多元媒复合净化技术处理印制电路板废水

随着电子工业快速发展，印制电路板(PCB)生产废水不断增加，废水中Cu(II)、Ni(II)等毒害性污染物严重威胁到环境安全。目前PCB 废水的处理方法主要有化学沉淀法[1-2]、氧化还原法[3]、生化法[4-6]等，常规处理法存在重金属回收利用率低，药剂消耗大，运行成本高以及硫化物二次污染等缺陷。多元媒复合净化技术以多种固态介质作为媒介，利用电化学原理实现有机物的氧化和特定金属离子的还原，具有加药少、电耗低、高效快速、廉价、少渣的特点，在含重金属有机废水处理方面具有良好的应用前景。本文参照DB44/T 622–2009《印制电路板行业废水治理工程技术规范》的要求，应用多元媒复合净化技术处理某公司印制电路板生产废水，使出水水质达到GB 21900–2008《电镀污染物排放标准》的要求。

1 多元媒复合净化原理

多元媒复合填料中多种难溶固态物质组分之间存在电位差，在偏酸性条件下可提供电化学反应能源，推动电化学反应进行。采用的多元媒复合填料中的难溶固态成分主要为：铁屑80%～90%，炭粒5%～18%，硫铁矿2%～5%。多元媒电化学反应产物参与化学反应，不必外加药品参与化学反应，其化学反应产物又可作为膜滤筛除和无机离子交换材料载体，最终实现水质的净化。

1.1 废水中重金属的去除机理

多元媒技术利用了电化学原理，废水通过多元媒复合填料时发生电沉淀反应，金属离子在阴极被还原成金属或被吸附而得以去除。

1.2 废水中有机物的去除机理

PCB 的显影、脱膜、绿油、洗网工序都会产生有机废水，这些高COD 废水先分流收集于酸析池中，经酸析处理后出水COD 仍为600～1 200 mg/L，再经多元媒复合净化技术一并处理。在铁碳微电解的综合作用下，废水中的有机物经吸附絮凝或氧化去除[7]。

1.3 废水中配位剂的去除原理

PCB 废水中含有，普通化学沉淀处理难以快速沉淀铜氨配离子中的 Cu(II)；此外，废水中的Cu-EDTA 配离子亦不利于Cu(II)的去除，从而影响深度处理。多元媒技术具有破络及去除重金属的功能。铁碳微电解的相关研究[8]表明，在Fe–C 微电解作用下，利用•OH和活性炭的吸附等综合作用，可破坏Cu-EDTA等配位离子的结构并有效去除重金属。

1.4 废酸、废碱去除原理

H+或OH−分别在阴极或阳极析出H2或O2而被去除，多元媒复合净化技术有自动调节2～3 个pH 的能力。

多元媒技术适用于处理预处理过的废水，为避免废水中有机物或金属离子浓度产生较大波动，并影响多元媒介质界面的氧化还原电位和处理效果，故不同工序的废水需结合其水质特点进行预处理后才能进入多元媒净化塔。

2 多元媒复合净化工程设计

江门市新会某线路板公司主要生产和经营双面和多层线路板，根据其生产规模和统计数据，其废水的日排放量约为700 m3。各个生产车间生产的废水通过各自管道汇集到废水处理设施，水处理设施采用全地上式的结构，废水可自流进入各调节池。

2.1 PCB 废水水量和来源分析

该公司的PCB 生产废水总量为700 m3/d，设计时确定本工程的处理能力为1 000 m3/d，按24 h 计算，每天产生的工业废水量为42 m3/h。

在设计之初对该公司废水产生源的水量进行统计分析，结果如表1 所示。

2.2 PCB 废水处理工艺流程的确定

PCB 废水多元媒处理的工艺流程如图1 所示。

表1 印制电路板废水水质及水量
Table 1 Quality and quantity of wastewater generated from PCB production

图1 采用多元媒复合净化技术处理PCB 废水的工艺流程图
Figure 1 Process flow chart for treatment of PCB wastewater by multi-media complex purification technology

注：高酸更新液为更换的废酸液，PAM为聚丙烯酰胺。

3 运行结果

自2012年3月启用以来，系统运行稳定，出水水质稳定，能稳定达到相应排放标准要求。2012年5 −7月，江门市新会区环境监测站对该处理工程的出水水质进行监测(样品编号05230041和07030036)，将各检测数据与GB 21900–2008 的各项污染物排放限值进行对比，结果见表2。从表2 可知，出水水质能够达到GB 21900–2008 的要求。

表2 PCB 废水经处理后的出水水质
Table 2 Effluent quality of PCB wastewater after treatment

从表2 可知，出水铜离子和镍离子含量均小于0.5 mg/L，与常规化学处理法的去除效率和出水水质相比而言，处理效果良好，大大降低了研究成本，体现出良好的推广应用前景。

企业废水年处理成本包括电费、药剂费、人工费、折旧费、维修费及管理费用等。

电费：40 kW×24 h×365 d×0.6元/(kW·h)=210 240元。

药剂费：酸为0.6元/kg×160 kg/d×365 d=35 040元；碱为1.5元/kg×130 kg/d×365 d=71 175元；破络剂为3.6元/kg×6 kg/d×365 d=7 884元；PAM为2.2元/kg×1.5 kg/d×365 d=1 205元，药剂费用共为115 304元。

其他费：人工费为1 000元/月×2 人×12月=24 000元。

折旧费为：3 000 000元×4.6%=138 000元。

维修费为：3 000 000元×1 %=30 000元。

管理费用等：取上述费用的10%为51 634元。

年总处理成本：51.7 万元(含折旧)，年总处理水量为700 m3/d×365 d=255 500 m3；单位污水处理成本：2.03元/m3(含折旧)。

4 结语

多元媒复合净化技术是一种基本不加药、耗电少、高效快速、经济少渣的废水处理新技术，主要特点包括：具有一定的自动调节pH 与破络功能，简化了工艺过程，并破解Cu和Ni 的深度去除难题，提高了工艺的自适应能力和净化效果；降低了药剂成本和处理费用；降低了废水处理排渣量和二次污染；填料无疲劳、老化、板结等现象，长期运行稳定有技术保证；采用过滤方式处理，操作管理十分方便，便于自动化管理。

工程实践表明，该技术在印制电路板废水处理领域具有良好的发展前景，值得推广应用。