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Fenton试剂处理印制电路板工业废水处理

 

        印制电路板的制作是一种非常复杂的综合性的加工技术,是大水耗、大污染的行业。为提高印制电路板的性能,生产过程中加入大量的添加剂和络合剂。当这些添加剂和络合剂随之进入废水系统时,使原本冗长的废水处理流程变得更加复杂。目前常用的处理工艺有用Na2S、重金属捕捉剂和过量的Fe2+或Ca2+破坏络合铜离子,用NaClO、活性炭和生化工艺降解CODcr,也有用膜过滤工艺的。

        本文详细介绍了Fenton试剂在某PCB厂的废水(水量为3000m3/d)预处理中的应用。利用其氧化性能高的特点,氧化废水中有机物、破坏重金属络合剂,既降低了废水中的CODcr值,又为后续的混凝沉淀除重金属离子创造了条件,使整个废水处理获得理想的效果,出水水质达到《广东省污水排放标准》DB44/26-2001中的一级标准。

1、废水来源

新葡京线上娱乐注册官网 www.sxnxgm.com         根据该PCB厂提供的工艺生产排水状况,将 排水分为9大类,其水质、水量详见表1。

进水水质指标

2、处理工艺

2.1 工艺流程

        根据印制电路板废水来源繁多、成分复杂的特点,先进行针对性的预处理,然后进行集中处理。具体工艺流程如图1所示。

Fenton工艺流程

2.2 流程说明

        预处理流程有三级。

        ①化学铜废水氧化系统。利用Fenton试剂的强氧化性产生的.OH自由基将废水中的EDTA2-Cu络合物破坏,同时氧化分解HCHO等有机物,降低废水的CODcr值。

        ②显影剥膜废水酸化处理系统。利用显影剥 膜废水中有机物在酸性条件下以固形物析出的特点,进行酸化反应,去除废水中的有机物,降低CODcr值。其中,为降低运行成本,酸性废水作为 废酸回用于酸化反应。

        ③酸化后的废水同高锰酸钾废水、重金属废 水、氧化后的化学铜废水、高浓度有机废水、膨松剂废水按比例混合后进行Fenton试剂氧化。利用 Fenton试剂的强氧化性产生的.OH自由基氧化分 解部分有机物,降低废水的CODcr值,同时将废水中的其它重金属络合物破坏。Fenton试剂氧化后的 废水进行混凝、沉淀。去除部分重金属离子和悬浮物,消除重金属离子和悬浮物过高对综合废水处理系统的影响。

        预处理后的废水与一般清洗废水、低浓度有机废水一起进入综合废水调节池,再进行混凝、沉淀、砂滤、活性炭吸附和离子交换处理。其中活性炭吸附和离子交换为备选工艺,以防止事故性排水或处理系统发生故障时能确保废水达标排放。

3、Fenton氧化器(设备)的设计参数

3.1 Fenton试剂氧化法原理

        在酸性条件下Fe2+与H2O2主要发生下列反应:

Fe2+ + H2O2 →Fe3+ + .OH + OH-
Fe3+ +H2O2 →Fe2+ +H2O + H+

        H2O2和Fe2+混合形成的Fenton试剂是一种强氧化剂,能产生氧化能力很强的.OH自由基。.OH既可以破坏芳香环,使之形成脂肪族化合物,又可以将一些脂肪族化合物氧化成更小分子的有机物,甚至直接矿化成CO2+H2O。同时,.OH也将重金属络合物破坏,使之氧化成游离态的重金属离子和不具备络合功能、结构较简单的有机物质。主要发生下列反应:

OH+H—R1→R.+H2O
.OH+MX1→X2-+M++H2O
.OH+X-→X X.+OH-

        R.和X.自由基再与.OH等基团反应,促使有机物分解。

3.2 Fenton氧化器(设备)的设计参数

        Fenton氧化器。PP-H材质,2个,尺寸均为Φ0.50m×1.20m,并联使用,HRT为7.1min。FeSO4(质量分数为10%,下同)和H2O2(质量分数为30%,下同)由加药泵定量加入管道混合器,H2O2的加药量为60~100 L/h,FeSO4的加药量为150~200 L/h,n(FeSO4):n(H2O2)=1:6。用pH计控制加药泵自动添加H2so4,控制pH值为3.0~4.0。

4、运行效果及主要影响因素

4.1 运行效果

        本工程于自2004年2月通过环保验收以来, 处理效果一直较稳定,出水达到排放要求。检测结果如表2所示。

进出水水质检测结果

4.1.1 A类废水处理效果

        化学铜废水经Fenton试剂氧化后,其特征色-蓝色明显减退或消失,络合铜离子基本被破坏完全,出水CODcr的质量浓度平均为1400mg/ L,平均去除率大于30%,见图2。

Fenton氧化化学铜废水效果

4.1.2 C类废水处理效果

        经Fenton试剂氧化和混凝沉淀预处理后,出水CODcr的质量浓度平均为500mg/L,平均去除率大于50%;出水Cu2+的质量浓度平均为40mg/L以下,平均去除率大于90%,见图3和图4。

c类废水COD处理效果

c类废水Cu处理效果

4.1.3 D类废水处理效果

        综合废水经混凝、沉淀、过滤后,其出水CODcr的质量浓度平均为85mg/L,平均去除率大 于40%;出水Cu2+的质量浓度平均为0.5mg/L以下,平均去除率大于99%,见图5和图6?;钚蕴课胶屠胱咏换蛔魑北赣么泶胧?。

D类废水COD处理效果

D类废水Cu处理效果""

4.2 Fenton氧化的特点

        对比目前在PCB废水处理上应用的Na2S、重金属捕捉剂和过量的Fe2+或Ca2+破坏络合铜离子,用NaClO、活性炭和生化工艺降CODcr值或膜过滤 工艺,Fenton氧化有如下特点:

        ①处理效果稳定,能满足连续达标排放。用Na2S或过量的Fe2+或Ca2+破坏络合铜离子工艺,能满足出水中的Cu2+达标,但CODcr却很难达标; 用NaClO、活性炭和生化工艺,能满足出水的CODcr达标,但Cu2+又很难达标。

        ②工程投资和运行费用适中。用重金属捕捉 剂或膜过滤工艺虽然也能保证出水达标排放,但用重金属捕捉剂工艺的运行费用昂贵,而用膜过滤工艺的工程投资巨大,运行费用也相当高。

        ③操作简单,管理方便。用生化工艺同其它物化工艺联用也能满足出水达标排放,但PCB废 水含盐量高,m(B)/m(C)<0.2,对物化处理要求严格,操作弹性差。

        ④腐蚀性强。这是Fenton氧化在工程应用中 较大的问题,它大大缩短了氧化设备的使用寿命。

4.3 主要经济技术指标

        本工程主要经济技术指标如下: ①工程总投资500万元,其中设备投资310万元,废水处理投资1667元/m3 。 ②占地面积1200m2。 ③运行费用:400万元/a(包含药剂费、电费、水费、人工费),即3.70元/m3,其中Fenton氧化费用为1.20元/m3(包含药剂费、电费、水费、人工费)。

5、结语

        工程实践表明,在对PCB废水进行优化分类 后,用Fenton试剂氧化法能有效地破坏重金属络合物,降低CODcr,消除其对后续混凝、沉淀、过滤工艺的干扰,确保废水达标排放。同时,由于Fenton试剂氧化法消耗大量的H2O2,使废水处理 成本偏高。建议生产线在线回收高浓度废水,进一步优化废水分类,降低废水处理成本。

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