PCB工厂氨氮废水处理技术及应用

陈志强 谢燕蔓 陈启军

（深圳市瑞秋卡森环保科技有限公司，广东 深圳 518000）

1 引言

印制电路板（PCB）行业由于其复杂的生产工序，导致废水种类繁多成分非常复杂，关于PCB废水处理技术一直以来都是环保行业的重点研究对象，其中针对重金属废水处理回用、有机废水处理、络合废水处理技术的研究已经日益成熟，但少见针对氨氮废水处理工艺的研究资料和工程实例。自2010年7月1日起,所有电镀、线路板企业需执行《电镀污染物排放标准GB21900-2008》中表2规定的水污染物排放限值，氨氮排放浓度要求低于15 mg/L；而新政策自2013年1月起要求对电镀行业（包括含电镀的线路板企业）执行表3标准，其中要求氨氮排放浓度为8 mg/L，这对原水浓度在40 mg/L甚至更高的PCB企业而言，氨氮处理达标无疑是个难点。笔者根据已有工程实例整理了相关数据和资料供大家参考。

2 PCB氨氮废水处理技术分析

2.1 原水分析

PCB氨氮废水主要来源于碱性蚀刻缸后的水洗工序，另外根据制程和化学药剂不同，还有少部分来源于微蚀缸及OSP工序后的水洗工序。氨氮废水的分类对废水处理至关重要，在此暂不叙述。过去习惯把这类废水称为铜氨废水，有的会把铜氨废水与化学铜废水合并成络合废水。这些水质较复杂，除氨氮外，还存在有络合铜、COD，其中氨氮主要以NH3·H2O、NH4+、[Cu(NH3)4]2+的形式存在，下表是某线路板废水站的相关统计数据：

表1 铜氨废水及络合废水参考水质（单位mg/L，PH除外）

2.2 络合铜氨废水处理技术分析

（1）初期阶段

早期针对络合废水的重点是解决络合铜的问题，绝大部分处理方案是投加硫化钠或破络剂，将铜从络合状态分离沉淀，但破络工艺仅对铜离子及络合铜的去除有效，而对氨氮并无处理效果。

（2）发展阶段

专门针对络合废水中氨氮处理的各种单元技术开始付诸实施，主要有：

折点加氯：折点氯化法投加漂水，将氯气或漂水通入废水中达到某一点，在该点时水中游离氯含量较低，而氨的浓度降为零；当氯气通入量超过该点时，水中的游离氯就会增多。折点氯法除氨氮的原理为：

NH4++1.5HClO→0.5N2+1.5H2O+2.5H++1.5Cl-

近年来出现多种形式的氨氮去除剂，大多是氧化性药剂，将络合废水中氨氮氧化成硝酸根或氮气去除；但折点氯化法的缺点是加氯量大，运行费用高。

吹脱法：即将气体通入水中，使气液相互充分接触，使水中溶解的游离氨穿过气液界面，向气相转移，从而达到脱除氨氮的目的。常用空气作载体（若用水蒸气作载体则称汽提）。氨吹脱一般采用吹脱池和吹脱塔2 类设备，吹脱池占地面积大，适合高浓度的氨氮废水；而且易造成二次污染，所以氨气的吹脱常采用塔式设备。然而，吹脱出来的氨气随空气进入大气，仍然容易引起二次污染。如何将吹脱出来的氨气无害化，避免二次污染，将是今后吹脱法处理氨氮废水的一个主要课题。

生化法：生化法处理氨氮废水是利用微生物的硝化和反硝化作用，将氨氮转换为氮气去除，由此演变各种形式的生化工艺，如前置式脱氮、后置式脱氮、分段进水A/O工艺及各种新式工艺等。基本原理为：在冲氧环境中硝化菌的作用下，将氨态氮分解氧化成硝酸态氮及亚硝酸氮；然后硝酸氮（NO3－N）和亚硝酸氮（NO2－N）在反硝化菌的作用下，被还原为气态氮（N2）。

理论上生化法可以将氨氮及总氮降低至表3标准，但工艺参数（停留时间、pH值、曝气量、回流比及营养比）控制要求高，目前企业废水处理项目往往因场地因素达不到设计条件。

膜处理法：生物膜处理器（MBR），为生化系统和固液分离的结合。膜法处理效果取决于膜组质量及前处理控制，具有占地小、出水澄清效果，但工程造价高，一般用于深度处理或回用。

（3）现阶段及发展趋势

目前珠三角地区电镀及线路板行业废水排放已经开始执行《电镀污染物排放标准GB21900-2008》表3标准。废水氨氮的标准从原来的15 mg/L调整至8 mg/L，而单一的氨氮处理工艺也无法处理达到新的排放标准。

（4）PCB氨氮废水处理工艺优化

综上所述，我们认为，处理好氨氮废水，管理上应做好原水分析，技术上进行工艺优化组合才能达到效果稳定、运行成本合理的要求。重点是工艺控制参数，尤其是对于改造升级项目，场地及分水条件受到很大限制，应根据具体水量进行设计。

3 PCB废水处理工程实例

3.1 工程概况

惠州某精密电路有限公司主要从事PCB生产，公司于2012年由深圳市瑞秋卡森环保科技有限公司设计承建完成一套废水处理系统，其中氨氮废水水量为60 m3/d，氨氮浓度约为200 mg/L。废水站按照上述思路进行设计，采用化学预处理结合生化法对氨氮废水进行处理量。

3.2 氨氮废水处理工艺说明

本工程将氨氮废水单独收集，采用化学氧化、硫化物破络处理方法结合A/O生化工艺对氨氮废水进行处理。

工艺流程如图1。

单独收集铜氨络合废水至调节池并单独预处理，铜氨废水先经氧化系统，通过氧化去除废水大部分氨氮；然后与其它络合废水混合进入化学反应沉淀系统，通过破络及化学混凝反应去除废水中铜离子及络合铜；除铜后络合废水与综合废水混合调节pH后进入生化系统，生化系统采用A/O工艺，出水经混凝沉淀后排放。

单独氧化铜氨废水，避免了在氧化氨氮过程中同时消耗氧化剂氧化其它络合物，有效控制了氨氮化学处理的用药量；由于前序工艺中大部分氨氮已经得以去除，废水中残余少量氨氮，后续生化无需针对氨氮延长生化时间，在利用有限场地的条件下可以直接通过生化去除并降低至排放要求以内。

3.3 处理工艺单元功能说明

（1）氨氮废水调节池。

单独收集PCB生产车间所产生的氨氮废水，曝气调节水质水量。

（2）氧化系统。

投加适量氨氮去除剂，去除废水中部分氨氮，用计量泵控制加药量，适当降低废水中氨氮浓度。氨氮去剂可去除各种形式的氨。

（3）破络反应沉淀系统。

氧化除氨后，往废水中分级投加化学药剂反应沉淀去除重金属铜和悬浮物。采用的处理技术为：氢氧化钠去除游离态碱→CuS法解离并去除络合态铜→亚铁去除过量S2+及残留氧化剂→絮凝→斜板沉淀进行固液分离；进水可与有机络合废水混合后再进入破络反应沉淀系统。

（4）pH调整池。

化学反应沉淀出水水质为碱性，由pH控制器控制加酸调节pH至中性。

（5）A/O生化系统。

采用兼氧→好氧的工艺进行处理，去除有机物和剩余氨氮，好氧池出水设置消化液回流装置。

在兼氧池中缺氧微生物将废水中难降解的大分子有机物转化为易降解的小分子有机物，将不溶性的有机物转化为溶解性的有机物，进一步提高废水的可生化性；并将回流液中的硝酸根离子和亚硝酸根离子反硝化转化为氮气，达到脱氮目的。

在好氧池中好氧菌将废水中有机物质分解为无污染的无机物质，同时将废水中氨氮转化为硝酸根离子或亚硝酸根离子；好氧池末端设置消化液回流泵，按两倍或两倍以上的流量输送好氧后的水输送回流至兼氧池。进水可与综合废水混合后再进入生化系统。

（6）化学反应沉淀系统。

生化后进入化学反应沉淀系统2，生化水中从生化池带入部分悬浮物质，在反应池中分级投加混凝剂、絮凝剂，使废水中悬浮物质形成絮体状然后进入斜板沉淀池进行固液分离处理。

3.4 处理效果

废水站建成后运行已经超过6个月，从废水站运行时所测数据及区环境监测站的监测报告数据来看，废水站运行稳定，出水水质稳定达标，其中氨氮平均排放浓度为3.278 mg/L，出水水质优于《电镀污染物排放标准GB21900-2008》中表3标准。

4 结论

将PCB络合废水中铜氨废水单独分水，采用化学法单独预处理并结合生化工艺进行后续深度处理，可将废水中氨氮处理达到新的排放标准，并有效控制加药量及用地面积。在线路板行业新的环保趋势下，该铜氨废水处理方法对PCB企业现有废水站的升级改造或废水站新建都具有较强的示范性，对废水氨氮高排放标准的实现有重要的意义。

[1]闰永红. PCB废水分类与处理技术研究[D]. 中山大学,2007.

[2]江海清,何春. 吹脱法在PCB企业氨氮废水处理中的应用[J]. 印制电路信息.2011,58-61

[3]深圳市环境工程咨询服务中心.深圳市线路板行业生产废水治理工程设计指引[Z]. 深圳市环境保护局,2007.

[4]徐志高,黄倩,张建东.化学沉淀法处理高浓度氨氮废水的工艺研究[J].工业废水处理,2010,6(30):31-34.