1、引言

1.1 問題的提出

在印制電路板（PCB）生產(chǎn)中，內(nèi)、外層蝕刻線、顯影線、去膜線等顯影、去膜工段，會產(chǎn)生一定量的高CODCr（化學需氧量，Chemical Oxygen Demand）堿性有機廢水，通常稱為油墨廢水。油墨的成份主要是由樹脂、填料、顏料、助劑和溶劑等組成，其主要成分樹脂是大分子有機物，呈弱酸性，能與堿性的顯影液Na2CO3、去膜液NaOH發(fā)生反應從而溶解到顯影液和去膜液中，產(chǎn)生油墨廢水。溶解在廢水中的大量有機物是導致油墨廢水CODCr高的主要原因，其CODCr可高達10000mg/L以上。由于此類廢水水量較大，作為危險廢物委托有資質(zhì)的公司處理成本較高，大部分線路板企業(yè)都是排入廢水處理系統(tǒng)自行處理，雖然其水量只占總水量的約5%，但其CODCr總量占總體廢水CODCr總量的60%以上。因此，此類廢水CODCr處理效果的好壞，對于整體廢水CODCr達標至關重要。

1.2 行業(yè)處理工藝現(xiàn)狀

行業(yè)內(nèi)處理油墨廢水，常規(guī)工藝主要采用酸析+氣浮的組合工藝。一方面，該工藝對于CODCr的去除率有限，且處理后廢水進入后端系統(tǒng)處理難度較大，對于廢水CODCr排放限值低的企業(yè)來說，可能有超標的風險；另一方面，采用該工藝存在操作人員勞動強度大、設備腐蝕快等問題。

2、處理工藝流程

2.1 常規(guī)工藝流程的弊端

由于油墨中有機物在酸性條件下，可從油墨廢水中析出，常規(guī)的油墨廢水采用酸析的工藝處理，即利用油墨在酸性條件下以固體形式從廢水中析出的特點，將油墨廢水pH值調(diào)節(jié)至2~3，使大部分油墨以浮渣或沉淀物的形式從廢水中析出，再將清液與析出固體分離，沉淀池清液再進入有機廢水。經(jīng)過預處理后，進入生化系統(tǒng)深度處理，進一步降低廢水CODCr，從而實現(xiàn)CODCr達標。

常規(guī)處理工藝流程（如圖1）。

該工藝存在以下問題：

（1）CODCr去除率約70%，沉淀池出水CODCr約3000mg/L，且BOD5/CODCr<0.2，可生化性差。而通常有機廢水CODCr為300~600mg/L，如此高CODCr、可生化性差的廢水進入有機廢水，會對有機廢水造成較大波動，且給后續(xù)生化系統(tǒng)帶來不小降解壓力。

注：BOD：生化需氧量，表示用好氧微生物氧化污水中的還原性物質(zhì)，所消耗的氧氣量，用以間接衡量水中有機污染物的含量；BOD5：5天生化需氧量，因微生物氧化過程極其緩慢，在實驗室中，測定生化需氧量規(guī)定5天消耗的氧氣量，作為衡量標準。

BOD5/CODCr：該參數(shù)通常用來衡量污水的可生物降解性，對于低濃度有機廢水，一般認為BOD5/CODCr大于0.3為可生化性良好。

（2）沉淀池浮渣需頻繁清理，主要采用刮渣機或人工清理，由于廢水酸性較強，對設備腐蝕較大，刮渣配套設備故障率高，若采用人工清理方式，工作量和勞動強度較大。

（3）沉淀池底部污泥容易板結，堵塞管道或無法正常排泥，需停機人工清理沉淀池底部板結的泥渣，不僅影響系統(tǒng)正常運行，而且清理工作量大。

2.2 改進后工藝流程的特點

通過研究各種水處理工藝，結合線路板油墨廢水水質(zhì)成分分析，確定一種穩(wěn)定、具有效的處理工藝，其工藝流程（如圖2）。

該工藝為深南電路股份有限公司一項實用新型專利（專利證號：ZL201020145459.8），有以下特點：

（1）CODCr去除率可達80%以上，出水CODCr可降低至2000mg/L以下。

（2）出水BOD5/CODCr值可提高至0.3以上，可生化性提高，為后續(xù)生化系統(tǒng)降解CODCr奠定基礎。

（3）污泥沉淀到底部，無浮渣，且底部污泥不會板結。

（4）由于鐵鹽混凝劑的絮凝作用，污泥沉降速度較常規(guī)工藝快，沉淀池設計負荷可比常規(guī)工藝高，節(jié)約土建成本。

3、工藝原理

3.1 反應階段混凝、絮凝工藝的作用

常規(guī)工藝中，油墨廢水酸析后，水中產(chǎn)生大量懸浮的小固體析出物，沉降速度慢。沉淀池應設計較小的負荷，增加停留時間，盡可能使懸浮顆粒物沉淀進入污泥中。通常在實際操作中，部分顆粒物在水中以懸浮狀態(tài)存在，無法在沉淀池沉淀，進入后續(xù)處理流程，導致CODCr去除率低。改進工藝中增加了混凝和絮凝的工藝，通過選擇合適的混凝劑，能有效減少顆粒物進入后續(xù)處理流程，提高CODCr去除率。

“混凝”是通過電中和方式使水中膠體微粒子“脫穩(wěn)”，再通過吸附架橋和網(wǎng)捕方式將微粒子相互粘結和聚集在一起的過程。通常使用的混凝劑主要是鋁、鐵鹽及其聚合物，如聚合氯化鋁（PAC）、聚合硫酸鐵（PFS）、硫酸鋁、氯化鐵等。“絮凝”是采用聚合物高分子鏈使懸浮的顆粒與顆粒之間發(fā)生架橋而凝聚成大顆粒的過程，常用的絮凝劑是聚丙烯酰胺（PAM）。

混凝、絮凝過程是多種因素綜合作用的結果，其過程和效果與混凝劑、絮凝劑分子結構、電荷密度、懸浮顆粒表面性質(zhì)、介質(zhì)（水）的pH值等因素有關。幾種常用的混凝劑適用pH對比（如表1）。該工藝中，絮凝、沉淀后廢水pH值在4~6之間，后續(xù)進入芬頓氧化工藝，反應的pH值需控制在3左右，為了節(jié)約藥劑成本，應選擇pH值適用范圍更廣的混凝劑。其中，聚合硫酸鐵是一種無機高分子化合物，分子通式一般可表示為[Fe2（OH）n（SO4）3-n/2]m，具有立體的聚合結構。在水解時很快形成[Fe2（OH）33+]、[Fe2（OH）24+]、[Fe3（OH）45+]、[Fe4（OH）66+]等多核心、多分支的絡合水解產(chǎn)物[2]，通過吸附、架橋、網(wǎng)捕等作用，使水中膠體快速凝結在一起，促使膠粒快速凝結沉淀，能有效去除常規(guī)工藝無法去除析出的懸浮狀態(tài)油墨顆粒，提高CODCr去除率。