PCB废水处理及回用技术方案设计

陈 茹



PCB废水处理及回用技术方案设计

陈 茹

（陕西国际商贸学院, 陕西 咸阳 712046）

针对IT行业中的PCB生产废水中含有大量的重金属离子，从而给环境带来极大的污染，并严重威胁居民的健康的问题，在总结目前工艺处理流程的基础上，提出一种联合废水处理工艺。针对PCB废水中重金属含量多的问题，采用重金属沉淀--过滤的方法对重金属水进行反复清洗；针对废水中的高浓度有机物，采用BAF-A/O工艺-化学除磷的方式，对其中的有机废水进行处理。最后，通过选取经济和技术指标对上述的废水处理工艺进行评价，验证了上述方案的可行性。

PCB电子板；重金属；联合工艺；有机物；技术指标

随着现代信息技术的发展，我国PCB电路板行业迅速崛起，并成为我国制造企业中的一个重要支柱行业。以2010年的统计数据显示，该年的PCB电路板产量达到了1.81亿，占到了全球PCB生产产量的40%，高居世界PCB生产的第一位。而随着目前的PCB电路板产业的不断壮大，其产生的环境污染的问题也日益突出。在PCB的生产中，其中的用水量和排污量等都比较大。如以2014年为例，PCB行业的整体废水量达到6亿t，大约是是2007年的2倍。对PCB的生产工艺来讲，其通常都非常复杂，并且流程长，用水量大，产污环节多，从而使得产生的污水处理复杂，难度也加大。对此，麦建波等对市场上主流的PCB废水处理方法进行了研究，并针对化学沉淀法、吸附法、化学氧化法和膜分离技术等的优缺点进行了全面剖析。通过分析认为，单一的方法拥有其自身的优势，但是其缺点也非常突出。因此，如何对PCB废水污染的有效控制，成为目前思考的重点。要解决这个问题，采用联合工艺，对PCB废水污水进行处理，成为提高效率的重要推进，也是促进PCB产业可持续化的根本出路[1-7]。

1 水质与水量

根据某企业提供的资料，在该企业的PCB废水中，主要包括重金属洗水、有机物废水、去膜废液、络合废液等，所以在废水中的铜浓度高，另外由于有大量的有机物废水，所以其COD值也非常高。而根据水质报告，得到表1所示的水质与水量明细.

2 排放标准及设计要求

对重金属废水的排放标准，严格按照《电镀污染物排放标准》（GB21900-2008）要求。其中第一类污染物和第二类污染物的排放标准限值则如表2和表3所示。

表1 PCB水质与水量分析

表2 第一类污染物排放要求值

表3 第二类污染物排放要求值

3 PCB废水处理回收方案

3.1 PCB重金属废水处理方案设计

3.1.1 技术原理

根据上述的废水含量组成，分别采用金属沉淀、化学混凝等方法。具体采用的技术原理如下：

1）氢氧化物沉淀法

采用氢氧化物进行沉淀，其基础的思路则是利用废水中的重金属元素与OH-反应，从而生成沉淀物。具体沉淀化学反应方程式为：

在上述的反应中，最为关键的因素是对废水的pH值进行调节，让其pH呈现为碱性，这是保障能够生成沉淀物的重点。

2）硫化物沉淀

在废水中，部分重金属离子因为化合价的不同，导致与OH-离子不能生成沉淀物。对此，在对重金属进行沉淀的过程中，引入硫化物沉淀方法，通过与重金属离子反应，从而生成金属硫化物。其具体的沉淀方程式为：

3）化学混凝

对含有大量重金属的铜废水来讲，其中含有很多悬浮固体和胶体物质，对此必须通过化学混凝的方法，降低其中的悬浮物质等。因此，在该步骤中，选择不同的化学絮凝剂。但是，不同的化学絮凝剂其絮凝机理不同，以无机盐类絮凝剂为例，通常是通过附电中和的方式，从而增加胶体的凝聚作用。如常用的硫酸铝为例，则是通过逐级水解的方式，产生络合物，而该络合物的活性非常强，从而通过静电引力吸附在胶体表面带相反电荷的部位，让胶体表面的电荷得到中和，增强了胶体之间的凝聚。

3.1.2 含铜废水处理工艺设计

根据上述的原理，将含铜废水的处理工艺设计为如图1所示。在图1的工艺流程设计中，首先在反应池1中加入氢氧化钠溶液，调节其pH值在9.5~10之间，从而为氢氧化钠与其中的废水中的金属铜离子反应奠定基础；然后将反应后的溶液注入到反应池2，加入硫化钠对再次对重金属进行沉淀。然后在注入到反应池3和反应池4。

3.2 有机废水处理工艺设计

3.2.1 BAF--A/O-化学除磷处理工艺原理

对有机废水部分的出来，引入生物处理工艺、脱氮和除磷工艺。其中，生物处理工艺分为厌氧处理工艺和好氧处理工艺两个部分。通过生物处理工艺的处理，从而调整其中的CODdr浓度；然后通过生物降解的作用，将其中的有机氮进行分解，也就是通过氨化作用，将有机氮分解为氨氮；最后通过硝化作用和反硝化作用，将氨氮分解为氮气，最终排入到空气之中。而对废水中磷的去除，通常采用高价金属盐，通过金属与磷酸的结合，产生沉淀物。以氢氧化钙为例，其反应方程式为：

3.2.2 处理工艺流程设计

根据上述的原理，对有机废水的处理工艺设计为如图2所示。

4 PCB废水处理工艺流程效果评估

4.1 评价指标选取

为验证上述处理工艺的处理效果，以去除率和投资/产出作为效果评价指标。其中，去除率的计算公式为：

表4 药品消耗及成本一览

图2 有机废水处理工艺

4.2 主要药品选取

结合上述的原理和工艺流程，主要选取表4所示的药品，以及其单价和单位消耗量。

4.3 工艺处理效果及经济评价

通过上述的运行，可以得到表5所示的监测点为的各个值的变化和去除率。

表5 PCB废水水质标准和去除率

而从经济运行的角度来看，结合表4的经济结果，可以得到以下的结果：

（1）电耗按照每度电0.7元计算，每天耗电按照1 100 kW∙h，则每天的费用为770元。

（2）药品费用则根据表4的结果，按照900 m3/d的量，每天的耗费大致7 339.5元。

（3）人工按照4人，每月工资为3 000元，那每天的成本就是400元。

由此，根据上述的大致估算，其每年的耗费为（770+7 339.5+400）×365=310.6万元。

而根据上述的分析，每天可以产生540 t回用水，在节约用水的时候，每天可产生1 800元的经济效益。

5 结束语

通过上述的工艺可以看出，在采用联合工艺对PCB电路板进行处理的过程中，由于PCB电路板其本身制作工艺的复杂性，导致其含有大量的废水，以此使得废水的提取也产生极大的困难。因此，采用单纯的工艺很那有效去除其中的污染，而必须采用多种联合工艺的方式。本文则通过提出的工艺，并通过实际的应用，验证了上述工艺的可行性，为科学去除PCB废水提供了参考。

［1］张永胜. 煤化工生产废水处理及回用技术方案探讨[J]. 石油化工应用,2014,11:110-114.

［2］林锋,陆朝阳,周辰,徐珂. PCB废水分类处理技术研究现状[J]. 印制电路信息,2013,10:67-70.

［3］张连凯,张尊举,张一婷,孙蕾,王博,陈婧. 膜分离技术处理印制电路板重金属废水应用研究[J]. 水处理技术,2011,07:127-129+136.

［4］麦建波,江栋,范远红,刘诗燕. PCB废水处理技术研究现状及工程实例[J]. 印制电路信息,2015,11:62-65.

［5］刘炳晶,石凯,乔俊. 某大型金矿废水处理回用设计方案[J]. 工业用水与废水,2015,02:55-57.

［6］宋倩,杨秋红,吕航,但德忠. 印刷电路板废水处理技术及其进展[J]. 环境工程,2010,S1:62-64+92.

［7］张卿川,杨正宁,陈家桂,范丽虹. 印制电路板制造业的重金属污染物与减排对策[J]. 四川环境,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

陕西省科学研究计划项目，项目号：2014K08-37。

2017-04-18

陈茹（1980-），女，陕西咸阳人，讲师，2004年毕业于宝鸡文理学院计算机科学与技术专业，研究方向：从事电子应用工作。E-mail：chenru980@126.com。