线路板厂废水处理工艺研究

线路板厂废水处理工艺研究

李世伟

三人行环境科技有限公司广东东莞523039

摘要：线路板厂PCB废水主要由车间蚀刻工序、磨板洗铜工序、抗氧化工序产生，水中含有铜、氨氮、COD等污染物质，其中氨氮类物质普遍存在处理难度高，不易达到排放要求等难点。采用吹脱+折点加氯+生化法工艺处理此类废水，经试验验证后，实践于工程上，得到很好的处理效果。

关键词：氨氮蚀刻废水；吹脱；折点加氯；接触氧化法

1引言

印制线路板是现代电子和信息产业的基础产品，近几年发展迅速。目前，我国线路板加工总量占全球总量的35%以上，主要分布在珠三角以及江浙一带。

其中线路板厂在生产制作过程中产生大量的废液废水，主要含有有机物、铜以及较高浓度的氨氮，甚至还有其它重金属存在，成分复杂，水质波动大，难处理等特点。在工程实际中，单一的处理工艺已经远远满足不了日益严峻的环保政策及法规，新政策的实施对于此类废水又是一大考验，在此背景下，笔者根据已有工程实例整理出相关数据以及资料供大家参考。

2氨氮蚀刻废水处理工艺分析

2.1原水水质分析

线路板氨氮蚀刻废水主要来源于车间蚀刻后的水洗工序，并且根据生产工艺的不同，所使用的药剂也不尽相同，另外还有部分来源于微蚀、磨板清洗水以及抗氧化等工序。这些水质成分复杂，除氨氮外，还含有COD、铜以及[Cu（NH3）4]2+络合物的存在，更加大了该类废水的处理难度。

下表是某线路板厂废水站的进水相关记录数据：

单位：mg/L（pH除外）

种类比例%pHCOD总铜SS氨氮

磨板清洗水10～154～7≤150≤50≤120≤20

氨氮蚀刻废水55～808～10≤120≤250≤220220～2000

抗氧化废水10～203～780～250≤100≤80≤20

由表可知该厂废水主要来源为氨氮蚀刻废水，且废水氨氮含量高、波动大，很难处理。

2.2电路板厂（PCB）废水处理工艺研究

一般电路板厂废水处理系统归为三类，大致分为综合废水、清洗废水、以及有机废水。综合废水包括酸、碱废水、、酸性蚀刻废水、碱性蚀刻废水及重金属废水；清洗废水来源于磨板清洗工序，废水中含有铜粉、火山灰等污染物；有机废水包括抗氧化废水和油墨废水，主要来源于抗氧化工序以及显影、脱膜工序。

对于PCB行业废水处理主要由化学法（化学沉淀法、离子交换法、化学氧化、电氧化法）、物理法（过滤法、电渗析、反渗透等）以及生化法（MBR法、接触氧化工艺）。

化学法主要是将废水中的污染物质转化成易分离的物态（固态或者气态），通过化学反应以及电化学等方法来去除水中污染物。其中化学沉淀法是目前应用最广，因所用药剂（主要是酸碱、硫化物、漂水、重金属捕捉剂以及硫酸亚铁）来源广，设备易操作等优点而被大部分企业应用此类处理方法，但同时也存在药剂投加量大，运行成本高等缺点。

物理法主要是将废水中的污染物富集起来或将易分离的物态从废水中分离出来，从而使废水达标排放。

生化法处理PCB废水的研究较少，主要是因为PCB废水中有机物为大分子难降解有机物，单纯的采用好氧厌氧工艺很难达到处理要求。多数采用AO、A2/0甚至A3/O等工艺来强化生化处理，也可以采用与生活污水混合后进行生化处理，提高B/C比。

经过多种方法比较分析，要做到废水达标排放，需要优化以下几点：

管理上做好日常水质分析，简化操作；

技术上对现有工艺的优化组合，控制工艺参数；

运营上合理控制成本。

3PCB废水处理工程实例

3.1工程概况

江苏无锡某电子有限公司主要从事单层PCB生产，公司生产初期，由于生产废水水量小且水质成分简单，采用简单一次混凝工艺处理后排放。但随着公司发展，废水量增加并且增设蚀刻线，抗氧化线，使排放污水中污染物成分复杂且浓度提高。原有污水站已不能满足日常污水处理，针对以上情况，对现有污水站进行工艺的改造，以期做到污水达标排放。

3.2废水处理工艺说明

本工程采用物化沉淀、吹脱、折点加氯、水解酸化-接触氧化工艺对该类废水进行处理。

工艺流程如图1

图3.2-01工艺流程图

各类废水经均质均量后排进综合废水收集池，经一次沉淀后进入氨氮吹脱塔，这一步骤可以去除大部分铜、SS以及氨氮。氨氮吹脱气采用酸吸收。出水进入折点加氯反应系统，通过仪表控制加药，可以进一步降低废水氨氮，并且同时破除铜氨络合状态，降解部分有机物，经再次沉淀调节pH后，进入生化系统，生化系统采用水解酸化-接触氧化工艺，此工艺对难降解有机物具有一定的优势，这一工序主要是降低废水COD以及氨氮，出水达标排放。

该公司初期废水工艺主要采用物化沉淀进行处理，流程简单，但存在以下问题：

（1）加药采用人工配药、加药，劳力强度大；

（2）物化沉淀采用重捕剂去除废水中铜，运行成本高；

（3）废水经处理后，不能达到排水要求。

针对以上问题以及废水水质情况，对现有污水站进行工艺改造。在有限的场地条件，尽量满足工艺要求。

3.3处理工艺单元说明

（1）综合废水收集池

收集PCB车间废水，对废水进行均质均量。

（2）初沉系统

调节废水PH，投加适量混凝剂，去除水中大部分铜以及SS，减轻后续处理工艺负荷。

（1）氨氮吹脱系统

经调节pH后废水进入氨氮吹脱塔工序，通过控制吹脱塔汽水比、过塔风速、接触时间等影响因素进一步去除废水氨氮。

（2）折点加氯系统

吹脱后废水含有的氨氮主要呈铜氨络合状态，通过漂水氧化破络，去除氨氮的同时，也将络合态铜释放出来。

（3）生化系统

采用接触氧化工艺进行处理，主要去除废水中的有机物和剩余氨氮。并在池中安装弹性填料，有利于微生物的增长繁殖。

3.4试验数据分析及处理效果

在废水站改造前进行废水实验验证工作，通过对各个工序参数以及实验效果进行数据分析，并根据分析结果规定改造后废水站运行参数设定，以期能降低运行成本及更好的使废水达标排放。

3.4.1原始综合废水水质参数

单位：mg/L（pH除外）

项目pHCOD总铜SS氨氮

综合废水6.0～10.5100～250≤250≤20080～1600

3.4.2各单元数据分析

（1）初沉单元

在初沉系统中，设定废水进行均质均量后经泵提升至ph调节池，投加碱液、助凝剂等进行混凝反应后，自流入斜管沉淀池进行固液分离，上清液进入下一级处理工序。

取综合废水收集池原水进行水质数据检测，其结果如下：

单位：mg/L（ph除外）

项目pHCOD铜SS氨氮

数据8.64242.6235.8136.2725.4

取定量原水进行初沉实验：根据工程实际情况，采用微型曝气装置进行废水的混均搅拌。实验是在投加定量混凝药剂，针对不同PH条件下，废水COD、氨氮、铜以及SS的去除情况，经试验后各类水质指标去除率如下图：

从图中可以看出废水经简单沉淀后，对SS以及铜的去除率很高，可达85%以上的去除率，且峰值都在pH=10.5附近。而对COD以及氨氮的去除效果不明显。

结果来看废水中铜主要以游离态存在于水体中，络合态铜含量并不高。并且氨氮的去除主要原因是因为在调节废水pH过程中，使用曝气进行搅拌，对游离态的氨氮有一定的协同作用。

经试验后，规定调节综合废水pH在10.5进行沉淀后进入下一道工序。

（2）吹脱工序

该类废水含有大量的氨氮污染物质，对氨氮的去除很大程度上影响到最终排水是否达标。而该类废水中同时存在铜氨络合状态，一般的含氨废水中，游离氨（NH3）与铵离子（NH4+）保持着平衡态，而且仅受废水pH的影响。而废水中铜氨络离子也会对游离氨的比例有一定的影响。但当废水中铜氨络离子浓度很低时，其影响较小，根据初沉试验结果来看，铜氨络合离子只占有氨氮含量的5.6%左右，研究表明低浓度铜氨络合离子对氨氮吹脱工艺的影响很小。

并且国内外对高氨氮废水的研究很多，总结以下几点：

a）物理法

物理法主要包括吹脱法、化学沉淀法（鸟粪石法）、吸附法。

采用吹脱法受温度、pH的影响较大，在北方寒冷地区应用较少，其中孙业涛等采用自制吹脱装置，对炉粉煤制气工艺产生的1716.2mg/L的高浓度氨氮废水进行了研究，最终在温度25℃、pH值为11、曝气量1.0m3/h、吹脱时间150min条件下，氨氮吹脱效率达到99.52%。

其它方法也各有利弊，在综合考虑处理效果、现场场地条件以及处理成本等问题，本工程采用吹脱工艺进行废水中氨氮的去除。

b）生物法

生物法主要有半程硝化法、同步硝化反硝化、短程硝化反硝化、常规A/O、A2/O以及改进SBR法。

实验过程主要通过自制吹脱装置，主要由循环泵、塔体、风机及其它计量装置组成。塔体直径180mm，高度620mm，材质用8mm厚PP板材制作。内部装填2层PP格栅网板。风机风量240m3/h。

试验在室温下进行，通过湿温表得知室内温度维持在17.5℃，废水PH控制在10.5。过塔风速在2.6m/s的条件下。试验过程中主要控制进水量来验证吹脱法对氨氮的去除效果。

通过图中分析，吹脱效率随着气水比的增大而增大，但在工程实际中，过大的气液比不仅会出现液泛现象，也会增加运行能耗，加大处理成本。经试验后，规定控制气液比控制在3500～4000左右。

实验过程发现废水经吹脱后PH降低到9.0以下，这是因为随着吹脱的进行NH3不断从液相向气相传递，并同时消耗OH-（废水中存在NH4++OH－

=NH3+H2O的平衡状态），此外，空气中的CO2不断溶解，从而引起废水PH降低。

（3）折点加氯工序

研究表明折点加氯法在低浓度氨氮处理上效果较好，且该类废水中存在一定的铜氨络合态氨氮，可以同时采用次氯酸钠氧化法去除水中络合态铜，使其沉淀去除。并且折点加氯法对于低浓度氨氮（氨氮含量小于100mg/L）具有经济优势。

取前两次工序处理后废水（氨氮含量83.97mg/L，COD158.4mg/L，Cu9.82mg/L）进行折点加氯法试验，试验采用次氯酸钠溶液（有效氯10%），控制次氯酸钠投药量和废水氨氮含量比值（质量比）进行相关实验，其结果如下图：

由图中可知次氯酸钠溶液与废水中氨氮含量比值在90：1时就可以去除90%左右的氨氮，但在工程实践中需要考虑成本投入，在经多次验证后，控制次氯酸钠溶液与废水中氨氮含量质量比在80：1左右。经再次沉淀后，根据实验结果检测废水COD在114.6mg/L，去除率在27.4%，铜含量0.43mg/L，去除率95.6%。

（4）水解酸化-接触氧化工序

废水中的COD通过生化法去除。水解酸化段：微生物完成水解酸化过程，使得大分子有机物彻底分解成小分子有机物。接触氧化段：池内装填弹性填料，底部曝气。微生物着落于填料上，且菌种会有分层现象，内层主要是厌氧菌群，中间层兼性菌群，最外层好氧菌群，形成完整的有机物分解链，从而使水中污染物变成二氧化碳和水等无害无机物。

接触氧化池内部分废水回流至水解酸化池内，出水经沉淀池沉淀后排放。沉淀池污泥部分回流至水解酸化池内。

3.5系统处理效果及运行情况

工程完工后对废水进行调试工作，主要是对生化池菌种的培养驯化，初期从附近污水厂运回少量污泥，并在附近河道内抽取底泥倒入生化池内，在2个月的调试过程中，最终达到进出COD去除率维持在34%～68%左右。

之后依据整套处理流程记录每日处理效果，如以下组图：

从各图表中，进水水质波动性高，经工艺处理后，初期出水不稳定，运行一段时间后，调整工艺参数，最终使出水稳定。其中COD去除率维持在55.7%～85.3%，铜、氨氮平均去除率可达到95.0%以上。

4结论

从工程实践上来看，采用吹脱+折点加氯+接触氧化工艺处理PCB高氨氮废水，在进水水质波动性大的情况下，依然可以保证处理效果。结果来看，在进水COD、铜、氨氮分别为229.1mg/L，75.9mg/L，720.4mg/L的时候，平均去除率81.0%，99.5%，98.6%，出水完全可以达到《污水综合排放标准》中一级A标准。

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