印刷電路板生產(chǎn)廢水處理技術(shù)
在當(dāng)前的信息社會，電子行業(yè)發(fā)展迅速。作為電子行業(yè)的基礎(chǔ)之一，電路板的需求量每年以10% ~ 20%的速度遞增，從而成為電子行業(yè)的重要行業(yè)之一。然而，其復(fù)雜的生產(chǎn)過程產(chǎn)生了大量的廢水。
印刷電路板制造工藝復(fù)雜，其廢水產(chǎn)生的污染物多種多樣，主要含有銅、鎳等重金屬離子、高分子有機(jī)物、絡(luò)合劑等。電路板生產(chǎn)廢水種類繁多，污染成分復(fù)雜。如果不采取合理有效的處理技術(shù)，廢水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。根據(jù)印刷電路板廢水的不同特性，必須對不同的廢水進(jìn)行分類，采用不同的方法進(jìn)行處理。
1.項目概述
天津某印刷電路板制造商的主要產(chǎn)品是高檔高密度互連層壓板(HDI)。HDI板的制造過程是多個雙面板的重復(fù)制造。主要制造工藝包括下料、內(nèi)板制造、壓制、鉆孔、沉銅、電鍍、外層制造、絲網(wǎng)印刷阻焊油墨、字符印刷、鍍鎳、熱風(fēng)整平、抗氧化處理、銑形。印刷電路板整體生產(chǎn)工藝流程圖見圖1。
2.廢水質(zhì)量特征
根據(jù)工藝特點(diǎn)，生產(chǎn)廢水分為八類:一般混合廢水(W1)、高濃度有機(jī)廢水(W2)、一般有機(jī)廢水(W3)、酸堿廢水(W4)、含銅廢水(W5)、復(fù)雜廢水(W6)、含鎳廢水(W7)和含氰廢水(W8)。
各類廢水的水質(zhì)特征如下:
(1)一般混合廢水W1:主要包括浸出廢水、純水制備濃縮水等污染物含量較低的廢水。一般混合廢水的污染因子有pH、總銅、CODCr、氨氮等。這類廢水水量大，CODCr濃度低。
(2)高濃度有機(jī)廢水W2:主要來自顯影、剝膜、除油、防氧化、除膠等工序。上述方法使用有機(jī)溶劑，例如甲酸；另外，部分阻焊油墨和高分子光敏膠膜溶解轉(zhuǎn)移到廢水中，因此廢水中CODCr濃度較高。
(3)一般有機(jī)廢水W3:主要來自顯影和退膜工序的清洗廢水，廢水中CODCr濃度較高。
(4)酸堿廢水W4:主要來自生產(chǎn)線洗缸的酸堿廢液，其主要污染因子為pH、CODCr等。
(5)含銅廢水W5:主要來源于微蝕、酸洗、褐變、酸洗等工序。廢水中銅含量較高，主要污染因子為總銅和CODCr等。
(6)絡(luò)合廢水W6:主要來自沉銅工序，其中使用了一定量的絡(luò)合銅。廢水中含有強(qiáng)金屬離子絡(luò)合物(如EDTA)，絡(luò)合物廢水的污染因子為總銅、CODCr等。
(7)含鎳廢水W7:含鎳廢水主要來自鍍鎳工藝。鍍鎳廢液和鍍鎳過程中的第一次漂洗水作為危險廢物處理，其余漂洗水進(jìn)入預(yù)處理系統(tǒng)處理。該類廢水的主要污染因子是pH、CODCr和總鎳。
(8)含氰廢水W8:主要來自鍍金工藝。鍍金溶液中含有一定量的氰化亞金鉀。對于鍍金的第一次水洗，使用槽中不流動的水進(jìn)行漂洗。當(dāng)浴槽漂洗水中的金和氰化物濃度達(dá)到一定濃度時，與含氰電鍍廢水一起送有資質(zhì)的單位進(jìn)行處置(可回收金)，其余漂洗廢水送預(yù)處理設(shè)施進(jìn)行處理。該類廢水的主要污染因子是pH、CODCr和總鎳。
根據(jù)該企業(yè)廢水水質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)，各種廢水水質(zhì)指標(biāo)見表1。
3.廢水處理過程
3.1總體思路
由于各類廢水水質(zhì)差異較大，該企業(yè)廢水處理工藝采用“分類收集-水質(zhì)預(yù)處理-綜合處理”的設(shè)計思路。根據(jù)8種廢水的水質(zhì)特點(diǎn)，建設(shè)了5個預(yù)處理系統(tǒng)(2 # ~ 6 #系統(tǒng))和1個綜合處理系統(tǒng)(1#系統(tǒng))。各生產(chǎn)廢水在生產(chǎn)車間分流后，自行流入各處理系統(tǒng)的廢水儲水池，然后由各處理系統(tǒng)的廢水提升泵提升至各預(yù)處理設(shè)施進(jìn)行處理。廢水經(jīng)綜合廢水處理設(shè)施處理后，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。廢水處理系統(tǒng)工藝流程圖見圖2。
3.2廢水處理工藝原理
根據(jù)設(shè)計的分流標(biāo)準(zhǔn)，廢水在生產(chǎn)車間分流后，自行流入各處理系統(tǒng)的廢水儲水池，然后由各處理系統(tǒng)的廢水提升泵提升至各處理工序。在處理過程中，廢水通過連接器或通過輸送泵自行流入各處理系統(tǒng)的功能池進(jìn)行處理。
(1)一般混合廢水W1:這類廢水水量大，CODCr濃度低。與少量酸堿廢水和含銅廢水混合后，進(jìn)入廢水綜合處理系統(tǒng)(1號系統(tǒng))進(jìn)行處理，主要去除廢水中的金屬離子和少量有機(jī)物。處理流程為絮凝→沉淀→砂濾→ pH調(diào)節(jié)。處理過程為:先加入硫酸亞鐵(可用于置換和混凝)，然后調(diào)節(jié)pH值至10左右，使廢水中的重金屬離子(Cu2+)形成氫氧化物而被去除；然后廢水進(jìn)入絮凝池，加入絮凝劑PAM進(jìn)行絮凝，處理后的廢水進(jìn)入斜板沉淀池，分離沉淀的泥水；上層清水溢流至清水池，再通過泵進(jìn)入砂濾器進(jìn)行過濾處理，進(jìn)一步降低出水懸浮物含量，過濾后的廢水進(jìn)入最終pH調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)pH至6 ~ 9后排放。
(2)高濃度有機(jī)廢水W2:該廢水中CODCr濃度高。預(yù)處理工藝為酸化→沉淀。處理過程如下:加入酸化劑調(diào)節(jié)pH值至5左右，加入聚合氯化鐵使廢水中的油性有機(jī)物凝聚成可固液分離的大顆粒，然后加入適量的高分子絮凝劑PAM，再經(jīng)壓濾分離固液成分，濾液定量平均加入常規(guī)有機(jī)廢水預(yù)處理設(shè)施(2號系統(tǒng))與常規(guī)有機(jī)廢水混合進(jìn)行深度處理。
(3)一般有機(jī)廢水W3:主要來自顯影和退膜工序的清洗廢水，廢水中CODCr濃度較高。一般有機(jī)廢水和預(yù)處理后的高濃度有機(jī)廢水混合在一起進(jìn)行深度處理。深度處理工藝為酸化→芬頓氧化。在氧化過程中，過氧化氫用作高效氧化劑，硫酸亞鐵用作催化劑。在酸性條件下，亞鐵鹽分解過氧化氫生成羥基自由基，羥基自由基具有很強(qiáng)的氧化性能，最終將廢水中的有機(jī)物氧化成二氧化碳和水。反應(yīng)結(jié)束后，調(diào)節(jié)pH至10 ~ 11，然后泵入1#系統(tǒng)進(jìn)一步處理。
(4)酸堿廢水W4:酸堿廢水主要來自生產(chǎn)線洗缸，其主要污染因子為pH、CODCr等。酸堿廢水單獨(dú)收集后，定量平均加入1#系統(tǒng)，與一般混合廢水一起進(jìn)一步處理。
(5)含銅廢水W5:主要來源于微蝕、酸洗、褐變、酸洗等工序。廢水中銅含量較高，主要污染因子為總銅和CODCr等。微蝕過程中含銅量高的廢水單獨(dú)回收銅，回收的廢水定量泵入1#系統(tǒng)進(jìn)一步處理；而酸洗、褐變、酸洗過程中含銅量較少的廢水直接定量泵入1#系統(tǒng)處理。
(6)絡(luò)合廢水W6:主要來自沉銅工序，其中使用了一定量的絡(luò)合銅。廢水中含有強(qiáng)金屬離子絡(luò)合物(如EDTA)，絡(luò)合物廢水的污染因子為總銅、CODCr等。其預(yù)處理工藝為:置換→絮凝→沉淀→砂濾。處理過程包括:首先調(diào)節(jié)pH值至3 ~ 4，然后加入硫酸亞鐵，硫酸亞鐵能有效地以絡(luò)合物的形式置換金屬離子，并加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值至10左右，將可溶性絡(luò)合銅轉(zhuǎn)化為不溶性銅鹽，然后加入絮凝劑PAM進(jìn)行絮凝反應(yīng)，利用高分子絮凝劑吸附污水中氫氧化銅的懸浮顆粒，形成顆粒較大、易沉淀的絮體；引入斜板沉淀池進(jìn)行沉淀。污泥排放后，上清液經(jīng)砂濾器過濾后進(jìn)入濾液收集池，然后定量進(jìn)入1#處理系統(tǒng)的pH調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)pH至6 ~ 9后排放。
(7)含鎳廢水W7:含鎳廢水主要來自鍍鎳工藝。鍍鎳廢液和鍍鎳過程中的第一次漂洗水作為危險廢物處理，其余漂洗水進(jìn)入預(yù)處理系統(tǒng)處理。處理流程為:置換→絮凝→沉淀→砂濾。處理過程如下:調(diào)節(jié)pH值至3 ~ 4后，加入硫酸亞鐵能以絡(luò)合物的形式置換大部分鎳離子，加入堿調(diào)節(jié)pH值至10形成氫氧化鎳沉淀，加入絮凝劑PAM進(jìn)行絮凝反應(yīng)，使廢水中懸浮的氫氧化鎳小顆粒生成易沉降的大顆粒， 然后進(jìn)入斜板沉淀池沉淀分離泥水，在絮凝沉淀過程中去除大部分鎳離子，同時對廢水中的絡(luò)合物有一定的凈化作用，降低廢水中的CODCr。 沉淀后的污泥排出后，根據(jù)鎳含量選擇性地向上清液中加入少量破膠劑，進(jìn)一步破壞絡(luò)合物，釋放絡(luò)合的鎳離子，從而促進(jìn)沉淀的形成。經(jīng)砂濾器過濾后，進(jìn)入濾液收集池，最后進(jìn)入1#處理系統(tǒng)的pH調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)pH至6 ~ 9后排放。
(8)含氰廢水W8:主要來自鍍金工藝。鍍金溶液中含有一定量的氰化亞金鉀。鍍金的第一次水洗是用槽中不流動的水來漂洗。當(dāng)浴槽漂洗水中的金和氰化物成分達(dá)到一定濃度時，與含氰電鍍廢液一起送有資質(zhì)單位處置(可回收金)，其余漂洗廢水送預(yù)處理設(shè)施處理。預(yù)處理流程為:pH調(diào)節(jié)→破氰(氧化)。處理過程包括:用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值至10，加入次氯酸鈉生成堿性氯化物，最后將氰化物(CN-)氧化成二氧化碳(CO2)和氮?dú)?N2)。然后，將反應(yīng)后的廢水定量平均泵入復(fù)合廢水儲水池進(jìn)行進(jìn)一步深度處理，去除廢水中的金屬離子。
3.3污泥處理
根據(jù)《國家危險廢物目錄(2016年版)》，該企業(yè)廢水處理過程中產(chǎn)生的污泥屬于“HW17表面處理廢物”危險廢物范疇。經(jīng)壓濾機(jī)脫水后，暫存于廢水處理站污泥儲槽，定期交由有資質(zhì)單位處置。
4.調(diào)試和運(yùn)行效果
4.1滿足一級污染物車間出口排放標(biāo)準(zhǔn)的可行性
(1)單位產(chǎn)品基準(zhǔn)排水能力:該企業(yè)設(shè)計能力為90000平方米/年，每塊電路板的正反面都需要電鍍，鍍件電鍍面積為產(chǎn)品能力的兩倍，含鎳廢水處理設(shè)施新增排水能力為5.5m3/d(即1650m3，一年300天)，則該企業(yè)實際單位產(chǎn)品排水能力為9.2L/m2(鍍件鍍層)，比單位產(chǎn)品基準(zhǔn)排水能力低200l
(2)總鎳達(dá)標(biāo)排放的可行性分析
根據(jù)企業(yè)竣工環(huán)保驗收監(jiān)測報告，含鎳廢水達(dá)標(biāo)分析見表3。
從表3可以看出，該企業(yè)生產(chǎn)廢水中總鎳排放濃度滿足《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB21900-2008)的限值要求，可以達(dá)標(biāo)排放。
4.2廢水綜合處理達(dá)標(biāo)可行性論證
根據(jù)企業(yè)竣工環(huán)保驗收監(jiān)測報告，廢水綜合達(dá)標(biāo)分析見表2。
從表2可以看出，該企業(yè)生產(chǎn)廢水經(jīng)污水處理站處理后，出水水質(zhì)滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB12/356-2018)三級要求，可以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
5.結(jié)論
(1)印刷電路板生產(chǎn)廢水按其性質(zhì)一般可分為八類，每類的水質(zhì)差異較大，宜采用“分類收集-優(yōu)質(zhì)預(yù)處理-綜合處理”的處理工藝。
(2)含鎳廢水經(jīng)“置換→絮凝→沉淀→砂濾”預(yù)處理后，總鎳排放濃度可滿足《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB21900-2008)的限值要求，達(dá)標(biāo)排放。
(3)分別對高濃度有機(jī)廢水、一般有機(jī)廢水、酸堿廢水、含銅廢水、復(fù)雜廢水和含氰廢水進(jìn)行預(yù)處理，然后定量泵入綜合廢水處理系統(tǒng)。經(jīng)綜合處理系統(tǒng)進(jìn)一步處理后，排放的廢水可達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB12/356-2018)的三級要求。
(4)印刷電路板生產(chǎn)產(chǎn)生的污水污泥屬于危險廢物，應(yīng)合理暫存后交由有資質(zhì)的單位處置。
(來源:聯(lián)合泰澤環(huán)境科技發(fā)展有限公司)
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