CN1673126A - 污水处理及资源回收系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种污水处理及资源回收系统，属于一种污水处理及资源回收系统与其方法；包括有一置换回收单元、一微电解处理单元、一硫酸铜回收单元、一碱性回收单元及一化学凝收单元；优点在于：使用一种安全且节省能源的方式来处理污染，还能从中获得资源回收的益处，并且可以在资源日渐稀少的今日，达到资源回收再利用的目的，且于减废的过程中并不会给予使用者及投资者太大的困扰，也不须要过多的改变。

Description

污水处理及资源回收系统
技术领域
本发明涉及一种污水处理及资源回收系统与其方法，特别涉及一种应用于印刷电路板制程的污水处理及资源回收系统。
背景技术
众所周知，污水处理技术，不分行业一般分为化学处理方式、生物处理方式，或说一级处理、二级处理及三级处理，可是传统的方式往往造成环境更大的污染或需要更多的成本才能达成，并且形成了更多环境问题及资源浪费；此外，传统方式的处理更造成投资者极大的成本负担及风险，却得不到任何的回报，以至于陷入不愿全心投入污染防治成本，而陷入污染环境的恶性循环中；
传统的污水处理方式往往须依靠花费更多能源及更多的化学药剂来处理污染问题，即使用一种污染物去处理另一种污染物，并将可回收的资源变成废弃物丢弃；这样除了将耗费大量的能源，更将可回收资源制造或转化为固体废弃物，再度造成另一种污染，急需加以改进。
发明内容
依据本发明的目的，针对现有污水处理系统存在的缺欠，提供一种污水处理及资源回收系统，其结构至少包括一置换回收单元，其具有一铝系回收介质，用以与一第A类废液进行置换而产生一铜系沉积物及一第B类废液；一微电解处理单元，其具有一过滤床，用以提供一电位，使该第B类废液中的一化学需氧量去除，并产生一第E类废液；一硫酸铜回收单元，用以使一第C类废液中一硫酸铜化合物进行冷冻结晶回收，并产生5水硫酸铜结晶5H2O.SO4及一废酸再回收利用；一碱性回收单元，其具有一碱性砂滤塔，用以过滤一第D类废液中的一氢氧化铜胶羽细微颗粒；一活性碳过滤部，接续于该碱性砂滤塔，用以再使该第D类废液成为纯水再回收利用；以及一化学凝收单元，其具一化学混凝剂，用以使该第E类废液产生一胶羽状沉淀及该第A类废液；其中，所说的铝系回收介质为一铝粉或铝片；所说的过滤床是由一铁粉及一活性碳粉，以各50％的比例所构成；所说的第A类废液是为一可置换回收的废液，其可为一A1氯化铜废液、一A2化学铜废液、一A3EDTA废液或其混合；所说的B类废液更包含一B1去膜显影废液、一B2高锰酸钾废液、一B3硝酸废液、一B4其他废液、一B5酸化废液或其混合；所说的第C类废液是为一硫酸铜的废液，其可为一C1微蚀废液、一C2镀铜废液或其混合；所说的第D类废液是为一印刷电路板湿制程设备排放的水洗水；所说的第E类废液是为一E1制程排出水洗水、一E2过滤系统反洗水、一E3R/O膜产生的污水、E4其他废液或其混合；
该污水处理及资源回收系统还包含一另行处理单元，用以将一第F类废液分选，产生该第B类废液，以纳入该微电脑电解处理单元；其中第F类废液是为一F1碱性蚀刻废液、一F2剥锡铅废液或其混合。
本发明的另一目的在于提供一种应用于印刷电路板制程的污水处理方法，以有效完善处理于印刷电路板制程中所产生的各类废液，并进行回收，节省资源；其步骤包含：a、混合后收集各湿制程的水洗水，再加入氢氧化钠，用以调整Ph值达9以上，进而形成一氢氧化铜的细小胶羽；b、过滤该氢氧化铜的细小胶羽，再将其后所得的一澄清液加入硫酸H2SO4，用以调整Ph值至中性(6～8)；c、进行一R/O逆渗透处理，以使该澄清液产生所需的一纯水及一高硬度的纯水污水；其中，所说的高硬度的纯水污水可将并入一水洗水处理系统进行处理；该污水处理方法还包含一步骤d，利用一具阳离子树脂及阴离子树脂的混床中将该纯水进行一混床处理，用以制造出超纯水；所说的具阳离子树脂及阴离子树脂的混床可以氢氧化钠及硫酸进行再生；所说的步骤b是利用一砂滤塔过滤该氢氧化铜的细小胶羽；所说的步骤b还包含进行一反清洗流程，以逆流该砂滤塔，并将其所产生的反洗污水并入一水洗水处理系统进行处理。
本发明的主要目的在于提供一种应用于印刷电路板制程的污水处理及资源回收系统，以有效完善处理于印刷电路板制程中所产生的各类废液，并进行回收，节省资源，其步骤包含：a、将各制程产生的废液区分为一第A类废液、一第B类废液、一第C类废液、一第D类废液、一第E类废液、一第F类废液；b、将该A类废液加入一铝系回收介质，用以与该第A类废液进行置换而产生一铜系沉积物及该第B类废液；c、将该第B类废液进行一微电解处理，以去除该第B类废液中的一化学需氧量，并产生该第E类废液；d、将第C类废液导入一硫酸铜回收机，用以使该第C类废液产生一5水硫酸铜结晶及一废酸以再回收利用；e、将第D类废液导入一碱性砂滤塔，用以过滤该第D类废液中的一氢氧化铜胶羽细微颗粒，并再以一活性碳过滤部，用以再使该第D类废液成为一纯水而再回收利用；f、于第E类废液中加入一化学混凝剂，用以使该第E类废液产生一胶羽状沉淀及该第A类废液；g、分选该第F类废液，以形成该第B类废液，以纳入步骤c处理；其中，所说的铝系回收介质为一铝粉或铝片；所说的第F类废液是为一F1碱性蚀刻废液、一F2剥锡铅废液或其混合；所说的第A类废液是为一可置换回收的废液，其可为一A1氯化铜废液、一A2化学铜废液、一A3EDTA废液或其混合；所说的B类废液更包含一B1去膜显影废液、一B2高锰酸钾废液、一B3硝酸废液、一B4其他废液、一B5酸化废液或其混合；所说的第C类废液是为一硫酸铜的废液，其可为一C1微蚀废液、一C2镀铜废液或其混合；所说的第D类废液是为一印刷电路板湿制程设备排放的水洗水；所说的第E类废液是为一E1制程排出水洗水、一E2过滤系统反洗水、一E3R/O膜产生的污水、E4其他废液或其混合；所说的第F类废液是为一F1碱性蚀刻废液、一F2剥锡铅废液或其混合。
本发明的优点在于：使用一种安全且节省能源的方式来处理污染，还能从中获得资源回收的益处，并且可以在资源日渐稀少的今日，达到资源回收再利用的目的，且于减废的过程中并不会给予使用者及投资者太大的困扰，也不须要过多的改变。
附图说明：
图1本发明的方块流程图。
具体实施方式：
如附图1所示，本发明主要至少包含一置换回收单元1，其具有一铝系回收介质12，用以与一第A类废液11进行置换而产生一铜系沉积物13及一第B类废液21；一微电解处理单元2，其具有一过滤床22，用以提供一电位，使该第B类废液21中的一化学需氧量去除，并产生一第E类废液51；一硫酸铜回收单元3，用以使一第C类废液31中一硫酸铜化合物进行冷冻结晶回收，并产生5水硫酸铜结晶(5H2O.CuSO4)32及一废酸33再回收利用；一碱性回收单元4，其具有一碱性砂滤塔42，用以过滤一第D类废液41中的一氢氧化铜胶羽细微颗粒45；一活性碳过滤部43，接续于该碱性砂滤塔42，用以再使该第D类废液41成为纯水44再回收利用；以及一化学凝收单元5，其具一化学混凝剂52，用以使该第E类废液51产生一胶羽状沉淀53及该第A类废液11；该污水处理及资源回收系统还包含一另行处理单元6，用以将一第F类废液61分选，产生该第B类废液21，以纳入该微电解处理单元2。
为详细说明本发明的各式废液分类，请参阅下表：
类别 分类编号 分    类名    称 制程来源 备  注
A A1 氯化铜废液 1、内层蚀刻机蚀刻段(DES)2、外层酸性蚀刻机蚀刻段(DES) 若有使用外层酸性蚀刻机则需将其废液纳入其中
A2   化学铜废液 镀通孔制程(PTH)的化学铜槽废液 此废液属定期更换定期排放
A3   EDTA废液 化学铜废液经置换过程后所产生
B B1 去膜显影废液 1、外层线路显影机的显影段2、内层线路蚀刻机显影段及去膜段(DES)3、防焊制程显影机显影段4、外层酸性蚀刻机显影段及去膜段(DES)5、外层碱性蚀刻机去膜段(SES) 此废液属定期更换定期排放
    B2 高锰酸钾废液 镀通孔制程(PTH)除胶渣段所产生的废液 此废液属定期更换定期排放
B3 硝酸废液 1、一次镀铜线削挂架槽排出废液2、二次镀铜线削挂架槽排出废液3、化学镀金线排出废液4、其他湿制程设备中所使用的硝酸废液 此废液属定期更换定期排放
B4 其他废液 1、黑、棕化线全线排出废液，但C1废液须排除在外2、ENTEK线全线排出废液，但C1废液须排除在外3、一次镀铜线除硫酸铜镀铜废液(C2)及硝酸废液(B3)外的所有废液4、二次镀铜线除硫酸铜镀铜废液(C2)及硝酸废液(B3)外的所有废液5、镀通孔制程(PTH)所有废液，但A2、B2及C1废液须排除在外6、各水平制程前处理设备的酸洗废液7、电镀金、化学镀金、金手指等制程废液8、喷锡制程所产生的废液9、其他各类酸碱废液 此废液属定期更换定期排放
    B5 酸化废液 其来源自于处理B1水调整Ph值达2～3后所产生的另一种废液
C C1 微蚀废液 1、各水平制程前处理设备的硫酸双氧水(H2SO4-H2O2)微蚀废液2、镀通孔制程(PTH)所产生的硫酸双氧水(H2SO4-H2O2)微蚀废液3、一次镀铜线所产生的硫酸双氧水(H2SO4-H2O2)微蚀废液4、二次镀铜线所产生的硫酸双氧水(H2SO4-H2O2)微蚀废液5、电镀金、化学镀金、金手指等制程的硫酸双氧水(H2SO4-H2O2)微蚀废液6、ENTEK线排出的硫酸双氧水(H2SO4-H2O2)微蚀废液7、黑、棕化线全线排出的硫酸双氧水(H2SO4-H2O2)微蚀废液8、其他设备所排出的硫酸双氧水(H2SO4-H2O2)微蚀废液 若使用过硫酸钠(SPS)，则需将其废液引入B4此废液属定期更换定期排放
  C2 镀铜废液 1、一次镀铜线所产生的硫酸铜废液2、二次镀铜线所产生的硫酸铜废液 此废液属定期更换定期排放
D D 各制程水洗水 在此是指除镀通孔制程(PTH)及外层碱性蚀刻机(SES)所产生的水洗水(清洗水)以外，所有湿制程设备排放的水洗水 此废水为连续排放
E E1 制程排出水洗水 1、镀通孔制程(PTH)所产生的水洗水(清洗水)2、外层碱性蚀刻机(SES)所产生的水洗水(清洗水) 此废水为连续排放
E2 过滤系统反洗水 1、在处理D系污水过程中，需使用砂滤及活性碳过滤，其反清洗(逆洗)水需进入此系统处理2、在后段进行混床处理制造超纯水时，因再生所产生的废酸液及废碱液 此废液属定期更换定期排放
  E3 R/O膜产生的污水 在处理D系污水过程中，需使用R/O逆渗透膜来生产纯水，于过程中会产生硬度较高的污水，需进入此系统处理，或再回收用作反清洗(逆洗)水 此废水为连续排放
    E4 其他废液 其来源来自于B4，且必须在经过酸化及微电解预处理后，定量与E1混合处理
F F1 碱性蚀刻废液 外层碱性蚀刻机蚀刻段(SES) 此废液属定期更换定期排放并建议委托处理或交由物料供应商回收
F2 剥锡铅废液 外层碱性蚀刻机剥锡铅段(SES) 此废液属定期更换定期排放若有代处理厂商处理则可交由厂商处理，否则需纳入B4系统处理
针对上述的各式废液，本发明提供的污水处理及资源回收系统可以下述方法达成完善处理的功效；
首先，针对第A类废液中的A1水系处理时，其方法为先收集氯化铜废液后，再与因污水处理所产生的废水污泥混合，用以溶解污泥中的铜离子成为氯化铜(因氯化铜废液中含有盐酸)，此时原有污泥体积将减少约70％，先经第一阶段污泥脱水，将不含铜离子的污泥脱水后交由合格的废弃物处理清运厂商处理；此时经重新混合的氯化铜废液即可进行置换反应，先取厂内因钻孔制程所产生的废铝片进行破碎或粉碎，当氯化铜废液置入一处理槽后，即可将铝粉或铝片投入其中进行置换反应，置换时间约1～4小时，期间，操作者可注入空气进行搅拌及冷却，完成反应后于槽底下方可得相当数量的铜粉再经脱水后可得铜粉污泥，而上澄液即为氯化铝，此可作为废水处理时所需的混凝剂，可降低污水操作成本。
针对第A类废液中的A2水系处理时，则将化学铜废液投入置换反应槽中，此时取厂内因钻孔制程所产生的废铝片进行破碎或粉碎投入反应槽进行置换反应，时间约1～2小时，期间，操作者可注入空气进行搅拌及冷却，完成反应后于槽底下方可得相当数量的铜粉，其澄清液则为EDTA-A1，铜粉经过滤后可取得，而澄清液则需导入B4水系进行处理；
针对第B类废液处理时，B1水系处理会依废水处理先经酸化，即投入酸化反应槽中加入硫酸将Ph值调整至2～3，此时会有许多粘性浮渣产生，经浮渣滤除或捞除后将澄清酸化废液B5投入酸化储存槽中，再定量加入B4水系储存槽中混合；而B2及B3水系处理则收集后再定量加入B4水系储存槽中混合；B4则于收集后与定量进入的B5、B2、B3水系混合，其后进入微电解系统进行处理；
而该微电解系统利用铁粉及活性碳粉以各占50％比例混合为一开放式过滤床，当过滤废液时，其电位会将废液中重金属及COD进行氧化作用进而达到去除COD及与水中重金属进行预先混凝的功效，将第B类废液定量混合后，若经微电解处理，且废液停留时间达36～48小时，则COD去除率可达60％以上，此功效可有效的降低后续化学处理流程的负荷及成本；处理的微电解废液E4，将进入储存槽中，定量与第E类污水混合后进行化学处理；
针对第C类废液的处理，该类水系具C1及C2，虽说产生源不同，但因类型相近，所以设计此二类废液共同排入同一储存槽等待下一阶段流程处理即可；处理第C类废液在设计中即利用硫酸铜回收机，此项设备可将废液中硫酸铜化合物进行冷冻结晶回收，最终成为5水硫酸铜结晶(5H2O.CuSO4)，且回收效率可达90％以上，甚至于95％以上；另外的剩余产物为废酸，此可用做处理B1时酸化用硫酸，也可节省水处理成本。
第D类废液的处理，主要针对一般印刷电路板厂内所排出的污染值较低的水洗水进行处理，由于其回收循环利用价值颇高，在此将依各阶段步骤作说明：
第一阶段：各湿制程水洗水混合收集后先行加入NaOH，调整Ph值达9以上，用以形成氢氧化铜的细小胶羽；
第二阶段：利用砂滤塔将前阶段的碱性含氢氧化铜水进行过滤，其后所得的澄清液再加入H2SO4，用以调整Ph值至中性(6～8)，于操作过程中砂滤塔需定时进行反清洗，其所产生的反洗污水E2将并入第E类系统进行处理；
第三阶段：回收利用过程经完成第二阶段后，属于低COD、无重金属的水质，此时可进行R/O逆渗透膜的纯水制造，于设计或工程进行过程中，可视状况适时加入阳离子树脂进行水质软化流程；于R/O逆渗透膜纯水制造过程，会产生硬度较高的纯水污水E3，此系污水将并入第E类系统进行处理；
第四阶段：在取得纯水后可以将其导入至制程使用，但若因产品关系而有更高品质的水质需求时，则需在此进行混床处理，用以制造出超纯水，以供厂内生产时水质需求；于过程中因需再生混床中的阳离子树脂及阴离子树脂，所以需要以NaOH及H2SO4进行，而产生的酸废液、碱废液则与E2混合后处理。
而第D类废液处理的方法即为一种应用于印刷电路板制程的污水处理方法，其步骤可概述为：a、混合后收集各湿制程的水洗水，再加入氢氧化钠，用以调整Ph值达9以上，进而形成一氢氧化铜的细小胶羽；b、过滤该氢氧化铜的细小胶羽，再将其后所得的一澄清液加入硫酸H2SO4，用以调整Ph值至中性(6～8)；c、进行一R/O逆渗透处理，以使该澄清液产生所需的一纯水及一高硬度的纯水污水。
至于对第E类废液处理，当各项E类污水产生源经混合后(E1、E2、E4)，即进行化学混凝处理，首先加入氯化铝进行混凝作用，该氯化铝于A1处理流程中产生，再利用NaOH调整Ph值至中性(6～8)，最后加入助凝剂形成较大胶羽后进行沉淀，于沉淀池中所产生的污泥最后将在A1系统中进行处理，而上澄液将进入综合池与E3水系进行混合之后即可排放。
最后第F类废液中的F1与F2有相近却又不尽相同的处理方式，其中F1可委托处理或交由物料供应商回收；而F2若有代处理厂商则可交由厂商处理，否则需纳入B4系统处理。
概括而言，本发明提供一种应用于印刷电路板制程的污水处理及资源回收方法，其步骤至少包含：a、将各制程产生的废液区分为一第A类废液、一第B类废液、一第C类废液、一第D类废液、一第E类废液、一第F类废液；b、将该A类废液加入一铝系回收介质，用以与该第A类废液进行置换而产生一铜系沉积物及该第B类废液；c、将该第B类废液进行一微电解处理，以去除该第B类废液中的一化学需氧量，并产生该第E类废液；d、将第C类废液导入一硫酸铜回收机，用以使该第C类废液产生一5水硫酸铜结晶(5H2O.CUSO4)ey一废酸以再回收利用；e、将第D类废液导入一碱性砂滤塔，用以过滤该第D类废液中的一氢氧化铜胶羽细微颗粒；并再以一活性碳过滤部，用以再使该第D类废液成为一纯水而再回收利用；f、于第E类废液中加入一化学混凝剂，用以使该第E类废液产生一胶羽状沉淀及该第A类废液；g、分选该第F类废液，以形成该第B类废液，以纳入步骤c处理。

Claims (10)

1、一种污水处理及资源回收系统，其特征在于：包括有：
一置换回收单元，其具有一铝系回收介质，与一第A类废液进行置换而产生一铜系沉积物及一第B类废液；
一微电解处理单元，其具有一过滤床，用以提供一电位，使该第B类废液中的一化学需氧量去除，并产生一第E类废液；
一硫酸铜回收单元，使一第C类废液中一硫酸铜化合物进行冷冻结晶回收，并产生5水硫酸铜结晶5H2O.CuSO4及一废酸；
一碱性回收单元，其具有一碱性砂滤塔，过滤一第D类废液中的一氢氧化铜胶羽细微颗粒；
一活性碳过滤部，接续于该碱性砂滤塔，使该第D类废液成为纯水；
一化学凝收单元，其具一化学混凝剂，使该第E类废液产生一胶羽状沉淀及该第A类废液。
2、一种应用于印刷电路板制程的污水处理方法，其步骤包含：
a、混合后收集各湿制程的水洗水，再加入氢氧化钠，调整Ph值达9以上，进而形成一氢氧化铜的细小胶羽；
b、过滤该氢氧化铜的细小胶羽，再将其后所得的一澄清液加入硫酸H2SO4，用以调整Ph值至中性(6～8)；
c、进行一R/O逆渗透处理，使该澄清液产生所需的一纯水及一高硬度的纯水污水。
3、根据权利要求2所述的一种污水处理方法，其特征在于：所说的处理方法还包含一步骤d，通过一具阳离子树脂及阴离子树脂的混床中将该纯水进行一混床处理，用以制造出超纯水。
4、一种应用于印刷电路板制程的污水处理及资源回收方法，其步骤包含：
a、将各制程产生的废液区分为一第A类废液、一第B类废液、一第C类废液、一第D类废液、一第E类废液、一第F类废液；
b、将该A类废液加入一铝系回收介质，用以与该第A类废液进行置换而产生一铜系沉积物及该第B类废液；
c、将该第B类废液进行一微电解处理，以去除该第B类废液中的一化学需氧量，并产生该第E类废液；
d、将第C类废液导入一硫酸铜回收机，用以使该第C类废液产生一5水硫酸铜结晶(5H2O.CuSO4)及一废酸以再回收利用；
e、将第D类废液导入一碱性砂滤塔，用以过滤该第D类废液中的一氢氧化铜胶羽细微颗粒；并再以一活性碳过滤部，用以再使该第D类废液成为一纯水而再回收利用；
f、于第E类废液中加入一化学混凝剂，用以使该第E类废液产生一胶羽状沉淀及该第A类废液；
g、分选该第F类废液，以形成该第B类废液，以纳入步骤c处理。
5、如权利要求4所述的污水处理及资源回收方法，其特征在于：所说的第A类废液是为一可置换回收的废液，其可为一A1氯化铜废液、一A2化学铜废液、一A3EDTA废液或其混合。
6、根据权利要求4所述的污水处理及资源回收方法，其特征在于：所说的第B类废液更包含一B1去膜显影废液、一B2高锰酸钾废液、一B3硝酸废液、一B4其他废液、一B5酸化废液或其混合。
7、根据权利要求4所述的污水处理及资源回收方法，其特征在于：所说的第C类废液是为一硫酸铜的废液，其可为一C1微蚀废液、一C2镀铜废液或其混合。
8、根据权利要求4所述的污水处理及资源回收方法，其特征在于：所说的第D类废液是为一印刷电路板湿制程设备排放的水洗水。
9、根据权利要求4所述的污水处理及资源回收方法，其特征在于：所说的第E类废液是为一E1制程排出水洗水、一E2过滤系统反洗水、一E3R/O膜产生的污水、E4其他废液或其混合。
10、根据权利要求4所述的污水处理及资源回收方法，其特征在于：所说的第F类废液是为一F1碱性蚀刻废液、一F2剥锡铅废液或其混合。
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