浅谈线路板行业油墨废水处理工艺的技术革新

浅谈线路板行业油墨废水处理工艺的技术革新

李俊杰

广东水清环保科技有限公司  511400

摘要：线路板行业中产生的油墨废水属于一类高浓度的有机废水，虽然废水量占比较少，但是污染物浓度高、pH高，且不好沉淀。本文针对线路板油墨废水的来源以及处理过程中的问题进行分析，并结合工程案例提出适宜的线路板油墨废水处理工艺，旨在提升废水处理效果，降低处理成本，并在后续起到保护环境和优化线路板行业发展的作用，以供参考。

关键词：线路板；油墨废水；酸性废液；COD；pH值

一直以来，油墨废水都属于线路板行业中较难处理的一类废水，油墨废水具有强碱性、COD浓度高且不好沉淀的特征，当前的处理工艺要么效果不好、要么操作麻烦、要么成本太高，均不能收到令人满意的效果。当前环保要求不断提高，排放标准执行更加严格，所以必须优化现有的废水处理工艺，提升线路板油墨废水的处理效果，同时还应尽量降低废水处理成本。由此可见，针对线路板油墨废水处理工艺进行分析具有重要意义。

一、线路板废水来源

线路板行业的生产工序多，产污环节多，废水组成的成分十分复杂，根据废水的产生环节及性质的不同，大致可分为以下类别：

表1 线路板废水分类表

二、线路板油墨废水的特性

PCB油墨废水是一种高浓度的有机废水，主要的污染物质是感光油墨，感光油墨是一类人工合成的大分子有机物，其最显著的特性是完全溶解于碱性溶液，不溶于酸性溶液，其CODcr通常为5000-10000mg/L，有的可高达20000mg/L，SS约为800-1200mg/L，pH值一般呈强碱性，废水颜色为深蓝色，该类废水约占PCB废水总水量的5％左右，虽然比例低但是污染物浓度高，是线路板行业废水处理需要重点关注的对象[1]。

三、油墨废水处理工艺的现状

传统的酸析工艺是通过加酸酸析，在酸性条件下油墨废水中的油墨渣会析出并浮出水面，然后通过人工捞渣或机械刮渣的形式将之去除。传统工艺存在的问题是人工劳动强度大、可控性差、去除效果不稳定、适应范围存在局限[2]。酸析出的油墨渣在空气中不尽快清理的话，很快就会结成硬块导致难以清理，这对人工或者机械清理的频次和效率要求极高，一旦不及时则会影响整个系统。

随着PCB油墨生产技术的发展，以前以干膜为主的PCB油墨逐渐改变为干膜/湿膜共存，湿膜酸析后产生的油墨渣很大一部分是下沉或是悬浮状态的，并不能浮出水面，这就导致了传统酸析捞渣刮渣工艺难以去除，从而严重影响去除效果[3]。通过分析传统油墨酸析上浮刮渣捞渣工艺的弊端，业内转变思路提出了油墨酸析沉淀工艺，通过加入特定的改性剂，提高油墨的密度，将传统的酸析上浮改变为酸析沉淀，使所有酸析出来的油墨渣变成沉淀物，再通过沉淀工艺将之分离去除。

四、油墨废水处理工艺革新的必要性

如前所述，油墨废水工艺路线的选择经历了浮渣上浮和浮渣下沉两种，由于油墨废水为碱性，需要投加大量的硫酸使其变成酸性才能实现酸析，同时这两种方法会产生大量的浮渣或污泥（污泥体积占了废水量的40%以上），污泥含水率很高，脱水工作量很大，需要配置专门的油墨废水压滤机，且需要投加大量的絮凝剂。总体来说，酸析工艺处理油墨废水的运行成本以及工程投资都较高[4]。

另外，随着线路板行业排放要求的日渐严格，越来越多的线路板企业的排水标准被要求达到《电镀污染物排放标准》（GB21900—2008）中表3的要求，表3中要求总氮排放限值为15mg/L，总氮指标是最难达标的生化指标之一，总氮达标的前提是废水中有充足的碳源在缺氧池中进行反硝化反应，但线路板行业废水中的可生化COD较少，恰好油墨废水中存在着大量的可生化COD可以利用，因此本文提出了一种油墨废水处理新工艺，并结合工程案例进行分析说明。

五、油墨废水处理新工艺及案例介绍

文本以某线路板废水处理项目为例说明一种新的油墨废水处理新工艺，该工艺利用废酸与油墨废水进行“以废治废”的模式进行处理，利用废酸将油墨废水中和到弱酸性，使部分油墨渣以及重金属离子混凝沉淀，减少了污泥产生量，无需设置专门的压滤机。同时保留了部分油墨物质进入后续的生化系统，作为反硝化反应的碳源，节省碳源投加的成本，采用序批间歇搅拌反应的方式精确控制各种药剂的投药量，降低了药剂的成本。

5.1 项目概况

该项目设计废水处理总量为2500m3/d，分为一般清洗废水、络合废水、氨氮废水、含氰废水、含镍废水、有机废水、酸性废液等类别，其中油墨废水120m

3/d，占比约为5%，酸性废液40m3，占比约为1.5%。项目采用创新工艺，收到了良好的效果，同时也降低了酸性废液、油墨废水以及生化处理系统的运行成本。

5.2 原水水质

根据取样化验得到油墨废水原水水质如下：

表2 油墨废水原水水质表（单位：mg/L，pH除外）

根据取样化验得到酸性废液原水水质如下：

表3 酸性废液原水水质表（单位：mg/L，pH除外）

5.3 出水水质要求

废水排放指标执行《电镀污染物排放标准》（GB21900-2008）表3标准，相关指标如下：

表3 出水水质表（单位：mg/L，除pH以外）

5.4 操作步骤与流程

（1）酸性废液和油墨废水分别从车间收集到相应的原水池中；

（2）设置2个序批处理反应池，采用水泵分别将酸性废液和油墨废水输送至序批反应池中，每天的废水分两批进行反应，每一批水量为80m3，每个序批池一批次处理废水40m3。

（3）采用水泵将120m3的油墨废水分两批次分别输送至2个序批反应池；

（4）采用水泵投加酸性废液进入序批反应池内，边投加边采用立式搅拌机搅拌，将序批池中的溶液pH调整到5；

（5）然后在序批反应池中加入聚合硫酸铁，其加入量根据水质调试决定，开动搅拌机搅拌5min。然后，在中和反应槽中加入氢氧化钠，使pH控制在6.5～9.0，搅拌反应5min。此时反应池中出现絮状物，为了使絮状物结团便于沉降，在反应池中加入高分子絮凝剂，充分搅拌反应15min。废水中的沉淀物通过重力作用沉淀在槽体底部成为污泥排出。

（6）上清液通过上层的排水管溢流进入下一个处理系统。

5.5 构筑物和设备配置

（1）酸性废液原水收集池：1个40m3；

（2）油墨废水原水收集池：1个60m3；

（3）油墨废水序批反应池：2个40m3。

（4）酸性废液提升泵：3台（两用一备），Q=10m3/h，H=15m，塑料离心泵；

（5）油墨废水提升泵：3台（两用一备），Q=30m3/h，H=15m，塑料离心泵；

（6）双层立式桨叶式搅拌机：2台，桨叶直径2.8米，减速机功率4kW，转速60rpm；

（7）pH在线监测仪：2台，量程0-14，玻璃探头；

（8）气动排泥/排水阀：8台，PVC材质，DN100。

5.6 项目运作情况

聚合硫酸铁的投加量与油墨废水原水COD及出水要求COD密切相关，本项目进入生化系统的废水TN浓度平均为55mg/L，排放要求TN浓度15mg/L，则需去除的TN为40mg/L，根据理论则需要150mg/L可生化COD用于反硝化反应，假设。

油墨废水占比为5%，则需要油墨废水出水COD浓度为3000mg/L左右。根据理论计算，本项目设计了聚合硫酸铁投加量与油墨废水出水COD及污泥生成量的试验，试验结果如下表：

表4 不同pH值之下聚合硫酸铁投加量、油墨废水原水和出水COD的关系

从试验结果可以看出，pH=3～3.5时COD的去除率为80%左右，大部分油墨渣析出成为沉淀物；pH=4时COD去除率为30%～35%之间，沉淀物有所减少；pH=5时COD去除率为40%左右，沉淀物进一步减少；随着pH值超过5后，去除率急剧下降。最终本项目采用pH=5作为投加聚合硫酸铁的控制点，污泥产生量为废水量的15%左右，污泥与其它综合污泥一起混合后合并处理。

5.7 经济效益分析

与现有工艺技术相比减少了以下费用：

（1）原来需要采用氢氧化钠中和处理的酸性废液，全部与油墨废水中和反应，每吨酸性废液需投加13.3kg液碱（30%浓度），每kg氢氧化钠按1.5元计算，则减少此项费用798元/天；

（2）聚合硫酸铁减少了300mg/L的投加量，每kg聚合硫酸铁价格按1.2元计算，则每吨水减少聚合硫酸铁成本0.36元，则减少此项费用43元/天；

（3）常规工艺需将pH先调节到3然后再采用液碱调节到7，调节pH值需向每吨水投加液碱（30%浓度）0.13kg，则需要液碱费用为23元/天，新工艺无需这项费用。

（4）采用此项新工艺则生化系统无需投加外部碳源，可减少外部碳源150mg/L，折合纯的乙酸钠为192mg/L，商品乙酸钠（25%）按1.5元1kg计算，进入生化系统处理的废水量为1200m3，则可减少此项费用1382元/天。

（5）无需配置油墨废水污泥系统，可减少固定投资约15万元。

综上所述，采用新工艺可以减少废水站的运行费用2246元，折合吨水成本为0.9元/吨水，节省固定投资15万元。

六、结束语

线路板行业废水种类多，处理难度大，且药剂用量大，应根据不同项目的要求选择适合的工艺路线，特别是处理费用高的废水类别更加需要多加关注，以便更好的促进环保工作以及线路板产业的发展。

参考文献

[1] 梁志辉,曾燕艳,梁继业,等. 线路板油墨废水深度净化的中试研究[J]. 工业水处理,2015(5):56-58.

[2] 董野. 线路板油墨废水处理工艺优化研究[D]. 黑龙江:哈尔滨工业大学,2015.

[3] 邹凯旋. UV Fenton法处理高浓度印刷线路板油墨废水研究[D]. 黑龙江:哈尔滨工业大学,2011.

[4] 石键韵,陈欣义. 微电解处理技术在PCB油墨废水预处理的试验研究[J]. 广东化工,2012,39(2):237-238,234.