化学氧化结合曝气生物滤池技术在线路板废水处理中的应用陈志强

印制电路信息2011No.11-60-短评与介绍ShortComment&Introduction化学氧化结合曝气生物滤池技术在线路板废水处理中的应用陈志强简丽萍张俊峰（东莞市东元新能源科技有限公司，广东东莞523862）摘要通过介绍深圳某线路板有限公司废水处理改造升级工程，阐述化学氧化和曝气生物滤池相结合的工艺过程，说明在实际工程应用中可使得排放废水污染物指标达到新标准。关键词优化升级；化学氧化；曝气生物滤池中图分类号：TN41文献标识码：A文章编号：1009-0096（2011）11-0060-04ChemicaloxidationcombinedwithbiologicalfiltersapplicationinPCBwastewatertreatmentCHENZhi-qiangJIANLi-pingZHANGJun-fengAbstractThepaperdescribestheprocessandprincipleofchemicaloxidationcombinedwithbiologicalfiltersbyintroducingtheupgradingoftheWWTPofaPCBfactoryinShenzhen,whichprovedthatithelptheWWTPofPCBreachthenewstandards.Keywordsupgrading,chemicaloxidation,biologicalfilters1背景简介深圳市某线路板有限公司年产双层及多层线路板35万平方米。公司在建设初期，投资建设了一套日处理废水1000吨废水回用及处理系统。处理工艺采用分水分质处理技术，将污染物浓度低的综合废水、含镍废水，经混凝沉淀预处理后再进回用水深度处理（回用水500m3/d，此部分不在本文详述）；污染物较复杂的含氰废水、络合废水、油墨废水，与回用系统浓液一起（废水处理量500m3/d），经预处理后，进入生化系统去除COD。主体工艺流程如下：（1）综合废水→pH调整→混凝→沉淀→砂滤→碳滤→保安过滤器→超滤系统→RO系统→回用到生产线；RO系统浓缩进中间池（2）含氰废水→一级破氰→二级破氰→络合废水（3）络合废水→pH调整→破络反应→混凝→沉淀→中间池（4）油墨废水→pH调整→酸析→气浮→混凝→沉淀→中间池（5）中间池→化学反应池→混凝池→絮凝池→沉淀池→pH回调池→活性污泥系统→沉淀池→达标排放废水系统投入运行以来，处理后出水符合广东省《水污染排放限值（DB44/26-2001）》第一时段二级排放标准。随着水资源紧缺日益严重，国家对废水处理提出了更高的标准，要求企业执行《电镀污染物排放标准》（GB21900-2008）之表2标准，令企业面临着废水处理提标的问题，其中：COD＜90mg/L提高至环境保护EnvironmentProtection-61-短评与介绍ShortComment&Introduction印制电路信息2011No.11COD＜（80mg/L），氨氮＜（15mg/L）。原有废水处理系统的设计已不能满足新标准，主要因为：（1）原油墨废水经过酸析、气浮等预处理后，COD仍然很高，排入中间池使得进生化系统的COD在（500mg/L）~（700mg/L），这对原活性污泥法的生化系统而言负荷较高；因此原废水处理系统只能保证出水在90mg/L左右乃至更高；（2）线路板企业中的络合废水含有大量的氨氮及EDTA等络合成分，虽经原有破络反应去除了铜离子，但络合成分仍然没有去除，又重新和中间池的重金属形成络合物，进入后续的活性污泥系统，其耐冲击负荷较弱，并不能较好处理来水，这样在排放水中重金属就存在有偶尔超标的现象，而氨氮则一直在30mg/L左右，超出了新标准。以上工艺不足显然是不符合新标准要求，这也正是目前大多数线路板企业在废水处理方面共同面临的难题。2优化升级改造工艺2.1工艺叙述针对上述现有技术所存在之缺失，该企业委托专业环保公司对原废水处理系统进行优化升级改造，其目的是确保出水COD、氨氮按新标准排放。为实现上述之目的，采取如下优化升级改造工艺：（1）前述第1-4预处理均利用原有系统，可节省投资及减少改造环节；（2）第5段改为：中间池→化学氧化池（新增）→化学反应池→混凝池→絮凝池→沉淀池→→pH回调池→曝气生物滤池（由原活性污泥系统改造）→沉淀池→达标排放。本工艺特点是有效的结合了化学氧化技术及曝气生物滤池技术。增加化学氧化作为生物处理技术的前处理，将废水中络合物氧化分解，以增加其可生物降解性。然后以曝气生物滤池内抗负荷性极高的填料提高了微生物的附着能力，增加微生物数量，大幅度提升生物处理能力及稳定性，将废水中剩余有机物和氨氮去除。2.2技术原理2.2.1化学氧化原理传统工艺是先用化学混凝沉淀将重金属尽量去除，然后将普通的生化处理系统加在后面。实际上PCB废水中含有大量重金属离子（很多以络合形式出现）、合成有机化合物（可生化降解性差），所以一般之生物处理法很难有效处理此类废水。本化学氧化技术改良自Fenton法，主要利用氧化剂的氧化能力，将废水中的污染物氧化，其中以能够生产出的羟基自由基（.OH）极具氧化效果。本化学氧化技术在传统技术上另外添加了化学药剂，精确控制pH值及ORP（氧化还原电位）值，结合了化学絮凝、催化氧化及还原等工艺，产生上述具有高氧化能力的自由基将废水中不容易生物降解的有机污染物进行分解，提升废水的可生化性（即BOD/COD）；同时将水中的重金属离子大幅度去除，以保护后面的生物处理系统。2.2.2曝气生物滤池原理本工程采用改良型曝气生物滤池工艺进行COD降解及去除氨氮。生化法处理NH3-N，主要是基于硝化和反硝化两种主要的生物反应，其原理在一般参考书均有说明，本文不再重复。以下重点叙述本曝气生物滤池的原理特点。曝气生物滤池是一种上流式、固定膜生化技术反应器，其主要功能是通过好氧生化过程，将废水中有机物进行降解，并透过硝化过程将氨氮转化成硝酸盐。池内设置独特的棱柱体填料，大幅增加曝气池中的微生物量，因而大大缩小了曝气池的容积。另一方面，硝化菌的生长速度很慢，特别是在冬季低温季节时，必须延长污泥龄才能让硝化菌在曝气池中存活成为优势菌。本系统的填料能让硝化菌固定生长在填料表面，因而提供很长的污泥龄，确保生物脱氮的效果及稳定性，系统内也可形成同步硝化反硝化的作用。由于污泥浓度高，污泥颗粒大，在污泥颗粒内部微环境形成一定的缺氧区，使得生物反应器的微生物可进行一定程度的反硝化脱氮，具有去除含碳有机物和脱氮的功能。本设计的曝气生物滤池其BOD5容积负荷大，是传统生物处理的2~3倍，所以池容积所占地面积较传统生物处理工艺要小得多，大大节省了占地面环境保护EnvironmentProtection印制电路信息2011No.11-62-短评与介绍ShortComment&Introduction积和土建费用。改良型填料空隙比一般传统式曝气生物滤池所使用的要大，因此避免了一般传统曝气生物滤池技术所常见的高压头损失、气水分布及堵塞问题。3主要设备材料及投资以下表1为主要设备清单及投资费用：表1主要设备清单及投资费用序号设备名称数量单位合价（万元人民币）备注1提升泵2台88.5SUS2pH控制器4个进口3ORP控制器2个进口4液位计2个浮球5气体搅拌系统5套PVC6投药泵6台PVC7污泥泵2台SS8棱柱体生物填料1批PE9鼓风机2台SS10曝气盘1批PVC11控制系统改造1批37.4改造12管道系统1批增加13线槽及电缆1批增加14其它改造费用1项改造15合计125.9本优化升级工程共投资约人民币125.9万元人民币。4处理效果及数据优化升级后的系统已经运行近一年，各项指标均稳定达到国家新排放标准。表2为该系统某一周内的进出水水质数据。从上表可以看出，系统运行稳定，出水水质良好，出水平均COD在46mg/L左右，氨氮在9.5mg/l左右，铜离子含量小于0.2mg/L，完全符合《电镀污染物排放标准》（GB21900-2008）之表2标准。5经济分析表3为优化升级后年平均运行费用汇总从表3可以看出，优化升级后系统在提标同时，并没有增加运行费用，与传统方法的运行费用相差无几。表2某一周进出水水质数据时间处理量/（m³/d）进水出水COD/(mg/l)氨氮/(mg/l)Cu2+/(mg/l)COD/(mg/l)氨氮/(mg/l)Cu2+/(mg/l)周一4881824817847120.3周二4761764818046100.2周三484191471894890.1周四4851884917447110.1周五477175461824570.3周六494184491824380.1平均484182.6747.83180.8346.009.500.18表3运行费用汇总序号运行费用类别运行费用（元/吨废水）1电费0.482药费5.593人工费1.284小计7.356技术应用及推广的意义环境保护EnvironmentProtection-63-短评与介绍ShortComment&Introduction印制电路信息2011No.11目前，我国线路板制造业废水处理系统中，不少企业都会为国家执行废水新排放标准问题而头疼不已，主要是传统工艺对COD的提升有限，普通传统脱氮技术存在工艺复杂、成本高的缺点，在实际应用中受到限制。大大增加了废水系统优化升级的难度。本技术利用化学氧化技术作为曝气生物滤池技术的前处理，保障生物处理的系统的正常运作；而曝气生物滤池提高了生物处理能力。此技术符合《国家鼓励发展的环境保护技术目录》和《国家先进污染治理技术推广示范名录》中污染防治新技术、新工艺推广应用项目，在节能减排方面具有较强示范性和推广意义。参考文献彭贤玉,杨春平,董君英等.Fenton-混凝沉淀法处理焦化废水的研究[J].环境科学与技术.环宇,杨春平,陈宏等.Fenton试剂处理香精香料废水的研究[J].给水排水.邓征宇,杨春平,曾光明,郭俊元.Fenton—水解酸化—接触氧化工艺处理含苯酚制药废水[M].高慧,王敏.Fenton-混凝法处理生活垃圾沼液试验研究[J].工业用水与废水,2010(5).张力维,汪洁,杨健.生物接触氧化预处理技术处理微污染源水研究[J].环境科学与管理,2005(3).俞毓馨,吴国庆,孟宪庭.环境工程微生物检验手册[M].北京:中国环境科学出版社,1990.俞辉群译.水和废水技术研究[M].北京:中国建筑工业出版社,1992.高为国.浅谈BIOFOR曝气生物滤池的工艺运行管理[J].广东科技,2009(10).陈海波,丘锦荣,曾廷山.曝气生物滤池在电厂生活污水处理中的应用实例[J].广东化工,2006(8).罗卫东.曝气生物滤池技术的应用与发展[J].江西化工,2005(4).编辑部：我们CPCA多次重审：印制电路行业不属于电镀行业；不执行《电镀污染物排放标准》GB21900-2008，我们将执行即将发布实施的国标《电子工业污染物排放标准电子元件、印制电路板》标准。关于清洁生产，我们印制电路行业执行HJ450-2008《清洁生产标准、印制电路板制造业》，环保部2008年58号公告明确宣布HJ450-2008代替HJ314-2006《清洁生产标准电镀行业》中印制电路板制造业相关内容。[5][6][7][8][9][10][1][2][3][4]越大，但在实际过程中发现，曝光能量为5格及6格曝光尺时，均出现了不同程度的显影后干膜发白问题，曝光能量10格及11格曝光尺时，出现了曝光不良问题。因此，使用7格曝光尺的曝光能量，能保持干膜线宽损耗的可控性。图4曝光能量与干膜线宽损耗的关系图6结论干膜线宽损耗大小，对蚀刻过程中线宽/间的控制产生重要的影响，在现有的菲林线宽/间补偿条件下，干膜线宽损耗越小，形成导线蚀刻侧蚀线宽补偿量就越大，出现蚀刻不净或线幼问题的风险就越小。通过实验，线宽损耗昀小因素组合（平行曝光机/曝光能量7格/显影点50%）。我司在生产密集线路75µm/75µm，87.5µm/87.5µ