PCB廢水處理及回用技術(shù)方案設(shè)計

陳 茹

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PCB廢水處理及回用技術(shù)方案設(shè)計

陳 茹

（陜西國際商貿(mào)學(xué)院, 陜西 咸陽 712046）

針對IT行業(yè)中的PCB生產(chǎn)廢水中含有大量的重金屬離子，從而給環(huán)境帶來極大的污染，并嚴(yán)重威脅居民的健康的問題，在總結(jié)目前工藝處理流程的基礎(chǔ)上，提出一種聯(lián)合廢水處理工藝。針對PCB廢水中重金屬含量多的問題，采用重金屬沉淀--過濾的方法對重金屬水進(jìn)行反復(fù)清洗；針對廢水中的高濃度有機(jī)物，采用BAF-A/O工藝-化學(xué)除磷的方式，對其中的有機(jī)廢水進(jìn)行處理。最后，通過選取經(jīng)濟(jì)和技術(shù)指標(biāo)對上述的廢水處理工藝進(jìn)行評價，驗(yàn)證了上述方案的可行性。

PCB電子板；重金屬；聯(lián)合工藝；有機(jī)物；技術(shù)指標(biāo)

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，我國PCB電路板行業(yè)迅速崛起，并成為我國制造企業(yè)中的一個重要支柱行業(yè)。以2010年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，該年的PCB電路板產(chǎn)量達(dá)到了1.81億，占到了全球PCB生產(chǎn)產(chǎn)量的40%，高居世界PCB生產(chǎn)的第一位。而隨著目前的PCB電路板產(chǎn)業(yè)的不斷壯大，其產(chǎn)生的環(huán)境污染的問題也日益突出。在PCB的生產(chǎn)中，其中的用水量和排污量等都比較大。如以2014年為例，PCB行業(yè)的整體廢水量達(dá)到6億t，大約是是2007年的2倍。對PCB的生產(chǎn)工藝來講，其通常都非常復(fù)雜，并且流程長，用水量大，產(chǎn)污環(huán)節(jié)多，從而使得產(chǎn)生的污水處理復(fù)雜，難度也加大。對此，麥建波等對市場上主流的PCB廢水處理方法進(jìn)行了研究，并針對化學(xué)沉淀法、吸附法、化學(xué)氧化法和膜分離技術(shù)等的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了全面剖析。通過分析認(rèn)為，單一的方法擁有其自身的優(yōu)勢，但是其缺點(diǎn)也非常突出。因此，如何對PCB廢水污染的有效控制，成為目前思考的重點(diǎn)。要解決這個問題，采用聯(lián)合工藝，對PCB廢水污水進(jìn)行處理，成為提高效率的重要推進(jìn)，也是促進(jìn)PCB產(chǎn)業(yè)可持續(xù)化的根本出路[1-7]。

1 水質(zhì)與水量

根據(jù)某企業(yè)提供的資料，在該企業(yè)的PCB廢水中，主要包括重金屬洗水、有機(jī)物廢水、去膜廢液、絡(luò)合廢液等，所以在廢水中的銅濃度高，另外由于有大量的有機(jī)物廢水，所以其COD值也非常高。而根據(jù)水質(zhì)報告，得到表1所示的水質(zhì)與水量明細(xì).

2 排放標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計要求

對重金屬廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格按照《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB21900-2008）要求。其中第一類污染物和第二類污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)限值則如表2和表3所示。

表1 PCB水質(zhì)與水量分析

表2 第一類污染物排放要求值

表3 第二類污染物排放要求值

3 PCB廢水處理回收方案

3.1 PCB重金屬廢水處理方案設(shè)計

3.1.1 技術(shù)原理

根據(jù)上述的廢水含量組成，分別采用金屬沉淀、化學(xué)混凝等方法。具體采用的技術(shù)原理如下：

1）氫氧化物沉淀法

采用氫氧化物進(jìn)行沉淀，其基礎(chǔ)的思路則是利用廢水中的重金屬元素與OH-反應(yīng)，從而生成沉淀物。具體沉淀化學(xué)反應(yīng)方程式為：

在上述的反應(yīng)中，最為關(guān)鍵的因素是對廢水的pH值進(jìn)行調(diào)節(jié)，讓其pH呈現(xiàn)為堿性，這是保障能夠生成沉淀物的重點(diǎn)。

2）硫化物沉淀

在廢水中，部分重金屬離子因?yàn)榛蟽r的不同，導(dǎo)致與OH-離子不能生成沉淀物。對此，在對重金屬進(jìn)行沉淀的過程中，引入硫化物沉淀方法，通過與重金屬離子反應(yīng)，從而生成金屬硫化物。其具體的沉淀方程式為：

3）化學(xué)混凝

對含有大量重金屬的銅廢水來講，其中含有很多懸浮固體和膠體物質(zhì)，對此必須通過化學(xué)混凝的方法，降低其中的懸浮物質(zhì)等。因此，在該步驟中，選擇不同的化學(xué)絮凝劑。但是，不同的化學(xué)絮凝劑其絮凝機(jī)理不同，以無機(jī)鹽類絮凝劑為例，通常是通過附電中和的方式，從而增加膠體的凝聚作用。如常用的硫酸鋁為例，則是通過逐級水解的方式，產(chǎn)生絡(luò)合物，而該絡(luò)合物的活性非常強(qiáng)，從而通過靜電引力吸附在膠體表面帶相反電荷的部位，讓膠體表面的電荷得到中和，增強(qiáng)了膠體之間的凝聚。

3.1.2 含銅廢水處理工藝設(shè)計

根據(jù)上述的原理，將含銅廢水的處理工藝設(shè)計為如圖1所示。在圖1的工藝流程設(shè)計中，首先在反應(yīng)池1中加入氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)其pH值在9.5~10之間，從而為氫氧化鈉與其中的廢水中的金屬銅離子反應(yīng)奠定基礎(chǔ)；然后將反應(yīng)后的溶液注入到反應(yīng)池2，加入硫化鈉對再次對重金屬進(jìn)行沉淀。然后在注入到反應(yīng)池3和反應(yīng)池4。

3.2 有機(jī)廢水處理工藝設(shè)計

3.2.1 BAF--A/O-化學(xué)除磷處理工藝原理

對有機(jī)廢水部分的出來，引入生物處理工藝、脫氮和除磷工藝。其中，生物處理工藝分為厭氧處理工藝和好氧處理工藝兩個部分。通過生物處理工藝的處理，從而調(diào)整其中的CODdr濃度；然后通過生物降解的作用，將其中的有機(jī)氮進(jìn)行分解，也就是通過氨化作用，將有機(jī)氮分解為氨氮；最后通過硝化作用和反硝化作用，將氨氮分解為氮?dú)猓罱K排入到空氣之中。而對廢水中磷的去除，通常采用高價金屬鹽，通過金屬與磷酸的結(jié)合，產(chǎn)生沉淀物。以氫氧化鈣為例，其反應(yīng)方程式為：

3.2.2 處理工藝流程設(shè)計

根據(jù)上述的原理，對有機(jī)廢水的處理工藝設(shè)計為如圖2所示。

4 PCB廢水處理工藝流程效果評估

4.1 評價指標(biāo)選取

為驗(yàn)證上述處理工藝的處理效果，以去除率和投資/產(chǎn)出作為效果評價指標(biāo)。其中，去除率的計算公式為：

表4 藥品消耗及成本一覽

圖2 有機(jī)廢水處理工藝

4.2 主要藥品選取

結(jié)合上述的原理和工藝流程，主要選取表4所示的藥品，以及其單價和單位消耗量。

4.3 工藝處理效果及經(jīng)濟(jì)評價

通過上述的運(yùn)行，可以得到表5所示的監(jiān)測點(diǎn)為的各個值的變化和去除率。

表5 PCB廢水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和去除率

而從經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的角度來看，結(jié)合表4的經(jīng)濟(jì)結(jié)果，可以得到以下的結(jié)果：

（1）電耗按照每度電0.7元計算，每天耗電按照1 100 kW?h，則每天的費(fèi)用為770元。

（2）藥品費(fèi)用則根據(jù)表4的結(jié)果，按照900 m3/d的量，每天的耗費(fèi)大致7 339.5元。

（3）人工按照4人，每月工資為3 000元，那每天的成本就是400元。

由此，根據(jù)上述的大致估算，其每年的耗費(fèi)為（770+7 339.5+400）×365=310.6萬元。

而根據(jù)上述的分析，每天可以產(chǎn)生540 t回用水，在節(jié)約用水的時候，每天可產(chǎn)生1 800元的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)束語

通過上述的工藝可以看出，在采用聯(lián)合工藝對PCB電路板進(jìn)行處理的過程中，由于PCB電路板其本身制作工藝的復(fù)雜性，導(dǎo)致其含有大量的廢水，以此使得廢水的提取也產(chǎn)生極大的困難。因此，采用單純的工藝很那有效去除其中的污染，而必須采用多種聯(lián)合工藝的方式。本文則通過提出的工藝，并通過實(shí)際的應(yīng)用，驗(yàn)證了上述工藝的可行性，為科學(xué)去除PCB廢水提供了參考。

［1］張永勝. 煤化工生產(chǎn)廢水處理及回用技術(shù)方案探討[J]. 石油化工應(yīng)用,2014,11:110-114.

［2］林鋒,陸朝陽,周辰,徐珂. PCB廢水分類處理技術(shù)研究現(xiàn)狀[J]. 印制電路信息,2013,10:67-70.

［3］張連凱,張尊舉,張一婷,孫蕾,王博,陳婧. 膜分離技術(shù)處理印制電路板重金屬廢水應(yīng)用研究[J]. 水處理技術(shù),2011,07:127-129+136.

［4］麥建波,江棟,范遠(yuǎn)紅,劉詩燕. PCB廢水處理技術(shù)研究現(xiàn)狀及工程實(shí)例[J]. 印制電路信息,2015,11:62-65.

［5］劉炳晶,石凱,喬俊. 某大型金礦廢水處理回用設(shè)計方案[J]. 工業(yè)用水與廢水,2015,02:55-57.

［6］宋倩,楊秋紅,呂航,但德忠. 印刷電路板廢水處理技術(shù)及其進(jìn)展[J]. 環(huán)境工程,2010,S1:62-64+92.

［7］張卿川,楊正寧,陳家桂,范麗虹. 印制電路板制造業(yè)的重金屬污染物與減排對策[J]. 四川環(huán)境,2012,S1:54-62．

Design of PCB Wastewater Treatment and Reusing Technical Scheme

（Shaanxi Institute of International Trade & Commerce, Shaanxi Xianyang 712046，China）

PCB production wastewater in IT industry contains a lot of heavy metal ions, which will bring great pollution to the environment and serious threat to the health of residents. In this paper, current treatment processes of PCB production wastewater were summarized, and a combined wastewater treatment process was put forward. Aiming at high heavy metal content in PCB wastewater, the method of precipitation and filtration was used to repeatedly remove heavy metal ions in water; Aiming at high concentration of organic matter in wastewater, BAF-A/O process and chemical phosphorus removal method were used to treat organic wastewater. In the end, the feasibility of the scheme was verified by the economic and technical indexes.

PCB electronic board; Heavy metal; Combined process; Organic matter; Technical index

X 703

A

1671-0460（2017）12-2505-03

陜西省科學(xué)研究計劃項目，項目號：2014K08-37。

2017-04-18

陳茹（1980-），女，陜西咸陽人，講師，2004年畢業(yè)于寶雞文理學(xué)院計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，研究方向：從事電子應(yīng)用工作。E-mail：chenru980@126.com。