印刷線路板綜合廢水資源化利用方法
2023-10-10 17:18:19 2
專利名稱：印刷線路板綜合廢水資源化利用方法
技術領域：
本發明是環境工程領域工業廢水處理工程技術，尤其是應用於印刷線路板綜合廢 水處理與資源回收的先進工藝，屬於環境保護的技術領域。
背景技術：
近年來，隨著電子工業的迅猛發展，對印刷線路板(printed circuit board簡稱 為PCB)的需求大大增加，PCB的生產已成為電子行業的重要基礎產業。我國電子工業飛速 發展，PCB行業產值每年以20%左右增長，到2006年就以近130億美元的產值冠名全球第 一生產大國。PCB行業是用水大戶，同時也是產生廢水大戶，環境汙染嚴重。目前，印刷線路 板廠綜合廢水主要是經過簡單的混凝沉澱和生物接觸氧化處理後直接排放，這種工藝組合 在實際應用中佔地面積大，產泥量大，廢水也不能循環利用。因此，開展PCB綜合廢水資源化技術研發，實現水資源循環利用並回收廢水中的 銅離子，是實現可持續發展重要途徑，可節省大量水源，解決企業用水難問題；而且寶貴的 銅資源回收，能節省企業成本，減輕環境汙染，是保證PCB工業可持續發展的根本出路。運 用PCB綜合廢水資源化技術可以實現PCB綜合廢水的零排放，達到社會效益、環境效益、經 濟效益並舉的目的。
發明內容
技術問題本發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。技術方案本發明是深化印刷線路板綜合廢水常規預處理的技術，並在此基礎上 應用兩組工藝分別實現水資源回用和銅回收。印刷線路板綜合廢水經過PH調節池、混凝沉 澱、生物活性濾池、超濾、反滲透等工序後可實現水資源的回收利用，達到廢水的資源化。 PH調節和混凝階段因水質不同需要向廢水中分別投加適量的鹼或酸以及適量的混凝劑及 助凝劑。混凝沉澱單元主要是去除懸浮物並從水中分離銅離子。沉澱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組成)，砂濾有效地攔截懸浮顆粒物，活性炭同時 發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，沉澱池汙泥產量 大，沉澱產生的汙泥進入汙泥濃縮池、經氣動隔膜泵到貯泥罐再經過壓濾、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。 電解池實現酸和銅離子的回收，回收的酸可以循環利用於酸浸池，有效的減少了整套工藝 中酸的用量；回收的銅純度高，品質好可以再運用到線路板的生產工藝中。上述PCB綜合廢 水的處理方法，充分體現了資源化利用及循環經濟的理念，可作為我國解決資源短缺問題 的有益補充。本項技術發明由水資源回收(線路1)和金屬銅回收(線路2)共兩套並聯工藝組 成。其中水資源回收線路為PH調節池-混凝沉澱-生物活性濾池-超濾-反滲透工藝組 合，具體為
1)ρΗ調節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條件下實現最大量的沉澱，需要向源水中投加液鹼，調節到pH = 8左 右；2)混凝沉澱pH調節池的出水進入混凝池，根據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，沉澱池進行泥水分離，出水進入生物活性 濾池，汙泥進入汙泥濃縮池；3)生物活性濾池過濾生物活性濾池由底部填料承託層，均質石英填料和活性炭 填料組成，承託層、石英砂和活性炭的高度分別為300mm，350mm和650mm ；來自混凝沉澱的 出水，經生物活性濾池過濾後，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；5)反滲透截留水中的各種無機離子、膠體物質和大分子溶質，降低水的電導率， 保證出水水質滿足回用水要求；金屬銅回收線路為汙泥濃縮池底泥-壓濾-焙燒純化-粉碎-酸浸-電解工藝 組合，具體為1)汙泥濃縮池沉澱池底泥含水率很高，為減少汙泥體積需要將汙泥濃縮，濃縮 池上清液入生物活性濾池，進入線路1的處理系統；2)壓濾濃縮的的汙泥通過氣動隔離泵進入貯泥罐再進行壓濾，降低汙泥的含水 率，縮小存放體積；3)焙燒純化控制焙燒溫度為600°C，通過焙燒去除汙泥中的水分和有機物；4)酸浸將焙燒後汙泥的粉碎後溶解到硫酸中，每500g的銅泥需要IOL 6mol/L 的硫酸溶解，此時銅離子完全從汙泥中轉移到酸液中，為增加溶解速度，加熱至90°C ；5)電解過濾酸液後進行電解即可回收金屬銅和硫酸，回收的硫酸再次用於酸浸。有益效果本發明所涉及的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，實現了資源的回收利用，汙染物的零排放，其處理過程中無二次汙染，體現 了社會效益、環境效益、經濟效益的統一。
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調節PCB綜合廢水的pH —般在2 3之間，調節池設置自動在線控制pH裝 置和攪拌機，上調PH至8左右，保證銅離子的最佳混凝沉澱條件。2)混凝沉澱pH調節池出水通過泵打入高位水箱，經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，葉輪的轉數可根據水量和水質進行 調節，攪拌葉輪的轉數逐格減少，以利於絮凝體的形成。混凝池各格之間用設有過水孔的垂
4直隔牆導流，孔口位置採取上下交錯方式排列，易使水流分布均勻。混凝池出水直接進入斜 板沉澱池，泥進入汙泥濃縮池。3)生物活性濾池沉澱池出水進入生物活性濾池，生物活性濾池由底部填料承託 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。根據出水水質情況對濾池運用氣水聯合反衝洗的方式進行反衝洗。(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、膠體物質和細菌，去除率可達到9 9. 9 % ；透膜壓力小於0. 1 MP a，出水濁度 < 0. 2NTU, SDI < 3。在作為反滲透預處理時，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，如懸浮物、溶解性有機物、無機鹽、細菌、膠體、微 生物等。反滲透出水電導率小於100 μ S/cm，可滿足生產線用水水質要求。6)汙泥濃縮壓濾沉澱池底泥進入汙泥濃縮池，減低含水率，由氣動隔離泵打入 貯泥罐壓濾，壓濾後汙泥呈塊狀，含水率在65 %左右。濃縮和壓縮過程產生的上清液返回絮 凝池或直接進入生物活性濾池處理。7)焙燒純化壓濾後的汙泥在焙燒爐焙燒，控制焙燒溫度為600°C，焙燒後水分和 有機物可以燒失，此過程能耗低。8)酸浸焙燒後的汙泥經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，陰極為不鏽鋼 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)。
權利要求
1.一種印刷線路板綜合廢水資源化利用方法，其特徵在於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調節池-混凝沉澱_生物活性濾池_超 濾-反滲透工藝組合，具體為1)ρΗ調節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條件下實現最大量的沉澱，需要向源水中投加液鹼，調節到pH = 8左右；2)混凝沉澱pH調節池的出水進入混凝池，根據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，沉澱池進行泥水分離，出水進入生物活性濾 池，汙泥進入汙泥濃縮池；3)生物活性濾池過濾生物活性濾池由底部填料承託層，均質石英填料和活性炭填料 組成，承託層、石英砂和活性炭的高度分別為300mm，350mm和650mm ；來自混凝沉澱的出水， 經生物活性濾池過濾後，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；5)反滲透截留水中的各種無機離子、膠體物質和大分子溶質，降低水的電導率，保證 出水水質滿足回用水要求；金屬銅回收線路為汙泥濃縮池底泥_壓濾_焙燒純化_粉碎_酸浸-電解工藝組合， 具體為1)汙泥濃縮池沉澱池底泥含水率很高，為減少汙泥體積需要將汙泥濃縮，濃縮池上 清液入生物活性濾池，進入線路1的處理系統；2)壓濾濃縮的的汙泥通過氣動隔離泵進入貯泥罐再進行壓濾，降低汙泥的含水率， 縮小存放體積；3)焙燒純化控制焙燒溫度為600°C，通過焙燒去除汙泥中的水分和有機物；4)酸浸將焙燒後汙泥的粉碎後溶解到硫酸中，每500g的銅泥需要IOL6mol/L的硫酸溶解，此時銅離子完全從汙泥中轉移到酸液中，為增加溶解速度，加熱至 90 0C ；5)電解過濾酸液後進行電解即可回收金屬銅和硫酸，回收的硫酸再次用於酸浸。
2.根據權利要求1所述的印刷線路板綜合廢水資源化利用方法，其特徵在於水資源 回收線路中設立生物活性濾池取代了常規的砂濾池+生物活性炭濾池，生物活性濾池由承 託層、均質石英砂和活性炭組成，保證生物活性濾池同時實現過濾，吸附和降解功能。
3.根據權利要求1所述的印刷線路板綜合廢水資源化利用方法，其特徵在於金屬回 收線路中運用焙燒純化工藝，控制焙燒溫度為600°C，節省能耗；電解單元同時實現金屬銅 和硫酸溶液回收，回收的金屬銅用於線路板生產，回收的酸液回用於酸浸池。
全文摘要
印刷線路板綜合廢水資源化利用方法是應用於印刷線路板(PCB)企業產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pH調節池、絮凝池、沉澱池、生物活性濾池、超濾和反滲透工藝的預處理和深度處理後，出水水質可回用於生產線用水，生物活性濾池採用多層介質，取代常規的砂濾池和活性炭池串聯工藝，既可保證對於懸浮物的物理過濾效果，又具有生物降解有機物的功能。沉澱池分離出的泥進入汙泥濃縮池進行濃縮，濃縮後的泥經氣隔離泵進入貯泥罐、廂式壓濾機，壓濾後的汙泥體積降低，經過焙燒純化、粉碎、酸浸過程後，汙泥中的金屬銅離子完全轉移到酸溶液中。含銅酸液經過電解可以回收品質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 優先權日2010年9月26日
發明者呂錫武, 李金榮, 肖亞娟, 馬素梅 申請人:東南大學