壓延銅箔含鉻廢水處理工藝及應(yīng)用

賈曉磊，張 婷

(1.中色科技股份有限公司，河南 洛陽 471039；2.洛陽北控水務(wù)集團有限公司，河南 洛陽 471039)

近年來，電子信息產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，銅箔被稱為電子產(chǎn)品信號與電力傳輸、溝通的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，已經(jīng)成為在電子整機產(chǎn)品中起到支撐、互連元器件作用的印制電路板(PCB)的關(guān)鍵材料。在壓延銅箔生產(chǎn)過程中，表面處理機組是最關(guān)鍵設(shè)備之一，會產(chǎn)生大量的含鉻廢水。六價鉻毒性很大，為吞/吸入性毒物。研究表明，鉻化合物能夠干擾重要的酶體系，經(jīng)口、呼吸道或皮膚接觸吸收后引起“三致” 作用[1]。美國環(huán)境保護署的資料顯示，鉻為對人體危害最大的17種化學物質(zhì)之一[2]。

目前，含鉻廢水處理主要有2類方法：第一類是無害化處理技術(shù)，將六價鉻經(jīng)化學還原為三價鉻，然后在弱堿性條件下沉淀處理；主要方法包括還原沉淀法、電解法、光催化法等。另一類是資源循環(huán)處理技術(shù)，處理過程中六價鉻的價態(tài)不變，可實現(xiàn)六價鉻的濃縮和水的再利用；主要方法包括膜分離法和離子交換法。其中最常用的是還原沉淀法。

某銅箔生產(chǎn)企業(yè)車間內(nèi)表面處理機組排放的含鉻廢水經(jīng)收集后排至廢水處理站，經(jīng)化學沉淀法處理后達到《污水綜合排放標準》中第一類污染物排放要求，排至老廠回用。另外，污泥處理采用低溫污泥干燥機組等減量化技術(shù)措施，有效降低了危廢量，減輕了企業(yè)危廢處置負擔。

1 廢水量及廢水水質(zhì)

含鉻廢水主要來自銅箔車間表面處理機組及含鉻漂洗廢水回用處理系統(tǒng)中的反滲透機組，經(jīng)管道匯集排至廢水處理站，采用還原沉淀法進行處理。含鉻廢水處理規(guī)模設(shè)計為25m3/h，其主要水質(zhì)指標為，Cr6+=6.3mg/L，pH=7～7.5。

2 廢水處理工藝

2.1 工藝流程介紹

車間設(shè)備排放的含鉻廢水經(jīng)管道收集后排至廢水調(diào)節(jié)池內(nèi)，調(diào)節(jié)池起調(diào)節(jié)水量和均衡水質(zhì)的功能，確保水處理裝置能在相對穩(wěn)定的水量和水質(zhì)條件下運行。調(diào)節(jié)池內(nèi)的廢水經(jīng)提升泵加壓提升后進入pH調(diào)節(jié)槽內(nèi)，向槽內(nèi)投加稀鹽酸，在攪拌機的作用下將廢水pH值調(diào)節(jié)至2～3。廢水自流進入還原反應(yīng)槽，向槽內(nèi)投加還原劑亞硫酸氫鈉，將廢水中的六價鉻還原成為三價鉻。然后，廢水自流進入中和反應(yīng)槽，在槽內(nèi)投加NaOH，將廢水pH值調(diào)節(jié)至7～9，在堿性條件下，Cr3+與OH-反應(yīng)生成Cr(OH)3沉淀。中和反應(yīng)槽出水進入混合反應(yīng)槽和絮凝反應(yīng)槽，通過向槽內(nèi)投加PAC、PAM，將大部分懸浮顆粒進一步凝聚成為大顆粒。出水進入斜管沉淀槽，大顆粒在重力作用下沉積至泥斗，并定期將沉泥排入污泥池，上清液進入中間水箱。中間水箱內(nèi)的水經(jīng)過濾水泵提升進入過濾器，進一步去除水中的懸浮物和重金屬等物質(zhì)，過濾出水達標后排至老廠回用。

斜管沉淀槽產(chǎn)生的污泥進入污泥池，通過污泥泵定量打入板框壓濾機，然后將濕污泥加入低溫污泥干燥機組，進一步降低污泥的含水率至30%，有效降低了危廢量。經(jīng)脫水后的泥餅按危廢處置。含鉻廢水處理工藝流程圖如圖1所示。

圖1 含鉻廢水處理工藝流程圖Fig.1 Process flow chart of chromium-containing wastewater treatment

2.2 主要水處理設(shè)備

含鉻廢水處理系統(tǒng)主要設(shè)備包括pH調(diào)節(jié)槽、還原反應(yīng)槽、中和反應(yīng)槽、混合反應(yīng)槽、絮凝反應(yīng)槽、斜管沉淀池、多介質(zhì)過濾器、吸附過濾器等。

(1)pH調(diào)節(jié)槽。廢水進入pH調(diào)節(jié)槽后，在槽內(nèi)投加稀鹽酸，槽內(nèi)配攪拌機及pH計，將廢水pH值調(diào)節(jié)至2～3。設(shè)計采用1座pH調(diào)節(jié)槽，容積6.0m3，設(shè)備材質(zhì)鋼制襯膠。

(2)還原反應(yīng)槽。廢水進入還原反應(yīng)槽后，在槽內(nèi)投加還原劑亞硫酸氫鈉，槽內(nèi)配攪拌機，將六價鉻還原成三價鉻。設(shè)計采用2座反應(yīng)槽，總?cè)莘e13.0m3，設(shè)備材質(zhì)鋼制襯膠。

(3)中和反應(yīng)槽。還原反應(yīng)后的廢水進入中和反應(yīng)槽內(nèi)，并在槽內(nèi)投加NaOH，槽內(nèi)配攪拌機，將廢水pH值調(diào)節(jié)至7～9。設(shè)計采用1座反應(yīng)槽，容積6.0m3，設(shè)備材質(zhì)鋼制襯膠。

(4)混合反應(yīng)槽。中和反應(yīng)后的廢水進入混合反合槽內(nèi)，投加混凝劑PAC，通過攪拌機的攪拌，使混凝劑與廢水充分反應(yīng)、接觸，形成礬花。設(shè)計采用1座反應(yīng)槽，容積6.0m3，設(shè)備材質(zhì)鋼制襯膠。

(5)絮凝反應(yīng)槽。形成“礬花”后的廢水自流進入絮凝反應(yīng)槽，在反應(yīng)槽內(nèi)加入絮凝劑PAM，利用有機高分子絮凝劑的吸附、架橋作用，使礬花形成大的絮體，加快沉降的速度，以提高沉淀的效果。設(shè)計采用1座反應(yīng)槽，容積6.0m3，設(shè)備材質(zhì)鋼制襯膠。

(6)斜管沉淀槽。絮凝反應(yīng)后的廢水進入斜管沉淀槽進行沉淀處理。斜管沉淀槽是利用沉淀的淺層原理，設(shè)置斜管填料后，可使水流過水斷面濕周加大、水力半徑減小，使顆粒沉淀距離大大縮短，減少了時間，使沉淀效率大大提高。設(shè)備材質(zhì)鋼制襯膠。沉淀池設(shè)計表面負荷1.2m3/(m2·h)。沉淀器設(shè)自動排泥閥，定期排泥，排泥周期根據(jù)實際產(chǎn)生的污泥量來確定。

(7)中間水箱。斜管沉淀槽出水進入中間水箱，設(shè)計水力停留時間30min，可起到中間過渡作用，方便后續(xù)過濾水泵的吸水。中間水箱容積15m3，材質(zhì)鋼制襯膠。

(8)過濾水泵。配置2臺過濾水泵，為后續(xù)過濾器加壓供水，同時兼做過濾器反洗水泵。

(9)多介質(zhì)過濾器。中間水箱出水經(jīng)過濾泵加壓提升進入多介質(zhì)過濾器作進一步過濾處理，濾除水中的懸浮物、雜質(zhì)等。設(shè)計采用2臺Φ1800mm多介質(zhì)過濾器(1用1備)，處理水量25m3/h，設(shè)備材質(zhì)鋼制襯膠。

(10)吸附過濾器。多介質(zhì)過濾器出水進入吸附過濾器，過濾器內(nèi)裝填天然吸附濾料(沸石)，它具有孔隙發(fā)達，吸咐強等特點，是一種新型的無機物離子交換劑，不僅能去除水中的濁度、色度、異味，而且對水中鉻、鎘、鎳、鋅、汞、鐵等有害的重金屬離子及酚、三氮、氨氮、磷酸根離子等物質(zhì)具有吸附交換作用，也有利于去除水中各種微污染物，價格便宜，吸附飽和后定期更換。設(shè)計采用2臺Φ1800mm吸附過濾器(1用1備)，處理水量25m3/h，設(shè)備材質(zhì)鋼制襯膠。

(11)污泥系統(tǒng)。沉淀槽污泥重力排入污泥池，然后由污泥泵加壓提升至板框壓濾機進行脫水，泥餅含水率約80%，然后將濕污泥加入低溫污泥干燥機組，進一步降低污泥的含水率至30%，有效降低了危廢量，干化泥餅貯存外運處置。污泥處理排出的濾液回流進入調(diào)節(jié)池。

(12)加藥系統(tǒng)。系統(tǒng)配置5套加藥裝置，用于投加稀酸、稀堿、還原劑、PAC、PAM藥劑，藥箱材質(zhì)PP。

3 運行效果及經(jīng)濟和環(huán)境效益

本工程經(jīng)過調(diào)試運行后，出水主要水質(zhì)指標為，Cr6+=0.3mg/L，總鉻=1.2mg/L，pH=7～9，滿足《污水綜合排放標準》的相關(guān)要求。

本工程含鉻廢水處理規(guī)模為25m3/h，總投資為230萬元，勞動定員5人，直接運行費用約3.30元/m3，其中，人工費0.65元/m3，電費1.35元/m3，藥劑費0.80元/m3，污泥處置費0.50元/m3。

本工程含鉻廢水經(jīng)過處理后，每年可減少六價鉻排放量約1080kg，有效降低了六價鉻的排放量，減少了對水體、土壤等生態(tài)環(huán)境的影響，創(chuàng)造了良好的環(huán)境效益。

4 結(jié)論

⑴含鉻廢水經(jīng)還原沉淀法處理后，出水水質(zhì)可滿足《污水綜合排放標準》的相關(guān)要求；

⑵國家對生態(tài)環(huán)境保護日益重視，加之六價鉻對環(huán)境的嚴重影響，因此，在條件許可的情況下，可對含鉻廢水進行更深度的處理，實行零排放。