CN106045139A - 一种线路板行业板面清洗水复合电化学反应预处理及回用的装置及工艺 - Google Patents

一种线路板行业板面清洗水复合电化学反应预处理及回用的装置及工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种线路板行业板面清洗水复合电化学反应预处理及回用的装置及工艺，PCB生产工艺板面带出液含有高浓度的化学槽液，经漂洗后外排废水中含有各类有机污染物、铜离子等污染成份，若直接采用传统化学絮凝沉淀对COD等有机污染物去除率底，使续回用水反渗透膜易堵塞，降低了回用系统的运行寿命、提高了运行成本。采用生化处理低浓度的废水COD需要在物化基础上增加土建投资、动力消耗和运行成本。本发明采用设备化的复合电化学反应器去除COD、Cu2+等污染物，充分发挥了活性炭吸附、微电解、三维电极和电絮凝等在废水处理中的优势，使处理后废水COD去处理达到60%以上，Cu2+等低于0.5mg/L该工艺设备占地少，运行成本低，可用于现有回用水预处理工艺的升级改造，经预处理后的废水满足回用水进水要求。

Description

一种线路板行业板面清洗水复合电化学反应预处理及回用的 装置及工艺
技术领域
本发明属于废水处理及回用领域，具体涉及一种线路板行业板面清洗水复合电化学反应预处理及回用的装置及工艺。
背景技术
近年来，随着世界电子工业的稳步增长，中国的印制电路板制造业也迅猛发展。在PCB制造过程中，外排清洗废水占约70%~80%，这些废水经过合适的预处理是可以作为双膜（UF+RO）处理系统的回用水源，经双膜处理工艺处理后达到生产回用水标准。目前PCB厂家清洗水回用预处理方式主要有：
（1）pH调节、混凝沉淀+MMF+ACF过滤后采用正压超滤膜（UF）+RO的工艺，该工艺对COD去除效果较差，膜组件易污染，膜寿命短，实际运行中需频繁保养，效果差、成本高；
（2）pH调节、混凝沉淀+MBR，采用物化预处理调节pH，使Cu2+满足生化进水要求，再经MBR膜生物反应器生化处理、过滤，产水COD可降至30~50mg/L，产水经RO回用，工艺较长且投资大，MBR膜清洗保养和更换费用高；
（3）pH调节、混凝沉淀+ BAF的工艺处理低浓度COD废水，采用物化预处理调节pH，使Cu2 +满足生化进水要求，再经BAF生物滤池生化处理、过滤，生化出水二次沉淀，产水COD可降至30~50mg/L，经MMF+UF+RO工艺生产回用水，系统运行管理要求高，对场地需求大，土建、设备投入高，系统运行较稳定。
（4）废水经一次pH调节、过滤进入电絮凝反应器或微电解反应器，出水调节pH，混凝沉淀后上清液经浸没式超滤膜SUF+RO生产回用水。其中传统电絮凝系统主要靠阳极产生的金属离子絮凝沉淀过程中吸附去除部分COD，同时电絮凝产生的微小气泡会影响污泥沉降效果，单一电絮凝工艺对COD去除效果有限。微电解反应器处理含铜较高的PCB清洗水时，填料表面易被铜包裹，影响后续处理效果。
本发明采用复合电化学反应器，在阴阳极间采用活性炭与涂层活性炭等组合填料按比例填充，实现吸附、电分解降低COD，还原Cu2+为Cu；同时，在阳极篮内添加铁或铝粉末或颗粒，在电场作用下发生电絮凝反应生成Fe2+/Al3+，反应器出水经pH调节，实现絮凝沉淀，进一步吸附降低COD， Cu2+，沉淀上清液经浸没式超滤膜SUF+RO处理生产回用水。
发明内容
本发明的目的在于提供一种线路板行业板面清洗水复合电化学反应预处理及回用的装置及工艺，它可以经济有效的处理含线路板清洗水，使预处理后的废水满足回用要求并提高膜寿命，简化废水预处理环节、降低土建投资和运行成本。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种线路板行业板面清洗水复合电化学反应预处理及回用的装置及工艺，其特征在于，其装置组成以及工艺为：
（1）收集线路板行业污染物浓度相对较低的清洗废水至收集槽进行均化。
（2）收集槽废水泵入一级pH调节池进行pH调节至3~6，具体依据废水污染物浓度，需要的处理效果结合后续复合电化学反应器处理效果调整。
（3）经一级pH调节的废水泵入石英砂过滤器过滤，产水通过复合电化学反应器底部进水管进入，通过阀门调节进水速率；复合电化学反应器阳极区填充铁或铝粉末或颗粒；阳极区外侧与阴极间填充活性炭及涂层活性炭等填料，提高COD去除率。
（4）经复合电化学反应器处理的废水流依次入二级pH调节池、絮凝池，调整pH 到8.5~9.5使废水形成金属离子氢氧化物絮体，再次适量添加PAM提高絮凝效果。
（5）经二级pH调节并添加PAM的废水流入斜管沉淀池进行固液分离，上清液流入浸没式超滤膜池，沉淀池污泥与浸没式膜系统浓水排入污泥池，经板框压滤机压滤，污泥外运，滤液返回废水收集池。
（6）浸没式超滤膜产水依次经活性炭过滤器、精密过滤器和抗污染反渗透膜，反渗透产水回用做生产用水，浓水做深度处理后达标排放。
进一步的，废水经一级pH调整和砂滤后从电化学反应器底部进入，并配合曝气、双氧水、氯化钠添加等措施提高电化学反应过程中COD和其他污染物去除率。
进一步的，当阴阳极间活性炭吸附能力减弱时，通过添加NaClO溶液、H2O2等在外加电场作用下进行活性炭再生，减少活性炭更换成本和二次污染。
一种线路板行业板面清洗水复合电化学反应预处理及回用的装置及工艺，其特征在于，复合电化学反应器为密封柱状反应器，其内部由位于中心的阳极区和与阳极区呈同心圆分布的筒状阴极构成，阳极、阴极分别通过反应器外的接线柱与直流电源的正、负极连接。
进一步的，所述的复合电化学反应器阳极区填充电絮凝反应用铁、铝金属粉末或颗粒，在直流电源作用下产生电解及电絮凝反应，当阳极消耗时可直接打开阳极区盖板添加金属粉末或颗粒。
进一步的，所述的复合电化学反应器阴极区、阳极区之间填充有活性炭、涂层活性炭或改性填充材料等混合填料，使阴阳极区发生污染物吸附、微电解等反应，提高COD去除率；阳极篮直径在5~10cm。
进一步的，所述的复合电化学反应器阳极区由柱状阳极篮、套于阳极篮外层防止阳极金属流失的阳极袋、填充于阳极篮内的铁或铝阳极金属块或粉、置于阳极篮中央的钛包铜阳极棒构成；阳极篮为装填阳极填料的圆柱状容器，用塑料或钛材质制作，对应反应器圆柱部分为多孔结构，盖板部分为无孔管状并与通过螺纹等方式与上盖板紧密连接；阳极袋为尼龙滤袋，将阳极篮有空部分包裹可防止阳极金属流失；当反应器内金属因反应减少时，打开阳极篮顶部盖板添加相应阳极金属即可，不需要停产更换阳极材料。
进一步的，所述的复合电化学反应器阳极棒为钛包铜材质，钛外层通过螺纹穿过阳极篮盖板，中心铜芯在反应器外裸露并与直流电源阳极连接，阳极棒钛外层表面有钌铱等氧化物涂层，用于改善电化学性能。
进一步的，所述的筒状阴极为钛片材质，通过穿过反应器侧壁的螺杆与直流电源阴极连接。
进一步的，所述的复合电化学反应器采用塑料、玻璃钢等绝缘、耐腐蚀材质，直径20~50 cm。
进一步的，所述的反应器内置用于提高活性炭再生效果的超声波发生器。
本发明设计了线路板行业板面清洗水复合电化学反应预处理及回用的装置及工艺，同时满足活性炭吸附、三维电解和电絮凝处理废水的功能，对线路板厂漂洗水实现了在电化学去除COD并提高Cu去除率，避免传统生化法基础设施投资较大、运行成本高且占地的缺点，通过曝气或添加氯化钠、双氧水等可进一步提高COD处理效果，处理后的漂洗水COD低于50mg/L，去除率达到60%~70%，有效保护了RO膜的使用寿命、降低运行成本、延长保养周期。
附图说明
图1是本发明的线路板清洗水预处理及回用装置及工艺图。
图2是本发明中所述复合电化学反应器上部结构剖视图。
图3是本发明中所述复合电化学反应器底部结构剖视图。
图4是本发明中所述复合电化学反应器整体剖视图。
在图1中 1.清洗水收集槽 2. 一级pH调节池 3. 石英砂过滤器 4. 电化学反应器加药系统 5. 复合电化学反应器 6. 电化学反应器直流电源 7. 超声波发生器 8. 空气压缩机/鼓风机 9. 二级pH调节池 10. 絮凝池 11. 斜管沉淀池 12. 浸没式超滤膜系统 13. 活性炭罐 14. 超滤产水箱 15.精密过滤器 16.RO高压泵 17.RO膜组 18.污泥池19. 板框压滤机 20.滤液收集池21.输送泵浦。
在图2、图3、图4 复合电化学反应器中51反应器上端盖 512. 上端盖排气接口52.反应器筒状外壳 521. 反应器上部过滤及支撑板522. 反应器下部支撑、布水板523.反应器出水口 53.下部端盖及进料口54. 钛包铜阳极棒 541. 阳极篮 542.阳极区盖板543.阳极曝气管及底部曝气盘 544阳极袋 545.颗粒或粉状阳极反应填料 55. 筒状阴极及接线柱 56.阴阳极间活性炭及混合三维电解填料 57.超声波发生器。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术手段、结构特征以及所实现的目的及效果，以下结合实施方式并配合附图进行详细说明。
如图1、图2、图3和图4所示，本发明所述一种线路板行业板面清洗水复合电化学反应预处理及回用的装置及工艺流程如下：
（1）收集线路板行业污染物浓度相对较低的清洗废水至清洗水收集槽1 进行均化。
（2）收集槽废水泵入一级pH调节池2进行pH调节至3~6，具体依据废水污染物浓度，需要的处理效果结合后续复合电化学反应器处理效果调整。
（3）经一级pH调节的废水泵入石英砂过滤器3 过滤，产水通过复合电化学反应器5底部进水管进入，通过阀门调节进水速率；复合电化学反应器5阳极区填充颗粒或粉状阳极反应填料545；阳极区外侧与阴极55间填充活性炭及涂层活性炭等三维电解填料545，提高COD去除率。
（4）经复合电化学反应器处理的废水流依次入二级pH调节池9、絮凝池10，调整pH8.5~9.5使废水形成金属离子氢氧化物絮体，再次适量添加PAM提高絮凝效果。
（5）经pH调节并添加PAM的废水流入斜管沉淀池11进行固液分离，上清液流入浸没式超滤膜系统12，沉淀池污泥与浸没式膜系统浓水排入污泥池18，经板框压滤机压滤19，污泥外运，滤液流入滤液收集池20后返回废水收集池1。
（6）浸没式超滤膜产水依次经活性炭过滤器13过滤并降低氧化性成份的浓度、精密过滤器15 RO高压泵16和抗污染反渗透膜组17，反渗透产水回用做生产用水，浓水做深度处理后达标排放。
（7）为进一步提高COD去除率可在电化学反应器进水过程中通过加药系统4添加适量的氯化钠溶液或双氧水。
（8）定期对活性炭层进行电化学再生，通过加药系统4添加适量的氯化钠溶液或双氧水，停止进水，选择适当的电流进行阴阳极间填充料再生处理，提高吸附及电化学化学活性，维持系统的处理效率。
线路板清洗废水进水pH 3.0~4.0、COD 120mg/L、Cu2+ 110mg/L、电导率 2500~3000us/cm，经一级pH调节池调节pH 3.5~4.0和砂滤，出水进入复合电化学反应器，控制电化学反应器电流在20~50A/m2，反应器内流速为5~20m/Hr，出水调节pH 8.5~9.0，沉淀后上清液COD 40~50mg/L、Cu2+ <1.0mg/L、电导率2800~3200µs/cm；出水流入浸没式超滤膜池并经活性炭过滤后，经反渗透膜组制备回用水，反渗透模组采用一段式RO膜，每段不超过4只膜元件以提高末端RO膜流速和减少末端膜污染，浓水回流部分至RO前端，提高循环流量实现最终产水率65%~70%，回用水工艺物化前处理综合药剂、材料成本在1.5元/吨，综合回用成本2.5元/吨以内。电化学反应器筒体部分高2m，内装1.5~1.8cm填料；阳极区外径8cm，内装铝屑填料；反应器外径30cm，阳极篮尼龙袋外侧与阴极之间填充活性炭及涂层活性炭填料，充当三维电极，提高废水与电极的接触面积。经处理后废水电导率小于300µs/cm，产水达到自来水水质要求，RO浓水经二次加药混凝沉淀，出水Cu2+ <0.3mg/L可达到《电镀污染物排放标准》相关要求。
一种线路板行业板面清洗水复合电化学反应预处理及回用的装置，其中的复合电化学反应器5为密封柱状反应器，其内部由位于中心的阳极区和与阳极区呈同心圆分布的筒状阴极板，阳极、阴极分别通过反应器外的接线柱与直流电源的正、负极连接。所述的复合电化学反应器阳极区填充电絮凝反应用铁、铝金属粉末或颗粒，在直流电源作用下产生电解及电絮凝反应，当阳极消耗时可直接打开阳极区盖板542添加即可。所述的复合电化学反应器阴极区、阳极区之间填充有活性炭、涂层活性炭或改性填充材料等混合填料，使阴阳极区发生污染物吸附、微电解等反应，提高COD去除率；阳极篮541直径在5~10cm。所述的复合电化学反应器阳极区由柱状阳极篮541、套于阳极篮外层防止阳极金属流失的阳极袋、填充于阳极篮内的铁或铝阳极金属块或粉、置于阳极篮中央的钛包铜阳极棒54；阳极篮541为装填阳极填料的圆柱状容器，用塑料或钛材质制作，对应反应器圆柱部分为多孔结构，盖板部分为无孔管状并与通过螺纹等方式与上盖板紧密连接；阳极袋544为尼龙滤袋，将阳极篮有空部分包裹可防止阳极金属流失；当反应器内金属因反应减少时，打开阳极篮541顶部盖板添加相应阳极金属即可，不需要停产更换阳极材料。所述的复合电化学反应器阳极棒为钛包铜材质，钛外层通过螺纹穿过阳极盖板542，中心铜芯在反应器外裸露并与直流电源阳极连接，阳极棒钛外层表面有钌铱等氧化物涂层，用于改善电化学性能。所述的筒状阴极为钛片材质，通过穿过反应器侧壁的螺杆与直流电源阴极连接。所述的复合电化学反应器采用塑料、玻璃钢等绝缘、耐腐蚀材质，直径20~50 cm。所述的反应器内置用于提高活性炭再生效果的超声波发生器57。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围。凡是利用本发明及附图内容所作之结构、材料和用途的变换，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种线路板行业板面清洗水复合电化学反应预处理及回用的装置及工艺，其特征是装置组成以及工艺如下：
（1）收集线路板行业污染物浓度相对较低的清洗废水至收集槽进行均化；
（2）收集槽废水泵入一级pH调节池进行pH调节至3~6，具体依据废水污染物浓度，需要的处理效果结合后续复合电化学反应器处理效果调整；
（3）经一级pH调节的废水泵入石英砂过滤器过滤，产水通过复合电化学反应器底部进水管进入，通过阀门调节进水速率；复合电化学反应器阳极区填充铁或铝粉末或颗粒；阳极区外侧与阴极间填充活性炭及涂层活性炭填料，提高COD去除率；
（4）经复合电化学反应器处理的废水流依次入二级pH调节池、絮凝池，调整pH 到8.5~9.5使废水形成金属离子氢氧化物絮体，再次适量添加PAM提高絮凝效果；
（5）经二级pH调节并添加PAM的废水流入斜管沉淀池进行固液分离，上清液流入浸没式超滤膜池，沉淀池污泥与浸没式膜系统浓水排入污泥池，经板框压滤机压滤，污泥外运，滤液返回废水收集池；
（6）浸没式超滤膜产水依次经活性炭过滤器、精密过滤器和抗污染反渗透膜，反渗透产水回用做生产用水，浓水做深度处理后达标排放。
2.根据权利要求1所述的一种线路板行业板面清洗水复合电化学反应预处理及回用的装置及工艺，其特征在于，所述的复合电化学反应器为密封柱状反应器，其内部由位于中心的阳极区和与阳极区呈同心圆分布的筒状阴极构成，阳极、阴极分别通过反应器外的接线柱与直流电源的正、负极连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种线路板行业板面清洗水复合电化学反应预处理及回用的装置及工艺，其特征在于，所述的复合电化学反应器阳极区填充电絮凝反应用铁、铝金属粉末或颗粒，在直流电源作用下产生电解及电絮凝反应，当阳极消耗时可直接打开阳极区盖板添加金属粉末或颗粒。
4.根据权利要求1或2所述的一种线路板行业板面清洗水复合电化学反应预处理及回用的装置及工艺，其特征在于，所述的复合电化学反应器阴极区、阳极区之间填充有活性炭、涂层活性炭或改性填充材料的混合填料，使阴阳极区发生污染物吸附、微电解反应，提高COD去除率；阳极篮直径在5~10cm。
5.根据权利要求3所述的一种线路板行业板面清洗水复合电化学反应预处理及回用的装置及工艺，其特征在于，所述的复合电化学反应器阳极区由柱状阳极篮、套于阳极篮外层防止阳极金属流失的阳极袋、填充于阳极篮内的铁或铝阳极金属块或粉、置于阳极篮中央的钛包铜阳极棒构成；阳极篮为装填阳极填料的圆柱状容器，用塑料或钛材质制作，对应反应器圆柱部分为多孔结构，盖板部分为无孔管状并与通过螺纹方式与上盖板紧密连接；阳极袋为尼龙滤袋，将阳极篮有空部分包裹可防止阳极金属流失；当反应器内金属因反应减少时，打开阳极篮顶部盖板添加相应阳极金属即可，不需要停产更换阳极材料。
6.根据权利要求5所述的一种线路板行业板面清洗水复合电化学反应预处理及回用的装置及工艺，其特征在于，所述的复合电化学反应器阳极棒为钛包铜材质，钛外层通过螺纹穿过阳极篮盖板，中心铜芯在反应器外裸露并与直流电源阳极连接，阳极棒钛外层表面有钌铱氧化物涂层，用于改善电化学性能。
7.根据权利要求2所述的一种线路板行业板面清洗水复合电化学反应预处理及回用的装置及工艺，其特征在于，所述的筒状阴极为钛片材质，通过穿过反应器侧壁的螺杆与直流电源阴极连接。
8.根据权利要求1或2所述的一种线路板行业板面清洗水复合电化学反应预处理及回用的装置及工艺，其特征在于，所述的复合电化学反应器采用塑料、玻璃钢的绝缘、耐腐蚀材质，直径20~50 cm。
9.根据权利要求1所述的一种线路板行业板面清洗水复合电化学反应预处理及回用的装置及工艺，其特征在于，还包括废水经pH调整和砂滤后从电化学反应器底部进入，并配合曝气、双氧水、氯化钠添加措施提高电化学反应过程中COD去除率。
10.根据权利要求1所述的一种线路板行业板面清洗水复合电化学反应预处理及回用的装置及工艺，其特征在于，还包括当阴阳极间活性炭吸附能力减弱时，可通过添加NaClO溶液、H2O2在外加电场作用下进行活性炭再生，减少活性炭更换成本和二次污染。
11.根据权利要求1或2所述的一种线路板行业板面清洗水复合电化学反应预处理及回用的装置及工艺，其特征在于，所述的反应器内置了用于提高活性炭再生效果的超声波发生器。
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