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当前的信息社会,电子行业飞速开展,作为电子行业根底之一的电路板需求每年以10%~20%的速度在递增,从而成为电子行业中的重要产业之一,但是其复杂的生产过程产生许多废水。
印刷电路板制造工艺流程复杂,其废水所产生的污染物多样,主要含有铜、镍等重金属离子、高分子有机物、络合剂等。电路板生产废水品种繁多,污染成份复杂,若不采取合理有效的处置工艺,使废水稳定达标,将对环境形成严重的污染。针对电路板生产废水的不同特性,在处置时必需对不同的废水实行分流,采取不同的办法实行处置。
1、工程概略
天津市某印刷电路板生产企业主要产品为高阶高密度互连积层板(HDI),HDI板的制造过程是多个双面板的反复制造,主要生产工艺包括下料、内层板制造、压层、钻孔、沉铜、板镀、外层制造、丝印阻焊油墨、字符印刷、镀镍金、热风平整、防氧化处置、铣外形等。印刷电路板总体生产工艺流程图见图1。
2、废水水质特征
依据工艺特征将生产废水分为八类:通常混合废水(W1)、高浓度有机废水(W2)、通常有机废水(W3)、酸碱废水(W4)、含铜废水(W5)、络合废水(W6)、含镍废水(W7)、含氰废水(W8)。
各类废水水质特征如下:
(1)通常混合废水W1:主要包括淋洗废水、纯水制备排浓水等污染物含量较低的废水。通常混合废水污染因子为pH、总铜、CODCr、氨氮等。此类废水水量较大,CODCr浓度较低。
(2)高浓度有机废水W2:主要来自显影、退膜、除油、防氧化、除胶等工序,上述工序运用了甲酸等有机溶剂;此外,局部阻焊油墨和高分子感光胶膜溶解后转移到废水中,因而废水中CODCr浓度高。
(3)通常有机废水W3:主要来自于显影、退膜等工序清洗废水,废水中CODCr浓度相对较高。
(4)酸碱废水W4:主要来自于生产线洗缸的酸碱废液,其主要污染因子为pH、CODCr等。
(5)含铜废水W5:主要来自于微蚀、浸酸、棕化、酸洗等工序,其废水含铜量相对较高,主要污染因子为总铜和CODCr等。
(6)络合废水W6:主要来自于沉铜工序,该工序运用一定量的络合铜,废水中含有很强的金属离子络合物(如EDTA),络合废水污染因子为总铜、CODCr等。
(7)含镍废水W7:含镍废水主要来自于镀镍工序,镀镍废液及镀镍工序第一道漂洗水作为风险废物处置,其他漂洗水进入预处置系统实行处置。此类废水主要污染因子为pH、CODCr、总镍。
(8)含氰废水W8:主要来自于镀金工序,镀金药液含有一定量的氰化亚金钾,镀金的第一道水洗,运用槽内的非活动水漂洗,当该槽漂洗水中所含金氰成份到达一定浓度时,与含氰电镀废液送交有资质单位实行处置(可回收金),其他的漂洗废水送往预处置设备处置。此类废水主要污染因子为pH、CODCr、总镍。
依据对该企业废水水质调查材料,各类废水水质指标见表1。
3、废水处置工艺
3.1 总体思绪
由于各类废水水质差别较大,该企业工业废水处理工艺采取“分类搜集—分质预处置—综合处置”的设计思绪。依据八类废水水质特征,配套建立了五套预处置系统(2#~6#系统)和一套综合处置系统(1#系统)。各股生产废水在生产车间分流后,自流进入各处置系统废水贮存池,再经各处置系统废水提升泵提升进入各预处置设备实行处置,最后经综合废水处置设备处置后达标排放。废水处置系统工艺流程图见图2。
3.2 废水处置工艺原理
废水依照设计的分流规范,在生产车间分流后,自流进入各处置系统废水贮存池,再经各处置系统废水提升泵提升进入各处置工序,处置工艺中废水将经过连通器自流或经过保送泵进入各处置系统功用池中实行处置。
(1)通常混合废水W1:此类废水水量较大,CODCr浓度较低,与小批量酸碱废水、含铜废水混合后进入综合废水处置系统(1#系统)实行处置,主要去除废水中的金属离子和少量有机物,处置工艺为:絮凝→沉淀→砂滤→调理pH。其处置过程为:首先参加硫酸亚铁(可起置换和混凝作用),然后调理pH至10左右,将废水中的重金属离子(Cu2+)构成氢氧化物实行去除;然后废水进入絮凝缸中添加絮凝剂PAM实行絮凝处置,处置后废水进入斜板沉淀池中实行沉淀泥水别离;其上层清水溢流至清水缸中,然后经过泵进入砂滤器实行过滤处置,进一步降低出水中的悬浮物含量,过滤处置后的废水进入最终pH调理池中经pH调理至6~9后排放。
(2)高浓度有机废水W2:此废水中CODCr浓度高。其预处置工艺为:酸化→沉淀。其处置过程为:添加酸化剂调整pH值至5左右,添加聚合氯化铁,使废水中的油状有机物凝聚成可实行固液别离的大颗粒粒子,然后投加适量的高分子絮凝剂PAM,再经过压滤使固液成分别离,将压滤液定量均匀参加到通常有机废水预处置设备(2#系统)中与通常有机废水混合实行深度处置。
(3)通常有机废水W3:主要来自于显影、退膜等工序清洗废水,废水中CODCr浓度相对较高。通常有机废水与经过预处置的高浓度有机废水混合后一同实行深度处置,其深度处置工艺:酸化→芬顿氧化。氧化过程以双氧水作为高效氧化剂,硫酸亚铁作为催化剂,酸性条件下二价铁盐合成双氧水,使之生成游离氢氧自在基,氢氧自在基具有极强的氧化性能,将废水中的有机物最终氧化成二氧化碳和水。反响完成后调理pH至10~11,再用泵定量均匀参加到1#系统进一步处置。
(4)酸碱废水W4:主要来自于生产线洗缸的酸碱废液,其主要污染因子为pH、CODCr等,酸碱废水分开搜集后,定量均匀参加1#系统与通常混合废水进一步处置。
(5)含铜废水W5:主要来自于微蚀、浸酸、棕化、酸洗等工序,其废水含铜量相对较高,主要污染因子为总铜和CODCr等。将微蚀工序含铜量较高的废水单独实行铜回收处置,铜回收后的废水定量泵送至1#系统进一步处置;而浸酸、棕化、酸洗等工序含铜量较少的废水则直接定量泵送至1#系统实行处置。
(6)络合废水W6:主要来自于沉铜工序,该工序运用一定量的络合铜,废水中含有很强的金属离子络合物(如EDTA),络合废水污染因子为总铜、CODCr等,其预处置工艺为:置换→絮凝→沉淀→砂滤。其处置过程为:首先调理pH至3~4,然后参加硫酸亚铁,可有效地把以络合物方式存在的金属离子置换出来,并添加氢氧化钠调理pH至10左右,将可溶的络合铜转化成难溶的铜盐,然后参加絮凝剂PAM实行絮凝反响,运用高分子絮凝剂来吸附污水中的氢氧化铜悬浮粒子,构成易于沉淀的颗粒较大的絮凝体;通入斜板沉淀池实行沉淀,沉淀下来的污泥排出后,同时上清液经过砂滤器过滤处置后进入滤液搜集池,再定量进入1#处置系统pH调理池中经pH调理至6~9后排放。
(7)含镍废水W7:含镍废水主要来自于镀镍工序,镀镍废液及镀镍工序第一道漂洗水作为风险废物处置,其他漂洗水进入预处置系统实行处置,其处置工艺为:置换→絮凝→沉淀→砂滤。其处置过程为:调理pH至3~4后参加硫酸亚铁,可将大局部以络合物方式存在的镍离子置换出来,加碱调理pH至10后构成氢氧化镍沉淀,参加絮凝剂PAM实行絮凝反响,以使废水中的氢氧化镍悬浮小颗粒生成易沉降的大颗粒,再进入斜板沉淀池中实行沉淀使泥水别离,絮凝沉淀过程去除大局部镍离子,同时对废水中的络合物有一定的净化作用,从而降低废水中的CODCr。沉淀下来的污泥排出后,上清液依据含镍的状况选择性参加少量的破络剂,进一步毁坏络合物,使络合的镍离子释放出来,便于构成沉淀,经过砂滤器过滤处置后进入滤液搜集池,最终进入1#处置系统pH调理池中经pH调理至6~9后排放。
(8)含氰废水W8:主要来自于镀金工序,镀金药液含有一定量的氰化亚金钾,镀金的第一道水洗,运用槽内的非活动水漂洗,当该槽漂洗水中所含金氰成份到达一定浓度时,与含氰电镀废液送交有资质单位实行处置(可回收金),其他的漂洗废水送往预处置设备处置,预处置工艺为:调理pH→破氰(氧化)。其处置过程为:运用氢氧化钠调理pH值至10,投加次氯酸钠生成碱性氯化物,最终将氰化物(CN-)氧化为二氧化碳(CO2)和氮气(N2)。再将反响后的废水定量均匀泵送至络合废水贮存池,实行进一步深度处置,去除废水中的金属离子。
3.3 污泥处置
依据《国度风险废物名录》(2016年版),该企业废水处置过程中沉淀污泥属于“HW17外表处置废物”类风险废物,经压滤机脱水后暂存废水处置站的储泥池内,定期交有资质单位处置。
4、调试运转效果
4.1 第一类污染物车间排口达标排放可行性
(1)单位产品基准排水量该企业设计产能为9万平方米/年,每块电路板正反两面均需求电镀,镀件镀层面积以产品产能的2倍计,含镍废水处置设备新增排水量为5.5m3/d(即1650m3,年工作300天),则该企业单位产品实践排水量为9.2L/m2(镀件镀层),低于单位产品基准排水量200L/m2(镀件镀层)。
(2)总镍达标排放可行性剖析
依据该企业完工环境维护验收监测报告,含镍废水达标剖析见表3。
由表3可知,该企业生产废水中总镍排放浓度满足《电镀污染物排放规范》(GB21900-2008)限值请求,能够达标排放。
4.2 综合废水处置达标可行性论证
依据该企业完工环境维护验收监测报告,综合废水达标剖析见表2。
由表2可知,该企业生产废水经污水处置站处置后,出水水质能满足《污水综合排放规范》(DB12/356-2018)三级请求,能够达标排放。
5、结语
(1)印刷电路板生产废水按性质通常可分为八类,各类废水水质差别较大,宜采取“分类搜集—分质预处置—综合处置”的处置工艺。
(2)对含镍废水实行“置换→絮凝→沉淀→砂滤”预处置后,总镍排放浓度满足《电镀污染物排放规范》(GB21900-2008)限值请求,能够完成达标排放。
(3)对高浓度有机废水、通常有机废水、酸碱废水、含铜废水、络合废水、含氰废水分别实行相应的预处置,再定量泵送至综合废水处置系统,经综合处置系统实行进一步处置后,可确保外排废水满足《污水综合排放规范》(DB12/356-2018)三级请求。
(4)印刷电路板生产废水处置污泥属于风险废物,合理暂存后交有资质单位处置。