PCB廢水總氮處理達標的工藝探討

彭 軍（廣州市中綠環(huán)保有限公司，廣東 廣州 510000）

PCB廢水總氮處理達標的工藝探討

Paper Code: S-055

彭 軍
（廣州市中綠環(huán)保有限公司，廣東 廣州 510000）

對PCB廢水總氮的處理，從源頭削減、分質(zhì)收集、分質(zhì)預處理到末端處理提出了多種方法，著重分析了MAP+管式微濾膜處理氨氮廢水、多級組合式RO處理硝態(tài)氮廢水和A2O+MBR處理綜合廢水，提出PCB廢水總氮達標的組合工藝，項目建成后達到預期效果。

PCB廢水；總氮處理；MAP+管式微濾膜法；多級組合式RO法；A2O+MBR法

1 PCB廢水總氮處理現(xiàn)狀

廢水中氮包括無機態(tài)氮及有機態(tài)氮，前者包括氨氮、亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮，后者包括蛋白質(zhì)、氨基酸、尿素等有機化合物。水處理領域以有機氮與氨氮之和稱為凱氏氮，凱氏氮與亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮之和稱為總氮。

隨著集成電路集成度的提高和組裝技術(shù)的進步,以及電子產(chǎn)品進一步趨向“輕、薄、短、小”化發(fā)展，作為電子工業(yè)中最活躍最基礎的電子部件——印制電路板（PCB）及其產(chǎn)業(yè)出獲得了迅速的發(fā)展。然而PCB制作是一種非常復雜的綜合性的加工技術(shù)，是大水耗、大污染的行業(yè)。為提高印制電路板的性能，生產(chǎn)制程中加入大量的添加劑和絡合劑。當這些添加劑和絡合劑隨之進入廢水系統(tǒng)時，使原本冗長的廢水處理流程變得更加復雜。隨著《電鍍污染物排放標準》（GB21900-2008）表三要求的實施、清潔生產(chǎn)要求、增產(chǎn)減污和區(qū)域限排等因素影響，PCB廢水總氮處理日益受到關注。PCB廠生產(chǎn)過程需要添加含氮藥劑，所產(chǎn)生的廢水含有不同形態(tài)的氮。PCB廠含氮廢水包括氨氮廢水（酸/堿性蝕刻、微蝕工藝）、硝態(tài)氮廢水（退錫、剝離工藝）、含鎳廢水（氨基磺酸鎳）、化學銅（EDTA）等。此類廢水含有高濃度的總氮，若不針對其特點對不同形態(tài)的氮進行處理，對PCB廢水的達標排放將造成嚴重影響。

2 含氮廢水處理策略

根據(jù)PCB生產(chǎn)狀況，目前對含氮的廢水處理策略包括以下四個方面：

（1）工藝優(yōu)先：PCB廠對生產(chǎn)工藝進行優(yōu)化，少用或不用含氮的藥劑或制程，減少產(chǎn)生含氮廢水的機會，如用直接電鍍代替化學鍍銅、用過硫酸鈉體系藥劑代替過過硫酸氮體系藥劑、用不含氨鹽配方的酸性蝕刻工藝或用其代替堿性蝕刻、用電解退鍍代替硝酸退鍍等。

（2）源頭控制：對PCB廠在生產(chǎn)過程中有高濃度氮的廢水排出的槽體，設置排凈閥，配置壓縮空氣吹凈裝置；對含有高濃度氮的廢槽液，應單獨收集，分別處置或引入槽邊回收、閉路循環(huán)回收系統(tǒng)等，減少含氮廢水的產(chǎn)生。

（3）分質(zhì)分流：PCB廠含氮廢水包括氨氮廢水、硝態(tài)氮廢水、化鎳廢水等，氮分別以氨氮、硝態(tài)氮、有機氮形式存在，三類含氮廢水必須以不同工藝處理，若混合排放將提高處理難度。因此含氮廢水必須在排放前進行分類。

（4）末端治理：含氮廢水進入污水站后，氨氮、硝態(tài)氮、有機氮三類污染物必須以針對性的工藝進行處理，最終將總氮轉(zhuǎn)化為氮氣釋放。

3 含氮廢水處理方法

（1）MAP法：磷酸銨鎂（MAP）法就是將Mg2+加入到含有磷酸鹽和氨氮的污水中反應生成磷酸銨鎂沉淀，從而去除污水中的磷酸鹽和氨氮（式1～式3）。

該法去除率高、配置簡單，控制良好時氨氮去除率超過96%；產(chǎn)物具有經(jīng)濟效益。但只能去除氨氮，藥劑費用高，加藥量受水質(zhì)影響大，固液分離困難，僅適于高濃度廢水處理。

（2）吹脫/汽提法：吹脫/汽提法是在堿性條件下使含有溶解性氨氮的廢水與通入廢水的空氣充分接觸，依靠氣體中氨的分壓與廢水中氨濃度的分壓差推動廢水中氨氮的去除。吹脫法使用空氣，主要去除氨氮；在酸性條件下吹脫或使用蒸汽汽提，主要去除硝態(tài)氮。運行條件見表1：

表1 吹脫/汽提法運行條件

該法經(jīng)濟高效、無污泥、無濃液處置，設備配置簡單。但僅適合于預處理，不能做到達到排放，易造成大氣污染、易結(jié)垢；受氣溫影響大，對有機氮無明顯效果；汽提能耗高，處理過程易產(chǎn)生揮發(fā)性HNO3霧。因此，吹脫/汽提法僅適于高濃度的廢水處理。

（3）生化法：生化法是目前公認的經(jīng)濟、有效和最有前途的方法，污水生物處理中氮的轉(zhuǎn)化過程包括氨化、同化、硝化和反硝化四步。生化法反應徹底、無二次污染，研究表明，生化法結(jié)合生物濾池等固液分離設施，對高濃度的有機氮廢水也有良好效果。但生化反應需要嚴格的預處理，防止有毒有害污染物濃度過高、影響微生物生化反應。

（4）離子交換法：離子交換樹脂是帶有官能團、具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、不溶性的高分子化合物。離子交換法是以離子交換樹脂過濾廢水，廢水中的離子會與固定在樹脂上的離子交換，達到凈化目的。近年來，離子交換法用于含氮廢水處理的應用逐漸增多，對于氨氮、硝態(tài)氮的脫除有很好的處理效果。

離子交換法選擇吸附能力高、比表面積大、價格便宜，化學穩(wěn)定性和生物穩(wěn)定性好；但易受其它離子干擾，離子交換樹脂再生時產(chǎn)生大量的含鹽水，工藝對有機氮無明顯效果。

（5）膜分離法：膜分離法包括膜生物反應器（簡稱MBR）、管式微濾（簡稱MF）、超濾（簡稱UF）、反滲透（簡稱RO）等，在PCB廠含氮廢水中，以MBR及RO使用最為廣泛。MBR工藝主要由膜組件和膜生物反應器組成，具有高效固液分離作用。由于污泥齡長、存在各種世代的微生物，本身對氨氮、總氮有很好的去除效果。有研究表明，對于（100～1000）mg·L-1濃度的硝態(tài)氮，RO系統(tǒng)可將硝態(tài)氮處理至飲用水級別[ ]。使用兩級組合RO處理垃圾滲濾液，對氨氮及硝態(tài)氮去除效果良好。近年來，管式微濾膜在PCB廢水處理中應用廣泛，具有優(yōu)異的固液分離特性，可完全替代絮凝、沉淀等工藝。膜分離法處理氨氮和硝酸鹽效果優(yōu)異，不受溫度和pH影響；RO系統(tǒng)濃縮效率高，濃縮液具有回收價值；系統(tǒng)配置簡單，控制性能良好。但膜分離法選擇性差，膜易污染，受水質(zhì)影響大、需要嚴格的預處理效果，單位水量處理成本高。

4 PCB廢水總氮達標的組合工藝

PCB廠含氮廢水中，氨氮、硝態(tài)氮、有機氮濃度均很高，必須在分質(zhì)分類處理。在實際應用中，根據(jù)廢水中氮的主要類型，采取不同工藝進行處理，可滿足總氮處理的達標。

（1）MAP+管式微濾膜法處理氨氮廢水：使用管式微濾膜配合MAP法，在MAP反應后廢水經(jīng)管式微濾膜處理，可基本完全分離所有反應產(chǎn)物，達到去除氨氮的要求。應用實例：某線路板廠銅氨廢水，水量50m3·d-1，Cu2+= 150mg·L-1，氨氮 = 200mg·L-1。采用物化預處理流程見圖1。

圖1 銅氨廢水處理工藝流程

經(jīng)處理后，出水Cu2+＜0.5mg·L-1，氨氮＜15mg·L-1，保證了后續(xù)生化系統(tǒng)的運行和處理效果。

（2）多級組合式RO法處理硝態(tài)氮廢水：PCB廠硝態(tài)氮廢水主要含硝酸鹽，濃度高、酸性強，含重金屬離子，直接采用生物反硝化處理，將嚴重影響微生物新陳代謝。多級組合式RO法使用特種材料制成的反滲透膜芯，能在酸性條件下運行。使用多級組合式RO對硝態(tài)氮廢水進行循環(huán)濃縮處理，硝酸鹽濃縮液具有經(jīng)濟價值，可作工業(yè)原料回收。應用實例：某線路板廠含氮廢水，水量100m3·d-1，硝態(tài)氮 = 250mg·L-1。處理流程見圖2。

圖2 含氮廢水處理工藝流程

三級RO濃縮比達到49∶1，經(jīng)處理后，RO產(chǎn)水經(jīng)精處理后回用于車間。硝酸鹽基本濃縮在RO濃水中，企業(yè)視濃縮液濃度，選擇回收或委外處理。

（3）A2O+MBR法處理綜合廢水：有研究表明，A2O+MBR處理高濃度有機氮廢水，前端厭氧攔截高濃度、難處理有機污染物，以使缺氧-好氧有效完成有機氮、氨氮到氮氣的轉(zhuǎn)化，經(jīng)處理后，出水未檢出有機氮，氨氮、總氮均達到當?shù)嘏欧艠藴省?/p>

應用實例：某線路板廠綜合廢s水，水量1500m3·d-1，氨氮 = 100mg·L-1，總氮 = 180mg·L-1。處理流程見圖3。

經(jīng)處理后，出水氨氮＜0.5mg·L-1，總氮＜7mg·L-1，滿足企業(yè)排放標準。

圖3 綜合廢水處理工藝流程

5 結(jié)語

2012年污水排放國家標準中增加了總氮指標，總氮處理逐漸受到關注。對總氮的處理，依據(jù)含氮廢水的不同性質(zhì)采用針對性工藝，能有效保證廢水達標排放。PCB廢水的組合工藝對總氮達標提供了可借鑒的方法。

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彭軍，高級工程師，國家注冊環(huán)評工程師，國家注冊環(huán)保工程師。一直從事環(huán)境工程設計工作，主要涉及表面處理行業(yè)廢水和高濃度有毒有害廢水工程?，F(xiàn)任廣州市中綠環(huán)保有限公司設計總工程師。

The study of treatment for total-nitrogen in wastewater from PCB

PENG Jun

Minifying from source, collection and pre-treatments with different quantities, and terminal treatment are provided for the treatment for total-nitrogen in wastewater from PCB. Treatments for ammonianitrogen wastewater with MAP + tubular micro-filtration membrane, for nitrate-nitrogen wastewater with multistage RO, and for comprehensive wastewater with A2O+MBR are emphatically analyzed respectively. Combined process is provided for total-nitrogen removal, excepted effect is achieved in treatment project.

Wastewater from PCB; Treatment for Total-Nitrogen; MAP+Tubular Micro-Filtration Membrane; Multistage RO; A2O+MBR

TN41

A

1009-0096（2015）03-0215-04