20 000 m3/d PCB废水扩容改造工程设计研究

摘要：以赣州市某工业园区20 000 m3/d的印刷电路板（Printed Circuit Board，PCB）废水处理扩容改造为案例展开分析。介绍“格栅+沉砂池+调节池+混凝沉淀池+多段厌氧好氧（Anaerobic Oxic，A/O）+二沉池+高密度沉淀池+臭氧接触池+V型滤池+消毒池”组合工艺中的工艺流程、设计参数、运行效果及运营成本等指标。结果表明，采用该组合工艺处理PCB线路板废水，出水各项污染指标均能稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）中的一级A标准，其处理成本为3.61元/m3。

关键词：印刷电路板（PCB）废水；综合废水；扩容改造；工程实例

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1008-9500（2024）08-00-04

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.08.013

Example of 20 000 m3/d PCB Wastewater Expansion and Renovation Project

LIAO Zhenlong

（China Energy Conservation Tiehan Environmental Protection Group Co.，Ltd.， Guangzhou 510335， China）

Abstract： An industrial park in Ganzhou City， 20 000 m3 / d of printed circuit board Printed Circuit Board（PCB） wastewater treatment capacity expansion and transformation as a case study. Introduce the process flow， design parameters， operation effect and operation cost indicators in the combination process of “grid + sand sedimentation tank + regulating tank + coagulation sedimentation tank + multi-stage Anaerobic Oxic （A/O） + two sedimentation tank + high-density sedimentation tank + ozone contact tank + V-shaped filter + disinfection tank”. The results show that the combined process for PCB wastewater treatment， the effluent pollution indicators can be stabilized to meet the “Urban Wastewater Treatment Plant Pollutant Discharge Standard” （GB 18918—2002） in the class A standard， and the cost of treatment is 3.61 yuan/m3.

Keywords： Printed Circuit Board（PCB） wastewater; comprehensive waste water; expansion and renovation; engineering examples

印刷电路板（Printed Circuit Board，PCB）废水具有富含重金属和有机络合物、少有机物、过酸或过碱的特性，成分复杂，处理难度较大。目前，主流处理技术有物理活性炭吸附、化学药剂混凝沉淀、生物膜反应和曝气生物滤池以及臭氧和Fenton高级氧化工艺等[1-2]。随着地表水水环境容量不足，对企业、工业园区污水处理设施提高了排放标准要求，但现有的PCB废水处理设施基本上无法满足新排放标准的要求，因此需要升级改造PCB废水处理系统。

1 工程概况

某工业园区PCB废水处理厂位于江西省赣州市，其一期运行规模为10 000 m3/d，采用“预处理+调节+混凝沉淀+水解酸化+氧化沟+二沉池+紫外线消毒”的污水处理工艺，设计排放标准为《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）中一级B标准，目前出水稳定达标。由于进驻企业增加，工业园区扩产扩容，污水厂满负荷运行，现需对某工业园区PCB废水处理厂进行扩容改造：新建运行规模为10 000 m3/d处理设施，同时对一期运行规模为10 000 m3/d设施进行提标改造，使总处理能力达20 000 m3/d，出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）中一级A标准。

1.1 扩容提标改造总体思路

扩容提标改造工程应重点关注新引入的PCB废水。PCB废水经预处理后已去除易降解的有机物，但氨氮和总氮指标较高，且存在重金属超标的风险。因此，本方案扩容提标改造的重点不仅要考虑有机物和总氮的去除，还需要考虑重金属事故的应急处理设施。

具体扩容提标改造思路如下。第一，改进一期氧化沟，强化其脱氮功能。第二，扩建的工程主体中应强化生化处理工艺的脱氮功能，充分利用生物作用脱氮。第三，强化进水混凝沉淀作用，设置氢氧化钠投加设施，当发生进水重金属事故时及时利用氢氧化钠投加设施投加药剂，生成重金属沉淀，达到去除进水重金属的目的。第四，增加高级氧化单元，利用强氧化作用降解废水中的难生物降解有机物，确保出水达标。第五，增加深度处理设施，去除废水中残留的悬浮物和胶体物质，确保各项指标稳定达标，预留重金属离子捕捉剂，当发生重金属事故时，可作为应急处理设施。第六，改造现有污泥处理设施，增加低温干化设施，脱水后污泥含水率降至60%以下。第七，增加事故池，在上游企业或污水处理厂出现异常情况时，可以暂存部分超标废水，提高污水处理厂运行可靠性。

1.2 进出水水质

主要监测指标有化学需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）、五日生化需氧量（Biochemical Oxygen"Demand after 5 days，BOD5）、悬浮物（Suspended Solids，SS）、总氮（Total Nitrogen，TN）、总磷（Total"Phosphorus，TP）和氨氮（NH3-N）。本项目设计的进水水质情况和出水指标如表1所示，其中出水水质要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）中一级A标准。

1.3 扩容提标改造后工艺流程

考虑PCB废水具有重金属含量高、有机质含量低、酸碱性以及毒性较高等特性，为保证PCB废水处理出水达到排放标准，扩容提标改造工程采用“格栅+沉砂池+调节池+混凝沉淀池+多段厌氧-好氧（Anaerobic Oxic，A/O）+二沉池+高密度沉淀池+臭氧接触池+V型滤池+消毒池”工艺。其具体工艺流程如图1所示。

1.4 主要构筑物参数

第一粗格栅。粗格栅原有2台，二期增加1台；设备宽度为900 mm；栅条间隙为20 mm；格栅倾角为75°；排渣高度为1 000 mm；电机功率为2.2 kW；控制方式为定时控制格栅运行；材质为304不锈钢。

第二，提升泵房。地下式污水提升泵房数量为1座，地下钢筋混凝土集水池规格为10 000 mm×9 000 mm×10 400 mm（长×宽×高）；地上框架式提升泵房数量为1座，规格为10 000 mm×5 000 mm×5 200 mm（长×宽×高）；潜污泵3台（2用1备）流量为420 m3/h；扬程为26 m；电机功率为55 kW。

第三，细格栅。细格栅数量为1座，地上钢筋混凝土结构，规格为5 000 mm×2 400 mm×1 700 mm（长×宽×高），回转式格栅除污机数量为2台，设备宽度为1 000 mm；栅条间隙为5mm；渠道深度为1 700 mm；格栅倾角为75°；排渣高度为800 mm；电机功率为1.1 kW；材质为304不锈钢。

第四，旋流沉砂池。旋流沉砂池数量为1座，地上式圆形钢筋混凝土结构，规格为7 260 mm×5 315 mm×3 950 mm（长×宽×高）；砂水分离器数量为1台，型号为SF-260，流量为18～43 m3/h；螺旋外径为220 mm；转速为5 r/min；功率为0.37 kW；材质为不锈钢；2台旋流沉砂器型号为XLC720，直径为2 430 mm，功率为1.1 kW，材质为不锈钢。

第五，调节池与事故池。调节池类型为半地下式钢筋混凝土水池，规格为22 000 mm×13 000 mm×6 500 mm（长×宽×高），共2格；有效水深为6.0 m；有效容积为432 m3。事故池为半地下式钢筋混凝土水池，尺寸为34 000 mm×13 000 mm×6 500 mm（长×宽×高），共2格；有效水深为6.0 m；有效容积为5 304 m3。

第六，混凝沉淀池与混合池搅拌机。混凝沉淀池数量为1座，类型为半地下式钢筋混凝土水池，规格为30 000 mm×10 500 mm×6 000 mm（长×宽×高）。混合池搅拌机类型为折叶桨式搅拌机；型号为JBJ-600；叶轮直径为600 mm，转速为60 r/min；电机功率为1.5 kW；数量为6台；材质为碳钢防腐。

第七，多级A/O生化池。多级AO生化池数量为1座，半地下钢筋混凝土矩形结构，规格为42.00 m×42.00 m×7.00 m（长×宽×高），有效水深为6.0 m；设计泥龄为23 d；污泥负荷为0.090 kg BOD5/（kg MLVSS·d）；总氮负荷为0.014 kg TN/（kg MLVSS·d）；污泥浓度为3.0 g/L；有效容积为10 584 m3。厌氧池有效容积为830 m3，停留时间为2 h。缺氧池有效容积为2 194 m3，停留时间为5.3 h。好氧池有效容积为4 536 m3，停留时间为10.9 h。后缺氧池有效容积为1 512 m3，停留时间为3.6 h。后好氧池有效容积为1 008 m3；后好氧池停留时间为2.4 h；总水力停留时间24.1 h；设计供气量3 750 m3/h；气水比9∶1；混合液回流比200～400%；污泥回流比100%。

第八，二沉池。二沉池类型为半地下式圆形钢砼水池，数量为2座，表面负荷为0.67 m3/（m2·h），固体负荷为95.5 kg/（m2·d）；沉淀时间为5.2 h；外形直径为20 000 mm，池边高度为3.5 m。

第九，高密度沉淀池。高密度沉淀池数量为1座，分两组运行，混凝反应池规格为4 150 mm×3 000 mm×2 500 mm（长×宽×高）；絮凝反应池沉淀池为5 000×4 850×7 000 mm（长×宽×高）；沉淀池为12 500 mm×11 000 mm×7 000 mm（长×宽×高）；通过投加聚合氯化铝（Polyaluminum Chloride，PAC）、聚丙烯酰胺（Polyacrylamide，PAM）和粉碳，减少水中悬浮物（Suspended Solids，SS）对臭氧氧化的影响。预留重金属捕集剂投加装置，用于去除重金属。

第十，臭氧接触池。臭氧接触池类型为地上式，钢筋混凝土，数量为1座，规格为18 m×12 m×7 m，有效水深为7.0 m，有效容积为1 512.0 m³，水力停留时间为1.3 h，池壁环氧煤沥青防水防腐。

第十一，V型滤池。V型滤池类型为半地上式矩形钢筋混凝土水池，数量为1座，30 400 mm×15 000 mm×6 550 mm（长×宽×高）；正常滤速为4.7 m/h；强制滤速为6.3 m/h；气洗强度为15 L/（m²·s）；水洗强度为5L/（m²·s）；单格过滤面积为44 m2；反洗水池类型为半地上式矩形钢筋混凝土水池，数量为1座，规格为11 150 mm×4 000 mm×3 750 mm（长×宽×高）。

第十二，臭氧制备间及加药间。臭氧发生器数量为2台，臭氧产量为20kg/h，运行重量为12t，电机功率为175 kW，工作电压为380 V。加药间有PAC加药设备、碳源溶药与加药装置，重金属补集剂溶药与加药装置、NaOH加药装置、还原剂加药装置以及粉末活性炭加药装置等。

第十三，出水监控及消毒计量池。消毒池数量为1座，类型为半地下钢筋混凝土结构，规格为12 000 mm×1 500 mm×5 000 mm（长×宽×高）。计量池数量为1座，类型为半地下钢筋混凝土结构，规格为12 000 mm×1 500 mm×5 000 mm（长×宽×高）；紫外消毒设备数量为1套，处理水量为20 000 m3/d；电机功率为26.49 kW；巴氏计量槽数量为1套，材质为不锈钢。出水COD、氨氮、pH、总氮、总铜、总镍、总铬在线监测仪7套。

2 工程运行情况

2.1 出水效果

PCB废水处理设施稳定运行3个月，其进水水质COD、氨氮、总氮、总磷的数值稳定在设计范围内。经过处理后，其出水指标如图2所示，出水COD浓度稳定小于50 mg/L，氨氮稳定小于5 mg/L，总氮稳定小于15 mg/L，总磷稳定小于0.5mg/L，稳定达到排放标准。

2.2 运行成本分析

本工程建设项目总投资为8 867.86万元，其运行成本分析（按2万t/d计）如下。

2.2.1 电费

本工程投产后每天总用电量为39 606.31 kW·h，电费单价取0.6 193元/（kW·h），每天的电费为24516.31元，折算吨水成本为1.226元/t。

2.2.2 水费

本工程投产后每天总用水量为60.6 m3/d，水费单价取3.17元/m3，每天的水费为192.10元，折算吨水成本为0.01元/t。

2.2.3 药剂费

乙酸钠费用为4.5元/kg，PAC费用为4元/kg，PAM阴离子费用为12元/kg，重金属捕集剂费用为10元/kg，PAM阳离子费用为25元/kg。每天的药剂费用为22 285元，折算吨水成本为1.11元/t。

2.2.4 人工费

本项目职工定员8人，职工薪酬合计48 000元/月，折算吨水成本为0.08元/t。

2.2.5 污泥处置费

新增污泥量为16.07 t/d（含水率按60%计），费用为1 400元/t，则每天的污泥处置费用为22 498元，折算吨水成本为1.12元/t。

2.2.6 检测费

在线设备运维费用为235 000元/年，第三方检测费69 600元/年，自主化验费7 560元/年，每月检测费32 943.33元，折算吨水成本为0.055元/t。

2.2.7 日常维修费

日常检修维护费率每年按固定资产价值的1%计，折算吨水成本为0.07元/t。

经计算，扩容改造后单位水处理经营成本（不计大修费）为3.61元/t。

3 结论

采用“格栅+沉砂池+调节池+混凝沉淀池+多段A/O+二沉池+高密度沉淀池+臭氧接触池+V型滤池+消毒池”工艺处理PCB废水后，各污染物能够得到有效去除，COD、BOD5、氨氮、总氮及总磷的去除效果好，系统运行效果稳定、有较强的耐冲击负荷能力，出水能够达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）中的一级A标准。实际运行中，水处理总成本为3.61元/t，包括电费、药品及耗材、水费、人工费以及污泥处置费用等。

参考文献

1 许文卿.MBR-Fenton组合工艺处理印制电路板（PCB）综合废水升级改造的工程实践[D].广州：华南理工大学，2017：25-27.

2 丘伟聪.PCB废水处理及回用的技术方案及工程应用[D].武汉：武汉工程大学，2015：14-16.