下析出成濃膠狀凝聚物，浮于水面。廢水中COD和懸浮物得到大量去除，酸析后廢水匯入調(diào)節(jié)池2，進(jìn)行下一級(jí)處理。

絡(luò)合廢水收集后，泵送至絮凝沉淀一體化池。由于水量較少，該預(yù)處理實(shí)行間歇運(yùn)行，一天運(yùn)行一次。分步投加重金屬捕集劑、PAM，去除廢水中銅離子，為后續(xù)生化創(chuàng)造合適的處理?xiàng)l件，混凝沉淀后的廢水匯入調(diào)節(jié)池2，進(jìn)入深度處理系統(tǒng)。

磨板廢水、電鍍廢水、低濃度清洗廢水、低濃度有機(jī)廢水匯入調(diào)節(jié)池1，然后泵送至快混池，分布投加廢堿、重金屬捕集劑，重金屬捕集劑與廢水中的銅離子形成難溶于水的螯合物，隨后廢水自流至慢混池，在慢混池中投加PAM，使細(xì)小的難溶于水的螯合物形成疏松的絮狀物，在沉淀池中與廢水分離。沉淀后的廢水自流到調(diào)節(jié)池2。

經(jīng)過預(yù)處理的3股廢水在調(diào)節(jié)池2混合，均化水質(zhì)水量，隨后泵送至Fenton氧化系統(tǒng)。投加廢酸調(diào)節(jié)廢水pH至4～6之間，然后投加硫酸亞鐵和雙氧水。亞鐵離子在酸性條件下催化雙氧水，使之產(chǎn)生強(qiáng)氧化能力的羥基自由基。在羥基自由基的作用下，廢水中難生物降解有機(jī)物的結(jié)構(gòu)被破壞，轉(zhuǎn)化為小分子有機(jī)物。然后廢水進(jìn)入Fenton絮凝池，投加廢堿，將廢水的pH調(diào)節(jié)至7～8，然后投加PAM助凝劑，廢水中形成氫氧化鐵沉淀物，吸附廢水中殘留的重金屬離子。然后廢水進(jìn)入Fenton沉淀池進(jìn)行泥水分離。沉淀池出水自流入緩沖池中。緩沖池廢水泵送至曝氣生物濾池。曝氣生物濾池集生物氧化、生物絮凝及過濾截留于一體，可有效地去除廢水中殘留的有機(jī)物和銅。曝氣生物濾池出水至清水池，然后自流到排放口進(jìn)行排放。

清水池儲(chǔ)存一部分深度處理后的廢水用于BAF反沖洗。銅在BAF中不斷被吸附積累，通過對(duì)BAF進(jìn)行反沖洗，把吸附的銅洗脫回流到調(diào)節(jié)池2，再通過化學(xué)沉淀進(jìn)行去除，使BAF中Cu濃度保持在較低水平。

本工藝主要處理單元，污染物去除情況如表2所示。

表2 污染物去除分析

4 結(jié) 論

PCB生產(chǎn)用水量大，廢水污染物種類多，成分復(fù)雜，處理難度較大。2015年8月20日起廣東省開始執(zhí)行《電鍍水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 44/1597-2015)，對(duì)PCB廢水排放提出了更嚴(yán)格的要求，使得我省線路板廢水的處理面臨更嚴(yán)峻的考驗(yàn)。尋求處理高效、運(yùn)行穩(wěn)定、處理成本低、使各污染物達(dá)到排放要求的處理工藝變得十分必要。本設(shè)計(jì)以某公司PCB廢水為對(duì)象，結(jié)合PCB廢水來源多、污染物各有差異的特點(diǎn)，將各類水按水質(zhì)分類，分別預(yù)處理之后，再采用Fenton氧化+曝氣生物濾池工藝進(jìn)一步去除有機(jī)物，使出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。