電路板綜合廢水處理工藝

蔡匯川

(江西省環(huán)境保護科學(xué)研究院，江西 南昌 330039)

?

電路板綜合廢水處理工藝

蔡匯川

(江西省環(huán)境保護科學(xué)研究院，江西 南昌 330039)

電路板廢水中的成分比較復(fù)雜，含有鎳、銅等重金屬離子、氰化物等，有機物含量較高，水質(zhì)和水量不穩(wěn)定，給廢水處理領(lǐng)域造成較大的困難；處理的成本較大。本次廢水處理實例中采用“二級物化處理+重金屬過濾器+4S-MBR”，工藝處理效果好，出水能夠達(dá)到《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB21900-2008)表2標(biāo)準(zhǔn)要求，采用該方法去除污染物的效果最好。

電路板板廢水 Cu 4S-MBR

電路板廢水成分主要為pH、Cu2+、COD、Ni2+、CN-、SS，主要分為含氰廢水、含鎳廢水、油墨廢水、其它廢水等，含鎳廢水經(jīng)處理后回用，含氰廢水、油墨廢水經(jīng)破氰處理和酸化處理后與其它廢水一起混合形成綜合處理，主要成分為pH、Cu2+、COD，傳統(tǒng)方法采用混凝沉淀處理+生化+RO處理，根據(jù)實踐該方法成本較高，占地面積大，處理的時間長，出水不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)超標(biāo)排放，且容易堵塞系統(tǒng)膜元件，本方法采用硫化沉淀+重金屬過濾器(0.3-1μm特種膜)處理，生化采用4S-MBR，很好解決了以上問題，廢水出水可滿足《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB21900-2008)表2標(biāo)準(zhǔn)要求。

1工程概況

某線路板科技有限公司是一家從事電子線路板設(shè)計、生產(chǎn)和銷售的高新技術(shù)企業(yè)，公司設(shè)計生產(chǎn)各種線路板，用于各種電路線路控制和電器產(chǎn)品的集成部件、整機配套，屬于技術(shù)含量高的高新產(chǎn)業(yè)，計劃投資建設(shè)高精密多層電路板項目，根據(jù)該公司老廠的實際運行情況，廢水中銅主要結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定的絡(luò)合銅(EDTA-銅絡(luò)離子)存在，為使出水銅達(dá)標(biāo)，必須設(shè)置占地面積較大的混凝沉淀池，經(jīng)多級沉淀處理后，采用AO生化處理后，銅離子仍需經(jīng)RO處理，方可達(dá)標(biāo)外排，在實際運行中，RO處理過程中，經(jīng)常發(fā)生堵塞系統(tǒng)膜元件的事故，導(dǎo)致事廢水外排的情況，且運行過程中，操作難度大，使用的原料、人力成本較大，經(jīng)研究采用先進的物化處理器、兼氧膜生物反應(yīng)器(4S-MBR)處理，廢水可穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，且成本不高。

表1 廢水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)

2 硫化除銅、重金屬過濾器效果

2.1 實驗內(nèi)容

考察硫化鈉、重金屬過濾器對Cu2+處理效果及pH影響。

2.2 實驗材料、儀器及藥品

重金屬過濾器(0.6m2)、反應(yīng)器(300×300×200mm)、進水泵、攪拌機(30r/min)。

2.3 實驗方法

(1)測定廢水的pH(6-8)、總銅濃度(10-20)，用20%的氫氧化鈉溶液調(diào)整廢水的pH，設(shè)置16個水樣，pH為8.0、9.0、10.0、11.0各4份。

(2)根據(jù)硫化鈉與總銅的比例(1：1、1.5：1、2.0：1、2.5：1)，分別加入pH為8.0、9.0、10.0、11.0的水樣中。

(3)攪拌10min后，靜置沉淀0.5h，取上清液測定總銅的濃度。

2.4 測定方法

pH采用玻璃電極法，總銅采用ICP-AES方法。

2.5 試驗結(jié)果

圖1 試驗結(jié)果

不同Na2S/Cu和pH下總銅去除率如下表：

表2 不同Na2S/Cu和pH下總銅去除率

由實驗可知，pH值越高，Na2S/Cu比例越大，總銅去除效率越高，控制pH≥9.0，Na2S/Cu≥1.5，對總銅的去除效率穩(wěn)定在85%以上，經(jīng)二級處理后可達(dá)到90%以上，處理效率高。

3 4S-MBR廢水實驗

3.1 實驗內(nèi)容

考察MBR工藝對物化處理后線路板廢水深度處理效果。

3.2 實驗材料、儀器及藥品

膜組件(1.0m2)、MBR反應(yīng)器(600×550×600mm)、進水泵、控制箱、空壓機。

3.3 實驗流程

圖2 實驗流程

3.4 實驗方法及水質(zhì)

試驗水質(zhì)：COD50-200mg/L，pH6-8，污泥濃度控制在4000-6000mg/L，曝氣氣水比在25-30，營養(yǎng)鹽由淀粉、尿素、磷酸氫鈣分別提供C、N、P元素，比例按C：N：P為100：5：1進行投加，考察MBR反應(yīng)器對該廢水處理效果及運行條件。

(1)由水泵控制進水量在10-20L/h，連續(xù)進水。

(2)出水由手動控制，開10min，停5min。

(3)連續(xù)30d抽樣測試分析。

3.5 實驗測定項目

測定結(jié)果如下表：

表3 實驗測定結(jié)果

由上表可知，馴化期以后，經(jīng)4S-MBR處理后，出水的COD濃度在30-50mg/L，去險率在60-70%之間，經(jīng)預(yù)處理后的電路板綜合廢水中有機物均為難降解物質(zhì)，經(jīng)過投加營養(yǎng)素，易生化降解，經(jīng)4S-MBR處理，出水可滿足《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB21900-2008)表2中80mg/L的要求。

4 廢水處理工藝

4.1 廢水處理工藝的選擇

由于廢水的有機物含量比較高，成分比較復(fù)雜，而且水質(zhì)水量變化比較大，物質(zhì)主要是含有難降解的有機物、總銅等，所以在進行處理之前進行預(yù)處理，經(jīng)過預(yù)處理之后的廢水再經(jīng)過二級物化處理+重金屬過濾器+4S-MBR”處理之后能夠達(dá)標(biāo)排放，針對該廠廢水的廢水水質(zhì)和水量，本工藝主要是采用預(yù)處理+二級物化處理+重金屬過濾器+4S-MBR，工藝流程見圖3。

圖3 工藝流程示意圖

4.2 工藝流程說明

油墨廢水采用酸化處理，調(diào)節(jié)池水節(jié)停留時間5h，酸化池停留時間1.5h，COD處理效率75%以上，經(jīng)酸化處理后COD濃度在1500-2500mg/l，進入綜合廢水調(diào)節(jié)池；含氰廢水采用兩級破氰處理，進入綜合廢水池，其它廢水進入綜合池，綜合廢水主要污染物有Cu2+、COD，廢水經(jīng)均化后，進行一級反應(yīng)池，加入NaOH、Na2S，pH調(diào)節(jié)到10-11，經(jīng)重金屬污水處理過濾器處理，去除效率Cu2+85%以上，經(jīng)處理后廢水與預(yù)處理的含氰廢水一起進入二級反應(yīng)池，加入Na2S，經(jīng)重金屬污水處理過濾器去除Cu2+，經(jīng)pH調(diào)節(jié)中性，進入4S-MBR處理。重金屬污水處理過濾器采用0.3-1μm的特種膜組成，代替普通沉淀工藝，達(dá)到固液分離和污泥濃縮的目的，對微小顆粒去除率高。

4S-MBR工藝是利用兼性厭氧菌的生物降解特性開發(fā)的兼氧膜生物反應(yīng)器，有機物的降解主要是通過形成較高濃度的污泥在兼性厭氧性菌作用下完成的，大分子有機污染物是被逐步降解為小分子有機物，最終氧化分解為二氧化碳和水等穩(wěn)定的無機物質(zhì)，如圖4：

圖4 工藝流程說明

基本形式及水力特性如圖5：

圖5 基本形式及水力特性

兼氧膜生物反應(yīng)器的曝氣作用，使膜組件內(nèi)部區(qū)域?qū)儆诤醚鯀^(qū)，膜組件外側(cè)區(qū)域?qū)儆谌毖鯀^(qū)；由于在膜組件底部進行曝氣，產(chǎn)生了氣提效果，膜箱內(nèi)部區(qū)域氣水向上流動，膜箱外側(cè)區(qū)域水流向下流動形成了橫向環(huán)流。系統(tǒng)內(nèi)的污水可連續(xù)交替地經(jīng)過好氧區(qū)和缺氧區(qū)，不斷進行好氧兼氧生物降解，有利于提高污染物的去除效果。

具有以下特點：

①處理效果好，出水可達(dá)到回用水平

由于膜的高效截留作用，反應(yīng)器內(nèi)活性污泥濃度大，污染物去除效率高，出水穩(wěn)定，可實現(xiàn)污水就近回用。

②污泥產(chǎn)生量小

4S-MBR工藝通過強化有機污泥在系統(tǒng)中的自身消化，實現(xiàn)了有機污泥在系統(tǒng)中的大幅度減量。同時系統(tǒng)通過不排泥方式運行，污泥自身消化速率達(dá)到動態(tài)平衡，反應(yīng)器內(nèi)維持了與進水水質(zhì)相匹配的高濃度活性污泥，基本不排放有機剩余污泥。

③能同步脫氮除磷

4S-MBR工藝通過提高氣化除磷微生物在生化系統(tǒng)中的比例，強化了“氣化除磷”效果，突破了傳統(tǒng)排泥除磷的技術(shù)觀念。

④運行能耗較低

4S-MBR工藝通過改變傳統(tǒng)單一好氧膜生物反應(yīng)器工藝以好氧微生物為主的菌相結(jié)構(gòu)及提高氧利用率，減少了系統(tǒng)生化需氧量及曝氣沖刷無效能耗，使該項技術(shù)在各項技術(shù)指標(biāo)優(yōu)于常規(guī)生化工藝情況下，綜合運行成本與常規(guī)生化工藝相當(dāng)。

⑤可實現(xiàn)無人值守

系統(tǒng)通過采用PLC自動控制及GPRS遠(yuǎn)程監(jiān)控，基本可實現(xiàn)無人值守運行，大大降低了廢水處理站操作人員配備數(shù)量和勞動強度。

⑥運行成本低

4S-MBR工藝占地面積較常規(guī)工藝大幅減少，布局靈活，系統(tǒng)通過降低運行能耗，噸水運行電耗僅0.36 kW·h/m3，噸水處理成本僅0.3-0.5元。

設(shè)計進水水質(zhì)范圍：COD：60-200 mg/L；BOD：50-200 mg/L；NH3-N：10-30 mg/L；SS：50-200 mg/L。

設(shè)計出水水質(zhì)范圍：出水COD：<50 mg/L；BOD：<10 mg/L；NH3-N：<5 mg/L；SS：

5 結(jié)論

經(jīng)過對線路板廢水特點的研究表明，廢水銅以絡(luò)合銅存在，采用硫化除銅+重金屬過濾器處理，控制這pH大于9.0，Na2S/Cu大于1.5，對總銅處理效率可穩(wěn)定在85%，總銅可滿足標(biāo)準(zhǔn)要求；廢水經(jīng)4S-MBR處理，COD處理效率高，可穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，同時具有污泥產(chǎn)生量小、運行能耗低、運行成本低等的優(yōu)點，廢水出水可滿足《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB21900-2008)表2標(biāo)準(zhǔn)要求，適合電路板行業(yè)廢水的處理。

[1]華松林，何淦鋒，何明.線路板板廢水處理工藝的探討[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2002(8)：15-17.

[2]謝東方.印制線路板廢水處理技術(shù)應(yīng)用實踐[J].安全與環(huán)境工程，2005(1)：43-45.

Treatment of Circuit board integrated wastewater process

CAI Hui-chuan
(JiangxiAcademyEnvironmentalSciences，JiangxiNanchang330039)

PCB wastewater composition is more complex，containing nickel，copper and other heavy metals，cyanide and other，high organic content，unstable water quality and quantity，resulting in greater difficulties for wastewater treatment，It is large cost process.The examples used in wastewater treatment，“two physico-chemical treatment and heavy metal filter and 4S-MBR”，process effect is ok，Water can be achieved，“plating pollutant emission standards”(GB21900-2008)Table 2 standards，using this method for removing contaminants best.

PCB wastewater Copper 4S-MBR