印刷电路板生产废水处理技术

在当前的信息社会，电子行业发展迅速。作为电子行业的基础之一，电路板的需求量每年以10% ~ 20%的速度递增，从而成为电子行业的重要行业之一。然而，其复杂的生产过程产生了大量的废水。

印刷电路板制造工艺复杂，其废水产生的污染物多种多样，主要含有铜、镍等重金属离子、高分子有机物、络合剂等。电路板生产废水种类繁多，污染成分复杂。如果不采取合理有效的处理技术，废水稳定达标，会对环境造成严重污染。根据印刷电路板废水的不同特性，必须对不同的废水进行分类，采用不同的方法进行处理。

1.项目概述

天津某印刷电路板制造商的主要产品是高档高密度互连层压板(HDI)。HDI板的制造过程是多个双面板的重复制造。主要制造工艺包括下料、内板制造、压制、钻孔、沉铜、电镀、外层制造、丝网印刷阻焊油墨、字符印刷、镀镍、热风整平、抗氧化处理、铣形。印刷电路板整体生产工艺流程图见图1。

2.废水质量特征

根据工艺特点，生产废水分为八类:一般混合废水(W1)、高浓度有机废水(W2)、一般有机废水(W3)、酸碱废水(W4)、含铜废水(W5)、复杂废水(W6)、含镍废水(W7)和含氰废水(W8)。

各类废水的水质特征如下:

(1)一般混合废水W1:主要包括浸出废水、纯水制备浓缩水等污染物含量较低的废水。一般混合废水的污染因子有pH、总铜、CODCr、氨氮等。这类废水水量大，CODCr浓度低。

(2)高浓度有机废水W2:主要来自显影、剥膜、除油、防氧化、除胶等工序。上述方法使用有机溶剂，例如甲酸；另外，部分阻焊油墨和高分子光敏胶膜溶解转移到废水中，因此废水中CODCr浓度较高。

(3)一般有机废水W3:主要来自显影和退膜工序的清洗废水，废水中CODCr浓度较高。

(4)酸碱废水W4:主要来自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:主要来源于微蚀、酸洗、褐变、酸洗等工序。废水中铜含量较高，主要污染因子为总铜和CODCr等。

(6)络合废水W6:主要来自沉铜工序，其中使用了一定量的络合铜。废水中含有强金属离子络合物(如EDTA)，络合物废水的污染因子为总铜、CODCr等。

(7)含镍废水W7:含镍废水主要来自镀镍工艺。镀镍废液和镀镍过程中的第一次漂洗水作为危险废物处理，其余漂洗水进入预处理系统处理。该类废水的主要污染因子是pH、CODCr和总镍。

(8)含氰废水W8:主要来自镀金工艺。镀金溶液中含有一定量的氰化亚金钾。对于镀金的第一次水洗，使用槽中不流动的水进行漂洗。当浴槽漂洗水中的金和氰化物浓度达到一定浓度时，与含氰电镀废水一起送有资质的单位进行处置(可回收金)，其余漂洗废水送预处理设施进行处理。该类废水的主要污染因子是pH、CODCr和总镍。

根据该企业废水水质调查数据，各种废水水质指标见表1。

3.废水处理过程

3.1总体思路

由于各类废水水质差异较大，该企业废水处理工艺采用“分类收集-水质预处理-综合处理”的设计思路。根据8种废水的水质特点，建设了5个预处理系统(2 # ~ 6 #系统)和1个综合处理系统(1#系统)。各生产废水在生产车间分流后，自行流入各处理系统的废水储水池，然后由各处理系统的废水提升泵提升至各预处理设施进行处理。废水经综合废水处理设施处理后，达到排放标准。废水处理系统工艺流程图见图2。

3.2废水处理工艺原理

根据设计的分流标准，废水在生产车间分流后，自行流入各处理系统的废水储水池，然后由各处理系统的废水提升泵提升至各处理工序。在处理过程中，废水通过连接器或通过输送泵自行流入各处理系统的功能池进行处理。

(1)一般混合废水W1:这类废水水量大，CODCr浓度低。与少量酸碱废水和含铜废水混合后，进入废水综合处理系统(1号系统)进行处理，主要去除废水中的金属离子和少量有机物。处理流程为絮凝→沉淀→砂滤→ pH调节。处理过程为:先加入硫酸亚铁(可用于置换和混凝)，然后调节pH值至10左右，使废水中的重金属离子(Cu2+)形成氢氧化物而被去除；然后废水进入絮凝池，加入絮凝剂PAM进行絮凝，处理后的废水进入斜板沉淀池，分离沉淀的泥水；上层清水溢流至清水池，再通过泵进入砂滤器进行过滤处理，进一步降低出水悬浮物含量，过滤后的废水进入最终pH调节池，调节pH至6 ~ 9后排放。

(2)高浓度有机废水W2:该废水中CODCr浓度高。预处理工艺为酸化→沉淀。处理过程如下:加入酸化剂调节pH值至5左右，加入聚合氯化铁使废水中的油性有机物凝聚成可固液分离的大颗粒，然后加入适量的高分子絮凝剂PAM，再经压滤分离固液成分，滤液定量平均加入常规有机废水预处理设施(2号系统)与常规有机废水混合进行深度处理。

(3)一般有机废水W3:主要来自显影和退膜工序的清洗废水，废水中CODCr浓度较高。一般有机废水和预处理后的高浓度有机废水混合在一起进行深度处理。深度处理工艺为酸化→芬顿氧化。在氧化过程中，过氧化氢用作高效氧化剂，硫酸亚铁用作催化剂。在酸性条件下，亚铁盐分解过氧化氢生成羟基自由基，羟基自由基具有很强的氧化性能，最终将废水中的有机物氧化成二氧化碳和水。反应结束后，调节pH至10 ~ 11，然后泵入1#系统进一步处理。

(4)酸碱废水W4:酸碱废水主要来自生产线洗缸，其主要污染因子为pH、CODCr等。酸碱废水单独收集后，定量平均加入1#系统，与一般混合废水一起进一步处理。

(5)含铜废水W5:主要来源于微蚀、酸洗、褐变、酸洗等工序。废水中铜含量较高，主要污染因子为总铜和CODCr等。微蚀过程中含铜量高的废水单独回收铜，回收的废水定量泵入1#系统进一步处理；而酸洗、褐变、酸洗过程中含铜量较少的废水直接定量泵入1#系统处理。

(6)络合废水W6:主要来自沉铜工序，其中使用了一定量的络合铜。废水中含有强金属离子络合物(如EDTA)，络合物废水的污染因子为总铜、CODCr等。其预处理工艺为:置换→絮凝→沉淀→砂滤。处理过程包括:首先调节pH值至3 ~ 4，然后加入硫酸亚铁，硫酸亚铁能有效地以络合物的形式置换金属离子，并加入氢氧化钠调节pH值至10左右，将可溶性络合铜转化为不溶性铜盐，然后加入絮凝剂PAM进行絮凝反应，利用高分子絮凝剂吸附污水中氢氧化铜的悬浮颗粒，形成颗粒较大、易沉淀的絮体；引入斜板沉淀池进行沉淀。污泥排放后，上清液经砂滤器过滤后进入滤液收集池，然后定量进入1#处理系统的pH调节池，调节pH至6 ~ 9后排放。

(7)含镍废水W7:含镍废水主要来自镀镍工艺。镀镍废液和镀镍过程中的第一次漂洗水作为危险废物处理，其余漂洗水进入预处理系统处理。处理流程为:置换→絮凝→沉淀→砂滤。处理过程如下:调节pH值至3 ~ 4后，加入硫酸亚铁能以络合物的形式置换大部分镍离子，加入碱调节pH值至10形成氢氧化镍沉淀，加入絮凝剂PAM进行絮凝反应，使废水中悬浮的氢氧化镍小颗粒生成易沉降的大颗粒， 然后进入斜板沉淀池沉淀分离泥水，在絮凝沉淀过程中去除大部分镍离子，同时对废水中的络合物有一定的净化作用，降低废水中的CODCr。 沉淀后的污泥排出后，根据镍含量选择性地向上清液中加入少量破胶剂，进一步破坏络合物，释放络合的镍离子，从而促进沉淀的形成。经砂滤器过滤后，进入滤液收集池，最后进入1#处理系统的pH调节池，调节pH至6 ~ 9后排放。

(8)含氰废水W8:主要来自镀金工艺。镀金溶液中含有一定量的氰化亚金钾。镀金的第一次水洗是用槽中不流动的水来漂洗。当浴槽漂洗水中的金和氰化物成分达到一定浓度时，与含氰电镀废液一起送有资质单位处置(可回收金)，其余漂洗废水送预处理设施处理。预处理流程为:pH调节→破氰(氧化)。处理过程包括:用氢氧化钠调节pH值至10，加入次氯酸钠生成碱性氯化物，最后将氰化物(CN-)氧化成二氧化碳(CO2)和氮气(N2)。然后，将反应后的废水定量平均泵入复合废水储水池进行进一步深度处理，去除废水中的金属离子。

3.3污泥处理

根据《国家危险废物目录(2016年版)》，该企业废水处理过程中产生的污泥属于“HW17表面处理废物”危险废物范畴。经压滤机脱水后，暂存于废水处理站污泥储槽，定期交由有资质单位处置。

4.调试和运行效果

4.1满足一级污染物车间出口排放标准的可行性

(1)单位产品基准排水能力:该企业设计能力为90000平方米/年，每块电路板的正反面都需要电镀，镀件电镀面积为产品能力的两倍，含镍废水处理设施新增排水能力为5.5m3/d(即1650m3，一年300天)，则该企业实际单位产品排水能力为9.2L/m2(镀件镀层)，比单位产品基准排水能力低200l

(2)总镍达标排放的可行性分析

根据企业竣工环保验收监测报告，含镍废水达标分析见表3。

从表3可以看出，该企业生产废水中总镍排放浓度满足《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)的限值要求，可以达标排放。

4.2废水综合处理达标可行性论证

根据企业竣工环保验收监测报告，废水综合达标分析见表2。

从表2可以看出，该企业生产废水经污水处理站处理后，出水水质满足《污水综合排放标准》(DB12/356-2018)三级要求，可以达到排放标准。

5.结论

(1)印刷电路板生产废水按其性质一般可分为八类，每类的水质差异较大，宜采用“分类收集-优质预处理-综合处理”的处理工艺。

(2)含镍废水经“置换→絮凝→沉淀→砂滤”预处理后，总镍排放浓度可满足《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)的限值要求，达标排放。

(3)分别对高浓度有机废水、一般有机废水、酸碱废水、含铜废水、复杂废水和含氰废水进行预处理，然后定量泵入综合废水处理系统。经综合处理系统进一步处理后，排放的废水可达到《污水综合排放标准》(DB12/356-2018)的三级要求。

(4)印刷电路板生产产生的污水污泥属于危险废物，应合理暂存后交由有资质的单位处置。

(来源:联合泰泽环境科技发展有限公司)

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