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电镀废水综合处理与回用案例参考

发表时间:2015-07-15 11:13
随着手机、笔记本电脑等电子产品的需求越来越大,作为其必要元件的柔性电路板(FPC)也发展迅猛。某从事FPC生产的公司,其生产过程会产生大量废水,故决定对其进行分类预处理+综合处理工艺,采用超滤和反渗透双膜系统对部分处理水进行回用。工程于2013年调试运行。要求废水处理后出水水质达到重金属执行 GB8978-1996表4中一级标准,回
用水水质满足厂方生产要求,并优于自来水水质。


 
1 废水水质水量
FPC 生产工艺复杂,包括表面处理、电镀、酸洗、碱洗、水洗、剥膜、显影、丝印、蚀刻等多个环节,每个环节均会产生一定量废水,生产废水总量为 2 500m3/d,废水成分复杂,主要包括铜、镍等重金属离子、氰化物和有机物等,混合处理难度大,需采用多种方法相结合,分质处理,才能达到最佳处理效果。
生产废水根据其水质特点可分6类收集,具体水质水量见表 1。



2 处理工艺及主要构筑物
根据该厂生产废水的特点及水质水量情况,对不同种类预处理废水进行组合并综合处理。含铜、含镍废水分别预处理后混合进行综合处理;含氰废水排放量少,每天处理 6 h,预处理后与综合废水一起混合处理;酸废液根据厂方要求调节有机废水pH,有机废水单独处理;各废水处理后均排入中和池进行pH 的调节,最后于清水池中达标排放。对部分清水池出水进行回用处理,包括 2 部分:1)直接从清水池用泵抽取200m3作为厕所冲洗水、绿化用水等;2)从清水池用泵抽取800 m3,利用超滤和反渗透双膜系统处理后回用到生产线。厂方对回用的水质指标为:pH=7~8,COD≤30 mg/L,电导率≤100μS/cm。
 
2.1 含铜、含镍废水
含铜、含镍废水处理工艺流程见图1。



含铜废水包括络合铜废水(Cu(NH3)42+、Cu-EDTA等) 和非络合铜废水,主要来自孔金属化(化学沉铜)、蚀刻、电镀、各生产环节的清洗程序及废液排放,络合铜废水的处理是关键,采用硫化钠(Na2S)破络法。含铜废水经水质水量调节后进入破络池,控制pH 为 9~10,S2- 可与 Cu2+ 形成非常稳定的黑色 CuS沉淀,实现络合铜和非络合铜的全部去除,并投加聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)促进 CuS 迅速沉淀。Na2S 难以实现自动控制,运行时需严格控制Na2S 投加量,防止出现沉淀、出水较黑的现象。
破络池长、宽、高分别为2、2.3、2m,停留时间为15 min,有效容积 8 m3,钢结构 + 纤维增强复合塑料(FRP)防腐结构,配有1套氧化还原电位(ORP)控制器、1 台加药泵和 1 台搅拌机。斜管沉淀池 2 座,长、宽、高分别为4、5、3.5m,表面负荷0.75m3/(m3·h),
钢结构 +FRP防腐结构。
含镍废水由生产线排入调节池,由泵抽入pH调节池调节pH至约10,利于Ni2+与OH-生成Ni(OH)2,投加 PAC 和 PAM 促进 Ni(OH)2污泥沉降,并采用机械搅拌机使污染物与药剂充分接触加快反应速度,形成较大的重金属絮体,泥水混合液进入斜管沉淀池进行泥水分离。混凝池、絮凝池各1座,长、宽、高均为0.7、0.5、1.2m,停留时间20min,有效容积0.35 m3,钢结构 +FRP防腐结构,配有 1 台加药泵和 1 台搅拌机。斜管沉淀池1座,长、宽、高分别为1、1.5、3.5m,表面负荷 0.66 m3/(m3·h),钢结构+FRP防腐结构。
预处理后的含铜、含镍废水在中间水池混合,由泵提升至石英砂过滤池去除水中残留的较大颗粒沉淀物,进一步提升出水水质。石英砂过滤出水进入活性炭过滤池去除残留的小颗粒的沉淀物质,活性炭截留作用可去除一部分悬浮态有机物。活性炭过滤池出水进入阳离子交换器,进一步去除水中残留的金属离子,最后出水进入中和池,与其它废水一起调节pH后进入清水池后达标排放。
石英砂过滤池、活性炭过滤池各1座,直径、高均为2.2、2.6m,A3碳钢+FRP防腐结构,运行流速均为10m/h,分别填充 7.9m3 的石英砂和活性炭。中间水池长、宽、高均为2.7、2.7、3.8m,停留时间0.8h,有效容积25 m3,钢砼结构,配有 3 台反冲洗泵(2 用 1 备),qV=37.4m3/h,H=46.5m,功率 11kW,定期对石英砂过滤池和活性炭过滤池进行反冲洗,反冲洗强度14L/(m2·s)。离子交换器2座(并联使用),直径、高分别为1.5、2.1m,
FRP 材质,运行流速均为 10 m/h,填充 4.95 m3 的阳离子树脂,配2套再生系统。
 
2.2 综合、含氰废水
综合废水和含氰废水处理工艺流程见图2。



含氰废水主要来自电镀工艺,处理方法主要有碱性氯化法、双氧水法、Fenton试剂法等高级氧化法、沉淀法和离子交换法等。本工程采用碱性氯化法。含氰废水经过水质水量调节后,用泵提升至氧化还原池1,加入NaOH调节废水的pH至10~11,加入NaClO把CN-氧化成CNO-,控制CN-与NaClO的摩尔比为1:2.85,ORP 为 300~350mV,反应时间 0.5h。出水进入氧化还原池2,加酸调节pH至6.5~7,加入NaClO,将CNO-连同第1阶段氧化反应后残留的氯化物一起氧化成无毒的CO2和N2,控制CN-与NaClO的摩尔比为1:3.42,ORP为650mV,反应时间0.5h。
氧化还原池 1 和 2 长、宽、高分别为 0.7、1.05、2m,分 2 格,钢结构 +FRP 防腐结构,每格有效容积0.6 m3,配有 pH 和 ORP 控制器,并带有加药泵和搅拌机。
含氰废水预处理后与综合废水一同进行深度处理,综合废水主要包括一般水洗水、酸洗碱洗废水、电路板一般水洗水、车间冲洗水、废气塔喷淋水等,此股废水主要是酸度需要调节,但可能也会含有部分金属离子,仍需对金属离子进行去除,调节池出水用泵抽入pH调节池,加NaOH调节废水pH至9,金属离子与OH-形成沉淀,随后加入PAC和PAM使形成大的矾花,出水经斜管沉淀池后进入中和池,达标排放。
2.3 有机废水、酸废液
有机废水主要来自显影、剥膜、丝印等工艺,是含有大量油墨的碱性高含量有机废水,其工艺流程见图3。



有机废水中含有生产遗留较多油墨废水,其经水质水量调节后,由隔膜泵抽入酸化隔油池,去除油墨。因在一定温度和pH条件下,油墨会呈凝固态析出并上浮漂于水面。所以在酸化隔油池投加生产产生的酸废液以及 H2SO4调节 pH 至 2~3,通过压缩空气搅拌,破坏油墨的键链而脱稳,产生絮状凝固析出。静止后由于油墨的密度较轻会浮到水面,通过刮渣装置将悬浮的油墨清除,而出水进入中间水池由隔膜泵抽入袋式过滤器,进一步去除废水中的油墨残渣。调节pH为9后,通过混凝、絮凝反应去除水中的金属离子,出水经斜管沉淀池进行泥水分离,污泥排入污泥浓缩池,出水进入中和池,达标排放。
酸化隔油池长、宽、高分别为 1.5、3.5、2.5 m,停留时间 1.5 h,有效容积 12 m3,钢结构 +FRP 防腐结构,配有 1套 pH控制器,2台加药泵和空气搅拌系统。袋式过滤器 2 座,1 用 1 备,直径 0.168 m,聚丙烯(PP)材质。
 
2.4 回用水处理
废水回用工艺流程见图4。
 


清水池中的水由泵抽入石英砂过滤器进行预处理,可部分去除废水中残留悬浮物、胶体微粒和有机物,保证超滤膜的稳定运行,提高超滤膜通量。石英砂过滤器 2 座,1 用 1 备,直径、高分别为 2.4、3 m,A3 碳钢 +FRP 防腐结构,设计滤速为 10 m/h,滤料为精制石英砂滤料,填充高度1.0m。
过滤出水进入超滤系统,主要包括保安过滤器和超滤装置。保安过滤器为超滤装置的保护装置,进一步去除废水中的悬浮物等,减少堵塞或者损坏超滤膜,共2台,1用1备,由5μm的微滤滤芯构成,SS304 材质。超滤膜 1 套,采用 AQU-200-H-100K 型号的改性 PVC 材质中空纤维膜,共 40 支,膜面积25.5 m2/ 支,设计处理水体积流量 55 m3/h,设计通量54 L/(m2·h)。AQU-200-H-100K 型超滤膜有一定的防腐性,膜面积大,保证了系统的稳定性,单位膜面积的价格相对其他大型膜组件较低。
超滤处理后的水作为反渗透的进水,其污染指数(SDI)≤3,浊度≤0.2NTU,完全达到反渗透膜对进水水质的要求。出水经过保安过滤器,投加还原剂亚硫酸氢钠降低水中游离氯对 RO 膜的损害,同时加入阻垢剂防止 RO 浓水侧产生结垢,并用高压泵泵入RO膜,RO膜采用EPSA2-8040型膜组件,芳香族聚酰胺复合材质,在相同的产水量下,它的运行压力比传统低压反渗透膜运行压力低25%~40%,具有高产水量、高脱盐率(大于99%)的特征,成本大大降低。RO膜处理能力55m3/h,产水能力33m3/h,RO浓水回到原有废水处理设施进行处理,设计水温25℃,配有高低压保护器。
 
3 工程运行效果及费用
该废水处理及回用工程自完工后调试投入运行以来,设施运转正常,处理效果良好,总出水 pH 为6.85~7.92,COD 为 43~110 mg/L,总镍、总铜、总氰化物的质量浓度分别为 0.032~0.18、0.09~0.25、0.04~0.12 mg/L。水质稳定,达到重金属执行 GB 8978-1996中表 4 中一级标准,回用水满足厂方生产要求,并优于自来水水质。
运行费用:电费,按 0.9 元 /kWh 计,1 597 元 /d;人工费,按 3 人计,月工资 2 500 元计,250 元 /d;NaOH、H2SO4、PAC、PAM、NaClO、Na2S、还原剂、阻垢剂等药剂费,计 3 667 元 /d;3 项费用合计 5 514元/d,折单价为2.21 元/m3。
 
4
采用分类预处理+综合处理的工艺,工程经调试后投入正式生产,运行稳定,出水水质满足重金属执行 GB8978-1996 中表 4 中一级标准,回用水水质满足厂方生产要求,并优于自来水水质,证明了该工艺的可行性。处理费用为 2.21 元 /m3,处理费用较低,具有一定的经济效能,可以为同行业或类似水质废水的处理提供一定参考。
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