1000t线路板废水处理工程设计方案.docx
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1000t线路板废水处理工程设计方案
1000t/d线路板废水处理工程设计
1概述
1.1处理废水类型及流量
本次工程设计是线路板废水1000t/d,即设计流量为41.7t/h〔按24小时计算。
线路板废水和其他废水比较起来,线路板废水中含铜离子浓度较高,及含铜络合物存在,废水种类复杂,pH变化大,废水达标处理有一定的难度。
1.2设计进水水质
根据设计要求,设计排放污水的进水水质如下表：
表1.1废水类别及进水水质〔mg/L,pH除外
有机废水
含络合物的废水
CODcr
SS
CODCr
Cu
1800
900
300
50
含铜离子废水
含氰化物废水
CODCr
Cu2+
CODCr
CN
300
80
250
100-200
PH
3～12
1.3设计出水水质
根据省《污染物排放限值》〔DB44/26-2001中第二时段一级标准,设计排放污水的水质应达到如下指标：
表1.2出水水质〔mg/L,pH除外
Cu2+
CN
CODcr
PH
SS
0.5
0.3
90
6～9
20
1.4设计依据
1.《水污染物排放标准》DB44/26-2001
2.《室外排水设计规》GBJ14-87
3.《工业污水处理工程设计规定》DBJ08-71-98
4.《泵站设计规》
5.《水污染控制工程<下册>》
6.《三废处理工程技术手册》
7.《中华人民国环境保护法》
1.5设计畴
某线路板生产厂废水处理系统工程的处理方案,设计围如下所示：
1.本工程设计围为厂区电路板生产废水,不包括雨水及厂区生活污水。
2.本工程设计包括污水处理工艺、总图、给排水、电气控制、土建、机械设备、仪表、分析化学等专业。
3.本工程设计为污水处理站,自调节池至界区排放口计止,包括污水处理和污泥处理。
4.本工程所需的电源、自来水管,均需建设方按设计要求送至污水处理站界区。
1.6设计原则
1.设计方案严格执行有关方面环境保护和工程建设的规定,保证出水达到并优于
省地方第二时段的一级标准。
2.采用经济合理的处理工艺,保证处理效果,并节省投资和运行管理费用。
3.设备选型兼顾通用性和先进性,处理稳定可靠、效率高、管理方便,维修、维
护工作量少,价格适中。
4.整个工程布局应合理、规,与厂区协调一致。
5.尽量采用占地面积少的工艺和设备,平面布置要紧凑合理。
6.工作设计完成后,力争达到社会效益、经济效益和环境效益的统一。
2处理工艺的设计
2.1线路板废水的来源及水质特性
2.1.1线路板废水的来源
1、线路板分为单面板、双面板、多面板,生产工艺流程如下：
<1>单面板：
开料→打磨→印线路→蚀刻→洗油墨板→钻孔→印字→烘干。
<2>双面板：
原板→材料切断→材料整面<钻孔>→化学处理<镀铜>→贴干膜→曝光→碱性显影→蚀刻→碱性剥离→干燥→整面→Coverlavfilm贴合→Coverlay临时压著→热压→表面处理<电镀>→外形加工<钻孔>→加工防锈处理→检查→捆包、出货。
<3>多层板制作流程：
发料→裁切→层线路制作<经测试、修补后>→黑化→烘烤→压合→烘烤→裁切→铣钻靶→半捞一钻孔→PTH→电镀一次铜→外层线路制作→电镀二次铜→剥膜蚀刻,剥锡铅→L／Q防焊→文字印刷→喷锡→成捞→成品清洗→测试→成检→包装→出货。
层线路制作工序：
前处理→压膜D／F,涂饰L／D→曝光→显影→蚀刻→黑化。
2、线路板几种工艺生产使用的主要原料有：
<1>化学沉铜工艺:
氢氧化钠、碳酸钠、表面活性剂、硫酸、双氧水、盐酸、氯化亚锡、锡酸钠、氯化钯、硫酸铜、甲醛、EDTA。
<2>电镀<镀铜／镍／锡>工艺:
酸性除油剂、硫酸、硫酸铜、硫酸镍、氯化镍、硼酸、硫酸亚锡。
<3>蚀刻工艺:
氢氧化钠、氯化氨、氨水[1]。
线路板废水的水质特性
1、刷磨工序：
下料、钻孔后的刷磨工序产生清洗废水,废水中含重金属离子等。
2、微蚀<过硫酸铵一硫酸>工序：
废水中主要含Cu2+及NH4+。
在酸性条件下,废水中的Cu2+与NH4+无法生成络合物,但在碱性条件下,可形成络合物。
3、化学沉铜工序：
废水主要含有络合剂EDTA与Cu2+。
其中,Cu2+与络合剂形成极稳定的络合物,采用常规的中和沉淀法无法去除Cu2+。
4、碱性蚀刻工序：
废水中主要含Cu2+及NH3·H2O,当NH4+含量较高以及在碱性条件下,Cu2+与NH4+可形成铜氨络合物,无法用中和沉淀的方法来处理废水中的铜。
5、线路制作、防焊工序：
线路制作、防焊工序产生去墨废水、显影废水等,废水中含有机物。
6、其他工序：
对于酸性去油、碱性去油、清洗等工序,也排放一定废水,废水中含重金属离子[2]。
线路板废水和其他废水比较起来,线路板废水中含铜离子浓度较高,及含铜络合物〔EDTA铜络离子或者铜氨络离子存在,如果单纯靠中和沉淀法是难以做到达标的。
比较有效的办法是先将络合铜破解〔即还原反应,将铜离子分离成游离状离子,然后进入中和池里,当中投加碱或石灰乳,生成氢氧化铜这一难溶解物；另外延长沉淀时间对铜离子的去除更加有帮助。
最后出水进行深度处理,采用砂滤、活性炭吸附系统,目的是为了防止出水CODCr及铜离子浓度过高而备用的,同时也使该处理工艺更加完整,处理效果更好。
处理方法上我们采用化学沉淀法处理,工艺上配备国际先进的PH自控投药系统,使加药方式自动化,以确保废水经治理后实现达标排放。
另外,考虑到油墨废水CODCr较高,直接流入后级处理系统对该处理系统冲击较大,故考虑油墨废水先进行预处理,调整PH值及沉淀大量有机物后进入总调节池；重金属废水也要进行预处理,调整PH值,并加絮凝剂进行处理后进入总调节池。
2.2线路板废水处理国外研究状况
线路板废水处理方法有化学法〔化学沉淀法、离子交换法、电解法等、物理法〔各种滗析法、过滤法、电渗析、反渗透等,化学法是将废水中的污染物质转化成易分离的物态〔固态或气态,物理法是将废水中的污染物富集起来或将易分离的物态从废水中分离出来,使废水达到排放标准。
国外采用的方法有以下几种：
〔1滗析法
滗析法实际上是过滤法,是物理法的一种。
去毛刺机排出的含有铜屑的冲洗水,经过滗析器处理,可过滤除去铜屑。
经滗析器过滤的出水可回用毛刺机的清洗水。
〔2化学法
化学法包括氧化还原法和化学沉淀法。
氧化还原法是利用氧化剂或还原剂将有害物质转化为无害物质或易沉淀、析出的物质。
线路板中的含氰废水和含铬废水常采用氧化还原法,详见后面说明。
化学沉淀法是选用一种或几种化学药剂使有害物质转化为易分离的沉淀物或析出物。
线路板废水处理选用的化学药剂有多种,如NaOH、CaO、Ca2、Na2S、CaS、Na2CO3、PFS、PAC、PAM、FeSO4、FeCl3、ISX等,沉淀剂能把重金属离子转化成沉淀物,然后通过斜板沉淀池、砂滤器、PE过滤器、压滤机等,使固液分离。
〔3化学沉淀——离子交换法
化学沉淀处理高浓度线路板废水一步达到排放标准是比较困难,常和离子交换法结合使用。
先用化学沉淀法,处理高浓度的线路板废水,使其重金属离子的含量降低到5mg·L-1左右,再用离子交换法,把重金属离子降低到排放标准。
〔4电解——离子交换法
电解法处理高浓度线路板废水可降低重金属离子的含量,其目的同化学沉淀法一样。
但电解法不足之处是：
只对高浓度的重金属离子处理有效,浓度降低,电流明显下降,效率明显减弱；耗电量大,推广较困难；电解法只能处理单一金属。
电解——离子交换法就是镀铜、蚀刻废液,对于其它废水,还要用其它方法处理。
〔5化学法——膜过滤法
线路板企业的废水通过化学预处理,使有害物质沉淀出可过滤的颗粒〔直径＞0.1μ,再经膜过滤装置过滤,就能达到排放标准。
〔6气态凝聚——电过滤法
气态凝聚——电过滤法是美国在80年代开发出来的一种不加化学药剂的新颖废水处理法,属于一种物理方法来处理印制电路板废水。
包括三个部分,第一部分是离子化气体发生器,空气被吸入该发生器,能过离子化磁场改变其化学结构,变成高度活化的磁性氧离子和氮离子,用射流装置把这种气体引入废水中,使废水中的金属离子、有机物等有害物质氧化并聚集成团,易于过滤除去；第二部分是电解质过滤器,过滤除去第一部产生的聚团物质；第三部分是高速紫外线照射装置,紫外线射入水中可氧化有机物和化学络合剂,降低CODcr和BOD5。
目前,已开发出成套一体化设备可直接应用[3]。
2.3线路板废水处理方案比较
2.3.1离子交换法处理线路板废水
根据废水中含有Cu2＋、NH4－N、SS及酸等多种污染物的特点,选用离子交换法处理该厂废水,废水处理工艺流程见图2.1。
图2.1离子交换法工艺流程图
用离子交换法处理印刷线路板生产废水,要求水质比较清澈,重金属浓度低的废水,因此废水预处理要求高,运行费用较高,但处理效果好,不产生二次污染,而且可以从再生废液中回收铜,是处理线路板废水的理想工艺,有较高的经济价值,适合小型线路板厂废水的处理。
但是鉴于本毕业设计的线路板废水处理量较大,故采用此法不适宜。
2.3.2气浮法处理线路板废水
气浮法处理工艺的流程图见图2.2。
图2.2气浮法工艺流程图
处理原理<1>络合铜废液主要是化学镀铜废液,加入Na2S破坏铜络合物,使Cu2+形成CuS沉淀去除。
除Cu后含COD的出水再做后续处理。
<2>含COD物质的去除采用化学方法和次氯酸钠氧化二级处理。
高COD废液主要含碱性干膜,用浓H2SO4调节pH≤2,使干膜固体凝聚,经沉淀分离后,并入低COD废液,再用次氯酸钠氧化处理,去除COD物质后做去除重金属处理。
<3>当有含氟废水时,在超过110℃高温下使氟硼酸离解生成HF,再加石灰生成CaF2沉淀分离,除氟后进行后续处理。
<4>重金属离子废水中主要有Cu2+、Mn2+、Sn2+,调节pH在10.5左右使之生成沉淀,再加混凝剂后进入气浮分离,出水进行粗滤,滤液调节pH值后直接排放。
若重金属离子仍然超标,则再经精滤后进入吸附处理,然后排放。
吸附材料为OT石。
<5>酸碱性清洗水的处理是先调节pH≥6,再加混凝剂进行气浮处理。
<6>污泥处理：
在各类废水处理过程中产生的沉淀污泥、气浮污泥进入污泥浓缩池,浓缩后污泥经压渣机过滤,滤液返回重金属废水储池,滤渣泥饼含水量为70%,泥饼量约为2m3/d,运往指定地点进行掩埋。
气浮法废水处理工艺效果显著,是处理大型线路板厂废水不错的方法。
但是由于气浮法废水处理工艺只能去除溶解性悬浮物,不能处理废水中的重金属,需增加物化沉淀处理工艺来去除废水中的重金属,因此处理流程比较复杂,所用设备较多,占地较大,药物投放量较多,运行成本较高,不适合本设计的水质水量要求,故本设计不采用此工艺。
分类处理的物化沉淀法处理线路板废水
采用分质、分类处理的方法,含重金属铜离子为主的废水以物化沉淀为主的工艺,含有机物为主的显影废水与生活污水采用生化方法处理,具体的工艺流程见图2.3。
图2.3分类处理工艺流程图
工艺流程特点说明
<1>含重金属离子的废水采用凝聚共沉淀处理。
加入Fe23和NaOH,可形成Fe3沉淀。
Fe3拥有巨大的吸附表面,能够吸附废水中的各种金属离子与之发生共沉淀。
<2>铜氨废水、沉铜络合废水中主要污染物是铜的络合物,用一般方法难以去除。
但Na2S在碱性条件下,能与重金属形成比其络合物更稳定的沉淀物CuS,从而达到去除重金属铜的目的。
<3>脱墨废水,碱性很强,加酸酸化后,形成油墨浮渣,过滤后干渣外运,滤液含有机物,排入有机废水调节池。
<4>为了提高物化处理效果,各分质废水分别进入了絮凝反应池,再进行混凝沉淀处理,确保废水达标排放。
<5>由于本工程脱墨显影废水等含有
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