印制电路污水处理工艺培训教材

印制电路污水处理工艺培训教材唐政和2010-10-22一、前言：环境污染问题是人类社会面临的主要问题之一，它也是人类社会活动的必然产物。建国后相当一个时期里，国家没有意识到环境问题的重要性，但是环境问题不以人的意志为转移。忽视环境保护，社会最终为自身的发展付出了沉重代价。虽然经过多年的治理，我国环境污染问题依然相当严峻。据统计，2004年，在全国七大水系中，根据413个水质监测断面记录，只有41.6%的断面满足国家地表水三类标准，比2000年下降16.1%，各大淡水湖泊和城市湖泊均受到不同程度的污染。2004年城市空气质量只有41.4%达到二级标准，比2000年的63.5%下降22.1%，酸雨污染问题严重。随着国家和社会环境意识的觉醒，对环保工作日益重视，公司也会面临愈加严格的环保法规和排污控制。我们切不可对污水处理的管理和控制掉以轻心，否则一旦产生严重环境污染，企业会面临灾难性的处罚。二、环境污染案例：据了解，环保部2009年共接到171起环境投诉案，创2004年以来历史最高纪录，类似于河南大沙河砷污染、湖南郴州血铅超标等污染事件皆因对环保重视和投入不够导致。有关专家指出，中国工业发展30年来欠下的环境债正在逐步显现，国内已进入环境保护突发事件高峰期。案例1：水体污染之化肥公司污染重庆綦江河2004年，一股紫红色污水直排綦江河，重庆桥河街道3万人断水两天。环保部门深入调查得知，污染原因为华强化肥公司一套正在运行的末端废水处理系统弯头被腐蚀破裂，大量硫酸废水泄漏，直排綦江河。初步估算，排入綦江河的紫红色硫酸废水约600吨，在河面形成一条长达300米的污染带，而且污染带还在缓慢向下游移动扩散。造成此次污染的企业面临重罚。案例2：水体污染之广东北江险象环生据广东环保部门监测发现，该省北江韶关段近年出现镉超标现象，经跟踪加密监测，镉超标的高峰值沿江下移，从孟洲坝电站断面到高桥断面全部超过标准，12月15日高桥断面镉超标近10倍，严重威胁下游饮用水源安全。经该省环保局联合调查组初步确认，此次北江韶关段镉严重超标，是由韶关冶炼厂设备检修期间超标排放含镉废水所致，是一次由企业违法超标排放导致的严重环境污染事故。三、工艺流程：线路板废水具有污染种类多、成分复杂、处理难度大的特点，尤其是COD和铜离子达标处理，一直是困扰各线路板厂的老大难问题。为了取到良好的污水处理效果，必须对污水进行严格分类，然后根据分类进行不同的处理。我司主要类别有：综合铜水、COD废水、络合废水、酸性废水、碱性废水以及浓废液（可回收）。三、工艺流程：1、综合铜水：主要来源于磨板、水洗、电镀、洗缸等程序，清洗废水占总水量的80％以上，清洗废水总体呈酸性，其污染物浓度相对较低，一般pH为2～5，COD在lOOmg／L以下，离子态铜浓度≤lOOmg／L。各类废水经单独收集及预处理后，统一收集于调节池混合均匀，由提升泵将混合后的废水提升至综合废水反应池，经加碱调整废水的pH值至8-10，使重金属离子变成氢氧化物沉淀，同时向废水中加入PAC和PAM，废水中的铜、镍等重金属离子以及部分胶体类有机物形成絮体，然后进入沉淀池沉淀，污泥排入污泥池。沉淀上清液流入中间水池，由过滤泵打入纤维球过滤罐，废水中的悬浮物质被截留而去除，进一步去除铜。过滤罐运行一定周期后，截留悬浮物不断累积，需要进行反冲洗，反冲洗排水排入调节池再处理。过滤后的废水呈碱性（9-10），需要在PH感应器的控制下加入硫酸调节至PH中性（6-9），方可正常排放。三、工艺流程：2、高浓有机废水高浓有机废水占总水量的5％左右，主要来自于各显影、脱膜、绿油、丝印工序，其COD浓度很高，一般3000--8000mg／L，有时可达12000mg／L，是一种污染较严重的废水。此类废水中的有机成分存在溶于强碱而不溶于强酸的性质，因此单独收集后，投加酸液，调整PH到1-3。废水中的有机物析出，浮于水面，可通过打捞清除。酸析后废水COD可降到800--1200mg／L。酸析处理后排入综合调节池混匀稀释，再经综合处理流程混凝除铜后排放。PCB行业产生的COD废水处理相对困难，一般处理方法有Fenton法、生化法、臭氧+UV法、活性炭吸附法等。由于我司排出的污水还要经污水处理厂再次处理，COD排放标准要求不高。因此高浓有机废水只需经过酸析，去除绝大部分COD后混入综合铜水中稀释排放即可。三、工艺流程：3、络合废水络合铜废水来自于蚀刻、沉铜等工序。络合废水占总水量的8％左右，废水含有高浓度的铜氨络离子、EDTA-Cu、柠檬酸、酒石酸等铜螯合物。络合废水须先行破除络合物(铜螯合物)才能将铜沉淀去除。将废水泵到破络反应池，通过添加破络剂，使铜离子沉淀，同时投加混凝剂混凝，沉淀，沉淀上清液根据情况再作进一步处理。三、工艺流程：4、浓酸废水、浓碱废水、回收废液浓酸废水单独收集于废酸池中。由泵加入COD废水槽，用于调整COD废水的pH值，以节省处理费用。浓碱废水收集后通过水泵缓慢泵入综合调节池。主要是防止高浓度碱和酸在管道相遇后反应，放热剧烈导致管道损坏。浓废液中含高浓度铜、锡等金属，具有回收价值。分类收集后由专业回收厂家进行回收。四、工艺原理：1、沉淀反应：对于非络合态的重金属离子，如铜、镍、铅离子等，在碱性条件下，会生成不溶性的氢氧化物沉淀，可将重金属离子沉淀完全。例如：CuSO4+2NaOH→Na2SO4+Cu(OH)2↓因此我们通过往综合铜水中加液碱，调整PH值到8以上，使得重金属沉淀。对于络合态的重金属离子，由于重金属络合态比氢氧化物稳定，因此无法通过常规方法加碱沉淀，。一般加入破络剂，如硫化钠，由于重金属硫化物要比络合态稳定，因此生成重金属硫化物沉淀。例如：Cu-EDTA+Na2S→Na2-EDTA+CuS↓将重金属离子沉淀后，下一步进行混凝。四、工艺原理：1、沉淀反应：氢氧化铜的溶度积常数Ksp=2.2×10-20，我们要求铜离子浓度小于2ppm，即为3.1×10-5mol/L，根据溶度积计算，即：[OH-]2×[Cu2+]=2.2×10-20[OH-]=Sqrt（2.2×10-20/3.1×10-5）=2.7×10-8由水的Ksp=1.0×10-14，[OH-]×[H+]=1.0×10-14[H+]=1.0×10-14/2.7×10-8=3.8×10-7pH=-lg（3.8×10-7）=6.42也就是说，在没有络合剂存在的情况下，只要PH值大于6.42，溶解的铜离子浓度就可以降低到2ppm以下。同样也可以算出，当PH大于7.1时，溶解的铜离子浓度会降低到0.1ppm以下。铜离子沉淀以氢氧化铜Cu(OH)2的形式存在。实际上由于污水中杂质的影响，氢氧化铜沉淀的PH值可能会比理论值要高，因此我们设定为PH大于8沉淀铜离子。四、工艺原理（混凝）：2、混凝：混凝的作用：污水处理反应生成的重金属沉淀颗粒非常细小，有时甚至会在溶液中形成胶体，沉淀困难，因此需要混凝处理。一般混凝分两步，先加入无机絮凝剂，打破污水中的胶体存在状态，使之生成较大沉淀颗粒；再加入有机高分子絮凝剂，吸附沉淀颗粒形成絮状沉淀，加快沉淀分离速度。注意：混凝只是为了加快沉淀的速度，以提高沉淀池沉淀分离效果。混凝并不能使未沉淀的重金属离子沉淀。常用的混凝剂有无机絮凝剂、有机高分子絮凝剂、生物絮凝剂等。无机絮凝剂主要产品有硫酸铝、聚合氯化铝、三氯化铁、硫酸亚铁和聚合硫酸铁、聚合硅酸铝、聚合硅酸铁、聚合氯化铝铁、聚合硅酸铝铁和聚合硫酸氯化铝等。有机高分子絮凝剂以聚丙烯酰胺类产品为代表。生物絮凝剂是一类由微生物产生的具有絮凝能力的高分子有机物,主要有蛋白质、黏多糖、纤维素和核酸。我司混凝采用的是聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)。四、工艺原理（混凝）：聚合氯化铝（PAC）的作用：聚合氯化铝是一种多羟基、多核络合体的阳离子型无机高分子絮凝剂，固体产品外观为黄色或白色固体粉末，其化学分子式为[Al2(OH)nCL6-n]m.(式中，1≤n≤5,m≤10)，易溶于水。混凝反应时，PAC在水解生成[Al2(OH)3(OH)3]的同时，以OH-为架桥形成多核络离子，从而变成了巨大的无机高分子聚合物，相对分子质量高达1×105，通过粘附、架桥和交联作用，促使胶体凝聚。同时还发生物理化学变化，中和胶体微粒及悬浮物表面的电荷，使胶体粒子由原来的相斥变成相吸，破坏了胶团的稳定性，促使胶体微粒相互碰撞，从而形成絮状混凝沉淀，而且沉淀的表面积可达(200-1000)m2/g，极具吸附能力。形成的较大颗粒沉淀为下一步PAM反应做好了准备。聚合氯化铝（PAC）以压力喷雾干燥型为佳。PAC的加入，可吸附部分有机物，有一定程度的降低COD的作用。四、工艺原理（混凝）：聚丙烯酰胺（PAM）的作用：经聚合氯化铝混凝后生成的沉淀仍然不够大。要进一步提高沉淀速度，就需要加入絮凝剂PAM，将沉淀进一步吸附网罗在一起，交织形成团状絮状物沉淀，以加快沉淀速度。聚丙烯酰胺（polyacrylamide)，常简写为PAM(过去亦有简写为PHP)。聚丙烯酰胺含有高活性的亲水基团－酰胺基，常能吸附在悬浮固体颗粒表面。在所吸附的颗粒间架桥连接，把分散的细小颗粒聚集成大絮团。水解的聚丙烯酰胺有显著的絮凝作用，聚丙烯酰胺在NaOH等碱类作用下，发生水解反应，变成阴离子型高分子，在链接静电斥力的作用下产生卷曲状的分子链拉长，提高吸附、架桥效果。但水解过度会使负电性过强。水解后的聚丙烯酰胺增加了其伸展性，有利于发挥吸附架桥作用，因此部分水解聚丙烯酰胺具有很好的絮凝特性。四、工艺原理（混凝）：实际用于水处理的PAM有很多种类，阴离子型、阳离子型、两性离子型、非离子型等，而且各型号的分子量、离子度也有不同。一般阳离子型适用于酸性和中性的环境中使用,阴离子型适用于在中性和碱性的环境中使用,非离子型适用于PH变化很大的环境中使用。由于我司废水主要处理铜离子，PH显碱性且一般在水中金属化合物沉淀呈正电性，因此选用阴离子聚丙烯酰胺。阴离子聚丙烯酰胺分子为长链状结构（分子量1200万-1800万），分子链上具有负电性，能吸附带正电荷的沉淀而生成絮状物。PAM的选型及其添加控制是决定混凝效果的关键，一般分子量越高，其电中和能力和吸附架桥功能越强；除了聚合度的影响外,线性结构的PAM絮凝作用大,而环状或支链结构的PAM絮凝效果就差。离子度则视污水状况和要达到的处理效果而定。四、工艺原理（混凝）：阴离子聚丙烯酰胺介绍：我们使用的PAM，实质上是用一定比例的丙烯酰胺和丙烯酸钠经过共聚反应生成的高分子产物，有一系列的产品。丙烯酰胺的分子式为：CH2=CH－CONH2丙烯酸钠的分子式为：CH2=CH－COONa阴离子型聚合物的分子式为：离子度计算：式中的m与n分别代表丙烯酰胺与丙烯酸钠的相对数量。它们的比例对聚合物的性质有很大的影响。通常将n对(m+n)的百分比称为阴离子度或羧基比率，以前通常称它为水解度。一般离子度10-40%。1200万分子量的PAMm+n约等于15万左右。四、工艺原理（混凝）：阴离子聚丙烯酰胺溶解后示意图分子链上的－COONa基团在水溶液中容易离解出Na+而留下负电基－COOˉ，使大分子带负电，它们亦称为阴离子。在一定浓度的水溶液中，由于分子链上的负电基团的相互排斥作用，分子均匀分布在水溶液中形成稳定的胶体。在加入到综合废水中后，PAM长链上的负电基团吸附带正电荷的重金属沉淀，生成不溶的链状沉淀。由于PAM分子链很长，彼此互相交织、缠绕、吸附而成为絮状沉淀。四、工艺原理（混凝）：PAM絮凝作用原理：1）电中和：PAM用于絮凝时，与被絮凝物种类表面性质，特别是动电位，粘度，浊度及悬浮液的PH值有关。颗粒表面的动电位，是颗粒阻聚的原因，加入表面电荷相反的PAM，能使动电位降低而凝聚。2）吸附架桥：PAM分子链固定在不同的颗粒表面上，各颗粒之间形成聚合物的桥，使颗粒形成聚集体而沉降。3）表面吸附