專利名稱：印刷線路板綜合廢水資源化利用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是環(huán)境工程領(lǐng)域工業(yè)廢水處理工程技術(shù)，尤其是應(yīng)用于印刷線路板綜合廢 水處理與資源回收的先進工藝，屬于環(huán)境保護的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，隨著電子工業(yè)的迅猛發(fā)展，對印刷線路板(printed circuit board簡稱 為PCB)的需求大大增加，PCB的生產(chǎn)已成為電子行業(yè)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。我國電子工業(yè)飛速 發(fā)展，PCB行業(yè)產(chǎn)值每年以20%左右增長，到2006年就以近130億美元的產(chǎn)值冠名全球第 一生產(chǎn)大國。PCB行業(yè)是用水大戶，同時也是產(chǎn)生廢水大戶，環(huán)境污染嚴重。目前，印刷線路 板廠綜合廢水主要是經(jīng)過簡單的混凝沉淀和生物接觸氧化處理后直接排放，這種工藝組合 在實際應(yīng)用中占地面積大，產(chǎn)泥量大，廢水也不能循環(huán)利用。因此，開展PCB綜合廢水資源化技術(shù)研發(fā)，實現(xiàn)水資源循環(huán)利用并回收廢水中的 銅離子，是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展重要途徑，可節(jié)省大量水源，解決企業(yè)用水難問題；而且寶貴的 銅資源回收，能節(jié)省企業(yè)成本，減輕環(huán)境污染，是保證PCB工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的根本出路。運 用PCB綜合廢水資源化技術(shù)可以實現(xiàn)PCB綜合廢水的零排放，達到社會效益、環(huán)境效益、經(jīng) 濟效益并舉的目的。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一套滿足印刷線路板綜合廢水水資源回用和銅離 子回收的最大資源化的利用方法。技術(shù)方案本發(fā)明是深化印刷線路板綜合廢水常規(guī)預(yù)處理的技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上 應(yīng)用兩組工藝分別實現(xiàn)水資源回用和銅回收。印刷線路板綜合廢水經(jīng)過PH調(diào)節(jié)池、混凝沉 淀、生物活性濾池、超濾、反滲透等工序后可實現(xiàn)水資源的回收利用，達到廢水的資源化。 PH調(diào)節(jié)和混凝階段因水質(zhì)不同需要向廢水中分別投加適量的堿或酸以及適量的混凝劑及 助凝劑。混凝沉淀單元主要是去除懸浮物并從水中分離銅離子。沉淀池出水進入生物活性 濾池(由包括石英砂和活性炭的多層介質(zhì)組成)，砂濾有效地攔截懸浮顆粒物，活性炭同時 發(fā)揮吸附和降解的作用，降低有機物濃度。PCB綜合廢水中銅離子含量高，沉淀池污泥產(chǎn)量 大，沉淀產(chǎn)生的污泥進入污泥濃縮池、經(jīng)氣動隔膜泵到貯泥罐再經(jīng)過壓濾、焙燒純化、粉碎、 酸浸池、電解池等工序處理。酸浸過程需加入一定濃度硫酸，保證泥中的銅離子完全溶解。 電解池實現(xiàn)酸和銅離子的回收，回收的酸可以循環(huán)利用于酸浸池，有效的減少了整套工藝 中酸的用量；回收的銅純度高，品質(zhì)好可以再運用到線路板的生產(chǎn)工藝中。上述PCB綜合廢 水的處理方法，充分體現(xiàn)了資源化利用及循環(huán)經(jīng)濟的理念，可作為我國解決資源短缺問題 的有益補充。本項技術(shù)發(fā)明由水資源回收(線路1)和金屬銅回收(線路2)共兩套并聯(lián)工藝組 成。其中水資源回收線路為PH調(diào)節(jié)池-混凝沉淀-生物活性濾池-超濾-反滲透工藝組 合，具體為
1)ρΗ調(diào)節(jié)池印刷線路板綜合廢水主要呈強酸性，水中含有大量銅離子，為保證 銅離子能在最佳PH條件下實現(xiàn)最大量的沉淀，需要向源水中投加液堿，調(diào)節(jié)到pH = 8左 右；2)混凝沉淀pH調(diào)節(jié)池的出水進入混凝池，根據(jù)測試廢水中銅離子的含量確定混 凝劑和助凝劑的最佳投加量，運用自動投藥裝置投加，同時還需要控制絮凝池三格的機械 攪拌速度分別30. 0r/min,22. Or/min, 13. Or/min，沉淀池進行泥水分離，出水進入生物活性 濾池，污泥進入污泥濃縮池；3)生物活性濾池過濾生物活性濾池由底部填料承托層，均質(zhì)石英填料和活性炭 填料組成，承托層、石英砂和活性炭的高度分別為300mm，350mm和650mm ；來自混凝沉淀的 出水，經(jīng)生物活性濾池過濾后，出水進入超濾；4)超濾對生物活性濾池出水進行處理，截留水中膠體、顆粒和大分子有機物，保 證反滲透進水水質(zhì)；5)反滲透截留水中的各種無機離子、膠體物質(zhì)和大分子溶質(zhì)，降低水的電導(dǎo)率， 保證出水水質(zhì)滿足回用水要求；金屬銅回收線路為污泥濃縮池底泥-壓濾-焙燒純化-粉碎-酸浸-電解工藝 組合，具體為1)污泥濃縮池沉淀池底泥含水率很高，為減少污泥體積需要將污泥濃縮，濃縮 池上清液入生物活性濾池，進入線路1的處理系統(tǒng)；2)壓濾濃縮的的污泥通過氣動隔離泵進入貯泥罐再進行壓濾，降低污泥的含水 率，縮小存放體積；3)焙燒純化控制焙燒溫度為600°C，通過焙燒去除污泥中的水分和有機物；4)酸浸將焙燒后污泥的粉碎后溶解到硫酸中，每500g的銅泥需要IOL 6mol/L 的硫酸溶解，此時銅離子完全從污泥中轉(zhuǎn)移到酸液中，為增加溶解速度，加熱至90°C ；5)電解過濾酸液后進行電解即可回收金屬銅和硫酸，回收的硫酸再次用于酸浸。有益效果本發(fā)明所涉及的PCB綜合廢水的資源化利用方法體系完整，使PCB廢水 資源化、無害化，實現(xiàn)了資源的回收利用，污染物的零排放，其處理過程中無二次污染，體現(xiàn) 了社會效益、環(huán)境效益、經(jīng)濟效益的統(tǒng)一。


圖1為印刷線路板綜合廢水資源化利用工藝流程圖。
具體實施例方式1) pH調(diào)節(jié)PCB綜合廢水的pH —般在2 3之間，調(diào)節(jié)池設(shè)置自動在線控制pH裝 置和攪拌機，上調(diào)PH至8左右，保證銅離子的最佳混凝沉淀條件。2)混凝沉淀pH調(diào)節(jié)池出水通過泵打入高位水箱，經(jīng)高位水箱流入混凝池，在水 進入混凝池之前，混凝劑PAC和助凝劑PAM通過計量泵在混凝池前端的管道中加入，PAC和 PAM的濃度分別為5%和0. 1%。機械混凝池分為三格，葉輪的轉(zhuǎn)數(shù)可根據(jù)水量和水質(zhì)進行 調(diào)節(jié)，攪拌葉輪的轉(zhuǎn)數(shù)逐格減少，以利于絮凝體的形成。混凝池各格之間用設(shè)有過水孔的垂
4直隔墻導(dǎo)流，孔口位置采取上下交錯方式排列，易使水流分布均勻?；炷爻鏊苯舆M入斜 板沉淀池，泥進入污泥濃縮池。3)生物活性濾池沉淀池出水進入生物活性濾池，生物活性濾池由底部填料承托 層，石英砂填料和活性炭填料組成。生物活性濾池運用自然掛膜，空床停留時間為15min左 右。根據(jù)出水水質(zhì)情況對濾池運用氣水聯(lián)合反沖洗的方式進行反沖洗。(4)超濾生物活性濾池出水進入超濾單元。超濾膜孔孔徑0.005-0. 1，可以去 除水中微粒、膠體物質(zhì)和細菌，去除率可達到9 9. 9 % ；透膜壓力小于0. 1 MP a，出水濁度 < 0. 2NTU, SDI < 3。在作為反滲透預(yù)處理時，運行壓力為0. 1-0. 2MPa。5)反滲透超濾出水進入反滲透單元，反滲透膜孔徑在10埃左右，操作壓力為 Ι-lOMPa，它能去除水中的絕大部分物質(zhì)，如懸浮物、溶解性有機物、無機鹽、細菌、膠體、微 生物等。反滲透出水電導(dǎo)率小于100 μ S/cm，可滿足生產(chǎn)線用水水質(zhì)要求。6)污泥濃縮壓濾沉淀池底泥進入污泥濃縮池，減低含水率，由氣動隔離泵打入 貯泥罐壓濾，壓濾后污泥呈塊狀，含水率在65 %左右。濃縮和壓縮過程產(chǎn)生的上清液返回絮 凝池或直接進入生物活性濾池處理。7)焙燒純化壓濾后的污泥在焙燒爐焙燒，控制焙燒溫度為600°C，焙燒后水分和 有機物可以燒失，此過程能耗低。8)酸浸焙燒后的污泥經(jīng)粉碎機粉碎成粉末狀再溶解到6mol/L硫酸中，此過程可 以加熱至90°C，加速溶解過程，使銅離子完全轉(zhuǎn)移到酸溶液中。9)電解過濾酸溶液，除去少量殘渣。電解池陽極為石墨電極板，陰極為不銹鋼 板，電解池配有攪拌器，金屬銅直接在陰極析出，殘留液主要成分為硫酸可以回用到步驟 9)。
權(quán)利要求
1.一種印刷線路板綜合廢水資源化利用方法，其特征在于該方法包括水資源回收線 路和金屬銅回收線路，其中水資源回收線路為pH調(diào)節(jié)池-混凝沉淀_生物活性濾池_超 濾-反滲透工藝組合，具體為1)ρΗ調(diào)節(jié)池印刷線路板綜合廢水主要呈強酸性，水中含有大量銅離子，為保證銅離 子能在最佳PH條件下實現(xiàn)最大量的沉淀，需要向源水中投加液堿，調(diào)節(jié)到pH = 8左右；2)混凝沉淀pH調(diào)節(jié)池的出水進入混凝池，根據(jù)測試廢水中銅離子的含量確定混凝劑 和助凝劑的最佳投加量，運用自動投藥裝置投加，同時還需要控制絮凝池三格的機械攪拌 速度分別30. 0r/min,22. Or/min, 13. Or/min，沉淀池進行泥水分離，出水進入生物活性濾 池，污泥進入污泥濃縮池；3)生物活性濾池過濾生物活性濾池由底部填料承托層，均質(zhì)石英填料和活性炭填料 組成，承托層、石英砂和活性炭的高度分別為300mm，350mm和650mm ；來自混凝沉淀的出水， 經(jīng)生物活性濾池過濾后，出水進入超濾；4)超濾對生物活性濾池出水進行處理，截留水中膠體、顆粒和大分子有機物，保證反 滲透進水水質(zhì)；5)反滲透截留水中的各種無機離子、膠體物質(zhì)和大分子溶質(zhì)，降低水的電導(dǎo)率，保證 出水水質(zhì)滿足回用水要求；金屬銅回收線路為污泥濃縮池底泥_壓濾_焙燒純化_粉碎_酸浸-電解工藝組合， 具體為1)污泥濃縮池沉淀池底泥含水率很高，為減少污泥體積需要將污泥濃縮，濃縮池上 清液入生物活性濾池，進入線路1的處理系統(tǒng)；2)壓濾濃縮的的污泥通過氣動隔離泵進入貯泥罐再進行壓濾，降低污泥的含水率， 縮小存放體積；3)焙燒純化控制焙燒溫度為600°C，通過焙燒去除污泥中的水分和有機物；4)酸浸將焙燒后污泥的粉碎后溶解到硫酸中，每500g的銅泥需要IOL6mol/L的硫酸溶解，此時銅離子完全從污泥中轉(zhuǎn)移到酸液中，為增加溶解速度，加熱至 90 0C ；5)電解過濾酸液后進行電解即可回收金屬銅和硫酸，回收的硫酸再次用于酸浸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的印刷線路板綜合廢水資源化利用方法，其特征在于水資源 回收線路中設(shè)立生物活性濾池取代了常規(guī)的砂濾池+生物活性炭濾池，生物活性濾池由承 托層、均質(zhì)石英砂和活性炭組成，保證生物活性濾池同時實現(xiàn)過濾，吸附和降解功能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的印刷線路板綜合廢水資源化利用方法，其特征在于金屬回 收線路中運用焙燒純化工藝，控制焙燒溫度為600°C，節(jié)省能耗；電解單元同時實現(xiàn)金屬銅 和硫酸溶液回收，回收的金屬銅用于線路板生產(chǎn)，回收的酸液回用于酸浸池。
全文摘要
印刷線路板綜合廢水資源化利用方法是應(yīng)用于印刷線路板(PCB)企業(yè)產(chǎn)生的線路板綜合廢水處理與資源回收的一套完整的工藝體系。PCB綜合廢水經(jīng)pH調(diào)節(jié)池、絮凝池、沉淀池、生物活性濾池、超濾和反滲透工藝的預(yù)處理和深度處理后，出水水質(zhì)可回用于生產(chǎn)線用水，生物活性濾池采用多層介質(zhì)，取代常規(guī)的砂濾池和活性炭池串聯(lián)工藝，既可保證對于懸浮物的物理過濾效果，又具有生物降解有機物的功能。沉淀池分離出的泥進入污泥濃縮池進行濃縮，濃縮后的泥經(jīng)氣隔離泵進入貯泥罐、廂式壓濾機，壓濾后的污泥體積降低，經(jīng)過焙燒純化、粉碎、酸浸過程后，污泥中的金屬銅離子完全轉(zhuǎn)移到酸溶液中。含銅酸液經(jīng)過電解可以回收品質(zhì)較好的金屬銅和硫酸溶液。
文檔編號C02F9/14GK102120668SQ201010291780
公開日2011年7月13日 申請日期2010年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月26日
發(fā)明者呂錫武, 李金榮, 肖亞娟, 馬素梅 申請人:東南大學(xué)