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                              印刷线路板废水处理解决方案
一、概述
    随着我国近几年印制线路板(Printed Circuit Board,简称为PCB)产业的快速发展,带动了地方经济发展。印制电路板包括刚性、挠性和刚挠结合的单面板、双面板和多层板。PCB生产过程中有多种重金属废水和有机废水排出,成分复杂,处理难度较大。为了保证PCB废水的处理效果,须按照主要污染物的不同将废水分为一般清洗废水、油墨废水、络合废水、浓酸废液、浓碱废液和其它废弃换缸液等废水种类,针对每一类废水的主要污染物的性质不同,分别进行预处理,最后合并处理或排放,可达到理想的处理效果。PCB废水处理能否达标的关键是对废水中的络合物的破除和高浓有机物的去除。

    本设计方案在保证社会效益、环境效益的基础上,力求使新建、改建的废水处理工程工艺先进、布置合理、设施实用、品质优良,以建成优质高效的样板工程,实现企业的可持续发展。
    本方案设计依据:
1、 《电镀污染物排放标准》              (GB21900-2008)
2、 《给排水工程结构设计规范》          (GBJ69-84)
3、 《城市污水处理站污泥排放标准》      (GJ3025-93)
4、 《地下工程防水技术规范》            (GB5OO07-2002)
5、 《低压配电系统设计规范》            (GB5OO52-95)
6、  业主提供的相关参数及要求
    本方案设计原则:
1、 严格执行环境保护的各项规定,确保处理后的废水达到环保排放标准或回用标准;
2、 项目投资少,处理效率高;
3、 工艺稳定,能适应一定程度的负荷波动和变化;
4、 采用技术先进,运行可靠,操作简单的工艺,使先进性和可靠性有机结合起来;
5、 调试和正常运行管理简单易行;
6、 对操作人员的工艺要求低,设备运行费用少、维护要求低;
7、 尽量少占地,尽量利用自然地形、水头落差以减少工程投资和电能消耗;
8、 工程所用的器材必须高效﹑节能﹑经济﹑耐用;
9、 采用在线控制技术,尽量提高自动化程度,减少操作劳动强度。
     本方案设计范围:
       包括废水处理站的工艺流程设计、电控系统设计、管道设计、非标设备设计、设备制造、设备采购以及安装施工。
    现以某线路板厂家的废水为例,阐述我公司线路板废水处理技术及设备性能。
二、水处理工艺流程
1. 线路板废水种类:

 序号  废水代号  废水名称  COD(mg/l)  Cu2+(mg/l)  pH值  备注
 1  A  一般水洗水  80~200  ≤30   2~5   
 2  B  油墨废水  8000~12000   10左右  ≥12   
 3  C  化铜微蚀水  400~1000   ≤1000   2~5   
 4  D  双氧水        
 5  E  化铜原液        
 6  F  高COD废水  10000以上  100~200     
 7  G  棕化废水 1000~3000   400~1000    回收
 8  I  高锰酸钾废液        
 9  K  氰系废水        单独处理
 10  M  废硝酸        回收铜
 11  N  化银废液        回收银
 12  O  蓬松废液        外运处理
 13  P  电镀废液 400~2000  500~5000    外运处理
 14  Q  RO废水        回用水
 15  U  碱性蚀刻液        外运处理
 16  V  低浓度达标水        直接排放
 17  W  酸性蚀刻液        回收铜
 18  S  化银水洗水        
 19  T  铜氨废水  1000~3000  400~1000    
 20  R  废酸废水        

2. 废水水量和水质
   废水总水量:5000吨/天。
   废水(指混合水)水质:

 检测项目 pH  COD  Cu2+  Ni+ 氨氮  总氮  总磷  SS  Ag CN- 
 综合水质  2~6  ≤1000  ≤50   ≤10   ≤40  ≤100  ≤3  ≤600   ≤0.5   ≤10
 排放标准 6~9   ≤50   ≤0.3   ≤0.1  ≤5   ≤15  ≤0.5   ≤30   ≤0.1   ≤0.5
 出水水质  6~9  ≤45  ≤0.3  ≤0.1  ≤5  ≤15  ≤0.5  ≤20  ≤0.1  ≤0.5

3. 废水特点与处理技术分析
    依据国家环保部门有关规定,第一类污染物必须单独处理,在处理装置排放口单独取样检测。Ni+、Ag+、CN-等有毒物质属于第一类污染物,废水需单独处理。为了满足处理效果及环保要求,本方案对各种废水实施分类处理。下面对各种废水的处理方法及原理进行分析。
3.1 一般水洗水、化铜微蚀水等重金属离子废水处理原理
    废水中主要污染物为铜等金属离子,一般铜离子在碱性的条件就会沉淀,然而在有些线路板的生产工艺中必须在碱性条件下进行镀铜,于是就添加络合剂(主要的络合剂有氨、甲醛、EDTA等)使其和铜离子结合,络合剂与铜离子等重金属离子形成非常稳定的络合物,稳定性比氢氧化铜更强,且不沉淀,采用一般的絮凝沉淀法很难生效。在这种情况下必须破络除铜。常用的一些破络方法有:
    直接破络法
    主要是通过强氧化剂来破络,使之形成非络合结构,后面一般采用中和沉淀来处理,但处理陈本较高。
    置换破络法
    利用重金属络合物在酸性条件下不稳定,成离解状态,通过加Fe2+将Cu2+置换出来,然后再调高PH值,将Cu2+沉淀出来。
    化学沉淀法
    利用添加能与重金属形成比络合物更稳定的化学药品,如Na2S、CaS等,从而达到去除重金属的目的。
    重金属捕集剂沉淀法
    采用高分子重金属捕集剂,其能与重金属离子强力螯合,且不易受重金属浓度高低的影响,均能与之形成沉淀,达到去除重金属的目的。
    离子交换法
    采用离子交换法来处理络合物重金属。优点是占地少,不需对废水分类处理,处理费用相对较低;缺点是投资大、对树脂要求高、不便于控制管理等。
    针对本项目中络合废水水质不稳定、重金属含量高的特点及破络工艺的优缺点,确定用置换破络法和化学沉淀法结合,既提高效率又控制成本。综上所述:
    一般水洗水采用二级物化法,第一级物化池内一部分重金属先沉淀分离,出水进入第二级物化处理时投加Na2S,经混合、反应、沉淀与过滤,出水中各种重金属离子均可达到国家一级排放标准。
     化铜微蚀水污染物浓度高,采用二级物化法,经沉淀后排入一般水洗处理系统再次处理。
3.2 油墨废水、废酸废液处理原理
    油墨废水主要指显影、脱膜工艺中的废水,这些废水中含有大量的感光膜、抗焊膜渣等。废水呈碱性,一般pH在11~13,COD含量非常高,范围在8000~12000mg/L。
    油墨废水主要成分为含羟基的树脂在碱性条件下所生成的有机酸盐,而这些含羟基的树脂不易溶于酸性溶液中。应用这一性质,在处理显影、脱膜废水时可采用以废治废的方法,利用生产车间排出的废酸对废水进行酸化,不足时可加硫酸。
    后面调pH至一定范围,人工去除浮渣,浮渣装袋外运处理。油墨废水中COD可降解70%以上,COD含量降至800~1000mg/L,上清液采用二级物化法去除重金属后排入生活污水处理系统进行生化处理。
3.3 含氰废水处理原理
    含氰废水主要来自电镍金生产线和沉镍金生产线,是电金或沉金工序后的漂洗水,该类废水中含毒性较高的CN-(﹤20mg/L)。
用一般的絮凝沉淀法不能将氰离子直接去除,必须通过氧化作用打破其化学键的结构,最终使其降解,形成CO2和N2从而将其去除。
原理如下:采用碱性氯化法,分二阶段破氰,第一阶段为不完全氧化将氰氧化为氰酸盐:
         CN-+OCl-+H2O—CNCl+2OH-
        CNCl+2OH---CNO-+Cl-+H2O
    其反应速度取决于pH值、温度和有效氯浓度,pH越高、有效氯浓度越高、水温越高,则水解速度越高,研究表明CNO-的毒性仅约为CN-的千分之一。
第二阶段为完全氧化阶段,最终氧化为CO2和N2去除:
    2CNO-+3ClO-+H2O—2CO2+3Cl-+2OH-+N2
3.4 镍系废水处理原理
    含镍废水主要来自电镍金生产线和沉镍金生产线,是电镍或沉镍工序后的漂洗水,废水中含有重金属镍,需单独处理。含镍废水COD含量较低,可通过混凝沉淀的方法处理后排入一般水洗水收集池再处理。
3.5 化银废水处理原理
    化银废水通过混凝沉淀法除去银离子后,上清液可直接排放。
3.6 高COD废水处理原理
    高COD废水波动较大,重金属及COD含量高。故先通过混凝沉淀除去重金属,再通过费通氧化法降COD后,然后进入油墨废水处理系统再次处理。
3.7 其他废水
    其他废水水量小,污染物浓度高,采用单独处理时连续性不高。故采用定量打入别的处理系统处理,依据污染物成份及含量排入油墨系统等进行处理。
4. 工艺说明
 A类:一般水洗水
    废水引入调节池,在反应一槽中依次加入硫酸、硫酸亚铁,以pH计控制pH值在3.5~4.5之间。在中和槽中依次加入氢氧化钠、氢氧化钙,以pH计控制碱的投加量保持pH值在8.5~9。在反应二槽中投加硫化钠,在快混槽中投加PAC,在慢混槽中投加PAM,凝集沉淀处理后,上清液引入抽水井,以过滤泵打入班德膜过滤器去除微细之SS,清水引入pH调节池,调节PH值6~9后,流入放流槽放流。
    沉淀槽底部之污泥,则以排泥泵引入污泥浓缩池,浓缩沉降之重金属污泥以污泥泵打入板框式压滤机脱水,脱水后的泥饼外运处理
设计一套加药设备(加强氧化剂)通向反应槽,当水质不稳定、COD突然增高时也可处理达标。

     处理后出水水质:COD≤45mg/l,Cu2+﹤0.3mg/l,P﹤0.5mg/l,其他重金属等满足国家一级排放标准。
B类:油墨废水处理系统
油墨废水主要指显影、脱膜工序中的废水,废水进入调节池调节水量、水质,再进入酸化池,加入硫酸或车间产生的废酸,通过pH计控制加入酸的量,pH值在3~4.5之间为酸化控制点,促使废液中有机污染物发生逆向反应,产生膜渣和墨渣而析出。上浮膜渣人工刮出,含水率至70%左右,大幅降低污泥体积。
    经酸化除渣后的废水COD仍相当高,再进行二段凝集沉淀,依次加入硫酸(控制pH值3.5~4.5),硫酸亚铁,再以pH计控制pH值8.5~9加入氢氧化钠、硫化钠、PAC、PAM,最后引入生活污水处理系统。

  以下内容略。

三、主要设备构筑物设计参数
    班德膜过滤器为整体玻璃钢结构,耐酸碱、耐腐蚀、使用寿命长。班德膜过滤器采用深层过滤吸附原理和班德膜相结合的方法。在深层滤床中装填小直径、大分子量的纳米材料过滤介质,采用高分子粒子吸附过滤技术,利用悬浮过滤介质吸附过滤液体中的悬浮物。然后通过进口的聚四氟乙烯材质的膜组件截留剩余的悬浮物和含重金属等在药剂作用下形成的大分子团。过滤器采用压缩空气反冲洗技术不会出现堵塞和结垢,保证了长期的过滤效果。班德膜过滤器已在全国投入使用100多套,目前在多个行业已得到了广泛应用。
    班德膜过滤器约每12小时反冲洗一次,过程约6分钟。此时需要0.5公斤压力的压缩空气约6立方,可使用贵公司现有气源,经我公司提供的减压阀减压后即可使用。若贵公司目前没有压缩空气气源,需新增一台空压机(0.9立方/分钟,7.5kw,空压机只是在过滤器反冲洗、药剂溶解时使用)、一台储气罐(1立方、8公斤压力)。
经氧化、物化反应后的废水经班德膜过滤器过滤,保障了废水中的含重金属等污染因子的稳定达标排放。
四、废水处理站平面、高程布置

    以下内容略。
五、主要建筑物设计
    以下内容略。
六、电器及自动控制系统设计
    以下内容略。
七、供水与消防
    以下内容略。
八、小结
    本方案采用一种效果较好又较经济的方法处理废水,主要采用物化法处理PCB废水,后面有一套班德膜过滤系统,主要用来降低SS,防止总铜、总镍等重金属含量超标。
    该方案具有投资少、占地面积小、操作简单、运行成本低、节能降耗、解决了环保问题等优点。可为企业带来显著的经济效益和社会效益。
    待客户提供相关参数后,我公司将提供详细设计。

                                                                                         上海班德环保设备有限公司


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