多元媒復(fù)合凈化技術(shù)處理印制電路板廢水

汪志寧，徐小明，謝武明 *，張文治

（1.江門市三清環(huán)境技術(shù)工程有限公司，廣東 江門 529100；2.廣東工業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，廣東 廣州 510006）

隨著電子工業(yè)快速發(fā)展，印制電路板(PCB)生產(chǎn)廢水不斷增加，廢水中Cu(II)、Ni(II)等毒害性污染物嚴(yán)重威脅到環(huán)境安全。目前PCB 廢水的處理方法主要有化學(xué)沉淀法[1-2]、氧化還原法[3]、生化法[4-6]等，常規(guī)處理法存在重金屬回收利用率低，藥劑消耗大，運行成本高以及硫化物二次污染等缺陷。多元媒復(fù)合凈化技術(shù)以多種固態(tài)介質(zhì)作為媒介，利用電化學(xué)原理實現(xiàn)有機(jī)物的氧化和特定金屬離子的還原，具有加藥少、電耗低、高效快速、廉價、少渣的特點，在含重金屬有機(jī)廢水處理方面具有良好的應(yīng)用前景。本文參照DB44/T 622–2009《印制電路板行業(yè)廢水治理工程技術(shù)規(guī)范》的要求，應(yīng)用多元媒復(fù)合凈化技術(shù)處理某公司印制電路板生產(chǎn)廢水，使出水水質(zhì)達(dá)到GB 21900–2008《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

1 多元媒復(fù)合凈化原理

多元媒復(fù)合填料中多種難溶固態(tài)物質(zhì)組分之間存在電位差，在偏酸性條件下可提供電化學(xué)反應(yīng)能源，推動電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行。采用的多元媒復(fù)合填料中的難溶固態(tài)成分主要為：鐵屑80%～90%，炭粒5%～18%，硫鐵礦2%～5%。多元媒電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物參與化學(xué)反應(yīng)，不必外加藥品參與化學(xué)反應(yīng)，其化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物又可作為膜濾篩除和無機(jī)離子交換材料載體，最終實現(xiàn)水質(zhì)的凈化。

1.1 廢水中重金屬的去除機(jī)理

多元媒技術(shù)利用了電化學(xué)原理，廢水通過多元媒復(fù)合填料時發(fā)生電沉淀反應(yīng)，金屬離子在陰極被還原成金屬或被吸附而得以去除。

1.2 廢水中有機(jī)物的去除機(jī)理

PCB 的顯影、脫膜、綠油、洗網(wǎng)工序都會產(chǎn)生有機(jī)廢水，這些高COD 廢水先分流收集于酸析池中，經(jīng)酸析處理后出水COD 仍為600～1 200 mg/L，再經(jīng)多元媒復(fù)合凈化技術(shù)一并處理。在鐵碳微電解的綜合作用下，廢水中的有機(jī)物經(jīng)吸附絮凝或氧化去除[7]。

1.3 廢水中配位劑的去除原理

1.4 廢酸、廢堿去除原理

H+或OH?分別在陰極或陽極析出H2或O2而被去除，多元媒復(fù)合凈化技術(shù)有自動調(diào)節(jié)2～3 個pH 的能力。

多元媒技術(shù)適用于處理預(yù)處理過的廢水，為避免廢水中有機(jī)物或金屬離子濃度產(chǎn)生較大波動，并影響多元媒介質(zhì)界面的氧化還原電位和處理效果，故不同工序的廢水需結(jié)合其水質(zhì)特點進(jìn)行預(yù)處理后才能進(jìn)入多元媒凈化塔。

2 多元媒復(fù)合凈化工程設(shè)計

江門市新會某線路板公司主要生產(chǎn)和經(jīng)營雙面和多層線路板，根據(jù)其生產(chǎn)規(guī)模和統(tǒng)計數(shù)據(jù)，其廢水的日排放量約為700 m3。各個生產(chǎn)車間生產(chǎn)的廢水通過各自管道匯集到廢水處理設(shè)施，水處理設(shè)施采用全地上式的結(jié)構(gòu)，廢水可自流進(jìn)入各調(diào)節(jié)池。

2.1 PCB 廢水水量和來源分析

該公司的PCB 生產(chǎn)廢水總量為700 m3/d，設(shè)計時確定本工程的處理能力為1 000 m3/d，按24 h 計算，每天產(chǎn)生的工業(yè)廢水量為42 m3/h。

在設(shè)計之初對該公司廢水產(chǎn)生源的水量進(jìn)行統(tǒng)計分析，結(jié)果如表1 所示。

2.2 PCB 廢水處理工藝流程的確定

PCB 廢水多元媒處理的工藝流程如圖1 所示。

表1 印制電路板廢水水質(zhì)及水量Table 1 Quality and quantity of wastewater generated from PCB production

圖1 采用多元媒復(fù)合凈化技術(shù)處理PCB 廢水的工藝流程圖Figure 1 Process flow chart for treatment of PCB wastewater by multi-media complex purification technology

3 運行結(jié)果

自2012年3月啟用以來，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，出水水質(zhì)穩(wěn)定，能穩(wěn)定達(dá)到相應(yīng)排放標(biāo)準(zhǔn)要求。2012年5 ?7月，江門市新會區(qū)環(huán)境監(jiān)測站對該處理工程的出水水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(樣品編號05230041和07030036)，將各檢測數(shù)據(jù)與GB 21900–2008 的各項污染物排放限值進(jìn)行對比，結(jié)果見表2。從表2 可知，出水水質(zhì)能夠達(dá)到GB 21900–2008 的要求。

表2 PCB 廢水經(jīng)處理后的出水水質(zhì)Table 2 Effluent quality of PCB wastewater after treatment

從表2 可知，出水銅離子和鎳離子含量均小于0.5 mg/L，與常規(guī)化學(xué)處理法的去除效率和出水水質(zhì)相比而言，處理效果良好，大大降低了研究成本，體現(xiàn)出良好的推廣應(yīng)用前景。

企業(yè)廢水年處理成本包括電費、藥劑費、人工費、折舊費、維修費及管理費用等。

電費：40 kW×24 h×365 d×0.6元/(kW·h)=210 240元。

藥劑費：酸為0.6元/kg×160 kg/d×365 d=35 040元；堿為1.5元/kg×130 kg/d×365 d=71 175元；破絡(luò)劑為3.6元/kg×6 kg/d×365 d=7 884元；PAM為2.2元/kg×1.5 kg/d×365 d=1 205元，藥劑費用共為115 304元。

其他費：人工費為1 000元/月×2 人×12月=24 000元。

折舊費為：3 000 000元×4.6%=138 000元。

維修費為：3 000 000元×1 %=30 000元。

管理費用等：取上述費用的10%為51 634元。

年總處理成本：51.7 萬元(含折舊)，年總處理水量為700 m3/d×365 d=255 500 m3；單位污水處理成本：2.03元/m3(含折舊)。

4 結(jié)語

多元媒復(fù)合凈化技術(shù)是一種基本不加藥、耗電少、高效快速、經(jīng)濟(jì)少渣的廢水處理新技術(shù)，主要特點包括：具有一定的自動調(diào)節(jié)pH 與破絡(luò)功能，簡化了工藝過程，并破解Cu和Ni 的深度去除難題，提高了工藝的自適應(yīng)能力和凈化效果；降低了藥劑成本和處理費用；降低了廢水處理排渣量和二次污染；填料無疲勞、老化、板結(jié)等現(xiàn)象，長期運行穩(wěn)定有技術(shù)保證；采用過濾方式處理，操作管理十分方便，便于自動化管理。

工程實踐表明，該技術(shù)在印制電路板廢水處理領(lǐng)域具有良好的發(fā)展前景，值得推廣應(yīng)用。

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