PCB工廠氨氮廢水處理技術(shù)及應(yīng)用

陳志強(qiáng) 謝燕蔓 陳啟軍

（深圳市瑞秋卡森環(huán)保科技有限公司，廣東 深圳 518000）

1 引言

印制電路板（PCB）行業(yè)由于其復(fù)雜的生產(chǎn)工序，導(dǎo)致廢水種類繁多成分非常復(fù)雜，關(guān)于PCB廢水處理技術(shù)一直以來都是環(huán)保行業(yè)的重點(diǎn)研究對象，其中針對重金屬廢水處理回用、有機(jī)廢水處理、絡(luò)合廢水處理技術(shù)的研究已經(jīng)日益成熟，但少見針對氨氮廢水處理工藝的研究資料和工程實例。自2010年7月1日起,所有電鍍、線路板企業(yè)需執(zhí)行《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB21900-2008》中表2規(guī)定的水污染物排放限值，氨氮排放濃度要求低于15 mg/L；而新政策自2013年1月起要求對電鍍行業(yè)（包括含電鍍的線路板企業(yè)）執(zhí)行表3標(biāo)準(zhǔn)，其中要求氨氮排放濃度為8 mg/L，這對原水濃度在40 mg/L甚至更高的PCB企業(yè)而言，氨氮處理達(dá)標(biāo)無疑是個難點(diǎn)。筆者根據(jù)已有工程實例整理了相關(guān)數(shù)據(jù)和資料供大家參考。

2 PCB氨氮廢水處理技術(shù)分析

2.1 原水分析

PCB氨氮廢水主要來源于堿性蝕刻缸后的水洗工序，另外根據(jù)制程和化學(xué)藥劑不同，還有少部分來源于微蝕缸及OSP工序后的水洗工序。氨氮廢水的分類對廢水處理至關(guān)重要，在此暫不敘述。過去習(xí)慣把這類廢水稱為銅氨廢水，有的會把銅氨廢水與化學(xué)銅廢水合并成絡(luò)合廢水。這些水質(zhì)較復(fù)雜，除氨氮外，還存在有絡(luò)合銅、COD，其中氨氮主要以NH3·H2O、NH4+、[Cu(NH3)4]2+的形式存在，下表是某線路板廢水站的相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)：

表1 銅氨廢水及絡(luò)合廢水參考水質(zhì)（單位mg/L，PH除外）

2.2 絡(luò)合銅氨廢水處理技術(shù)分析

（1）初期階段

早期針對絡(luò)合廢水的重點(diǎn)是解決絡(luò)合銅的問題，絕大部分處理方案是投加硫化鈉或破絡(luò)劑，將銅從絡(luò)合狀態(tài)分離沉淀，但破絡(luò)工藝僅對銅離子及絡(luò)合銅的去除有效，而對氨氮并無處理效果。

（2）發(fā)展階段

專門針對絡(luò)合廢水中氨氮處理的各種單元技術(shù)開始付諸實施，主要有：

折點(diǎn)加氯：折點(diǎn)氯化法投加漂水，將氯氣或漂水通入廢水中達(dá)到某一點(diǎn)，在該點(diǎn)時水中游離氯含量較低，而氨的濃度降為零；當(dāng)氯氣通入量超過該點(diǎn)時，水中的游離氯就會增多。折點(diǎn)氯法除氨氮的原理為：

NH4++1.5HClO→0.5N2+1.5H2O+2.5H++1.5Cl-

近年來出現(xiàn)多種形式的氨氮去除劑，大多是氧化性藥劑，將絡(luò)合廢水中氨氮氧化成硝酸根或氮?dú)馊コ?；但折點(diǎn)氯化法的缺點(diǎn)是加氯量大，運(yùn)行費(fèi)用高。

吹脫法：即將氣體通入水中，使氣液相互充分接觸，使水中溶解的游離氨穿過氣液界面，向氣相轉(zhuǎn)移，從而達(dá)到脫除氨氮的目的。常用空氣作載體（若用水蒸氣作載體則稱汽提）。氨吹脫一般采用吹脫池和吹脫塔2 類設(shè)備，吹脫池占地面積大，適合高濃度的氨氮廢水；而且易造成二次污染，所以氨氣的吹脫常采用塔式設(shè)備。然而，吹脫出來的氨氣隨空氣進(jìn)入大氣，仍然容易引起二次污染。如何將吹脫出來的氨氣無害化，避免二次污染，將是今后吹脫法處理氨氮廢水的一個主要課題。

生化法：生化法處理氨氮廢水是利用微生物的硝化和反硝化作用，將氨氮轉(zhuǎn)換為氮?dú)馊コ?，由此演變各種形式的生化工藝，如前置式脫氮、后置式脫氮、分段進(jìn)水A/O工藝及各種新式工藝等?；驹頌椋涸跊_氧環(huán)境中硝化菌的作用下，將氨態(tài)氮分解氧化成硝酸態(tài)氮及亞硝酸氮；然后硝酸氮（NO3－N）和亞硝酸氮（NO2－N）在反硝化菌的作用下，被還原為氣態(tài)氮（N2）。

理論上生化法可以將氨氮及總氮降低至表3標(biāo)準(zhǔn)，但工藝參數(shù)（停留時間、pH值、曝氣量、回流比及營養(yǎng)比）控制要求高，目前企業(yè)廢水處理項目往往因場地因素達(dá)不到設(shè)計條件。

膜處理法：生物膜處理器（MBR），為生化系統(tǒng)和固液分離的結(jié)合。膜法處理效果取決于膜組質(zhì)量及前處理控制，具有占地小、出水澄清效果，但工程造價高，一般用于深度處理或回用。

（3）現(xiàn)階段及發(fā)展趨勢

目前珠三角地區(qū)電鍍及線路板行業(yè)廢水排放已經(jīng)開始執(zhí)行《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB21900-2008》表3標(biāo)準(zhǔn)。廢水氨氮的標(biāo)準(zhǔn)從原來的15 mg/L調(diào)整至8 mg/L，而單一的氨氮處理工藝也無法處理達(dá)到新的排放標(biāo)準(zhǔn)。

（4）PCB氨氮廢水處理工藝優(yōu)化

綜上所述，我們認(rèn)為，處理好氨氮廢水，管理上應(yīng)做好原水分析，技術(shù)上進(jìn)行工藝優(yōu)化組合才能達(dá)到效果穩(wěn)定、運(yùn)行成本合理的要求。重點(diǎn)是工藝控制參數(shù)，尤其是對于改造升級項目，場地及分水條件受到很大限制，應(yīng)根據(jù)具體水量進(jìn)行設(shè)計。

3 PCB廢水處理工程實例

3.1 工程概況

惠州某精密電路有限公司主要從事PCB生產(chǎn)，公司于2012年由深圳市瑞秋卡森環(huán)?？萍加邢薰驹O(shè)計承建完成一套廢水處理系統(tǒng)，其中氨氮廢水水量為60 m3/d，氨氮濃度約為200 mg/L。廢水站按照上述思路進(jìn)行設(shè)計，采用化學(xué)預(yù)處理結(jié)合生化法對氨氮廢水進(jìn)行處理量。

3.2 氨氮廢水處理工藝說明

本工程將氨氮廢水單獨(dú)收集，采用化學(xué)氧化、硫化物破絡(luò)處理方法結(jié)合A/O生化工藝對氨氮廢水進(jìn)行處理。

工藝流程如圖1。

單獨(dú)收集銅氨絡(luò)合廢水至調(diào)節(jié)池并單獨(dú)預(yù)處理，銅氨廢水先經(jīng)氧化系統(tǒng)，通過氧化去除廢水大部分氨氮；然后與其它絡(luò)合廢水混合進(jìn)入化學(xué)反應(yīng)沉淀系統(tǒng)，通過破絡(luò)及化學(xué)混凝反應(yīng)去除廢水中銅離子及絡(luò)合銅；除銅后絡(luò)合廢水與綜合廢水混合調(diào)節(jié)pH后進(jìn)入生化系統(tǒng)，生化系統(tǒng)采用A/O工藝，出水經(jīng)混凝沉淀后排放。

單獨(dú)氧化銅氨廢水，避免了在氧化氨氮過程中同時消耗氧化劑氧化其它絡(luò)合物，有效控制了氨氮化學(xué)處理的用藥量；由于前序工藝中大部分氨氮已經(jīng)得以去除，廢水中殘余少量氨氮，后續(xù)生化無需針對氨氮延長生化時間，在利用有限場地的條件下可以直接通過生化去除并降低至排放要求以內(nèi)。

3.3 處理工藝單元功能說明

（1）氨氮廢水調(diào)節(jié)池。

單獨(dú)收集PCB生產(chǎn)車間所產(chǎn)生的氨氮廢水，曝氣調(diào)節(jié)水質(zhì)水量。

（2）氧化系統(tǒng)。

投加適量氨氮去除劑，去除廢水中部分氨氮，用計量泵控制加藥量，適當(dāng)降低廢水中氨氮濃度。氨氮去劑可去除各種形式的氨。

（3）破絡(luò)反應(yīng)沉淀系統(tǒng)。

氧化除氨后，往廢水中分級投加化學(xué)藥劑反應(yīng)沉淀去除重金屬銅和懸浮物。采用的處理技術(shù)為：氫氧化鈉去除游離態(tài)堿→CuS法解離并去除絡(luò)合態(tài)銅→亞鐵去除過量S2+及殘留氧化劑→絮凝→斜板沉淀進(jìn)行固液分離；進(jìn)水可與有機(jī)絡(luò)合廢水混合后再進(jìn)入破絡(luò)反應(yīng)沉淀系統(tǒng)。

（4）pH調(diào)整池。

化學(xué)反應(yīng)沉淀出水水質(zhì)為堿性，由pH控制器控制加酸調(diào)節(jié)pH至中性。

（5）A/O生化系統(tǒng)。

采用兼氧→好氧的工藝進(jìn)行處理，去除有機(jī)物和剩余氨氮，好氧池出水設(shè)置消化液回流裝置。

在兼氧池中缺氧微生物將廢水中難降解的大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為易降解的小分子有機(jī)物，將不溶性的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為溶解性的有機(jī)物，進(jìn)一步提高廢水的可生化性；并將回流液中的硝酸根離子和亞硝酸根離子反硝化轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，達(dá)到脫氮目的。

在好氧池中好氧菌將廢水中有機(jī)物質(zhì)分解為無污染的無機(jī)物質(zhì)，同時將廢水中氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸根離子或亞硝酸根離子；好氧池末端設(shè)置消化液回流泵，按兩倍或兩倍以上的流量輸送好氧后的水輸送回流至兼氧池。進(jìn)水可與綜合廢水混合后再進(jìn)入生化系統(tǒng)。

（6）化學(xué)反應(yīng)沉淀系統(tǒng)。

生化后進(jìn)入化學(xué)反應(yīng)沉淀系統(tǒng)2，生化水中從生化池帶入部分懸浮物質(zhì)，在反應(yīng)池中分級投加混凝劑、絮凝劑，使廢水中懸浮物質(zhì)形成絮體狀然后進(jìn)入斜板沉淀池進(jìn)行固液分離處理。

3.4 處理效果

廢水站建成后運(yùn)行已經(jīng)超過6個月，從廢水站運(yùn)行時所測數(shù)據(jù)及區(qū)環(huán)境監(jiān)測站的監(jiān)測報告數(shù)據(jù)來看，廢水站運(yùn)行穩(wěn)定，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，其中氨氮平均排放濃度為3.278 mg/L，出水水質(zhì)優(yōu)于《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB21900-2008》中表3標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)論

將PCB絡(luò)合廢水中銅氨廢水單獨(dú)分水，采用化學(xué)法單獨(dú)預(yù)處理并結(jié)合生化工藝進(jìn)行后續(xù)深度處理，可將廢水中氨氮處理達(dá)到新的排放標(biāo)準(zhǔn)，并有效控制加藥量及用地面積。在線路板行業(yè)新的環(huán)保趨勢下，該銅氨廢水處理方法對PCB企業(yè)現(xiàn)有廢水站的升級改造或廢水站新建都具有較強(qiáng)的示范性，對廢水氨氮高排放標(biāo)準(zhǔn)的實現(xiàn)有重要的意義。

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