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1工程概況
某電子公司是國內(nèi)重點(diǎn)集成電路封裝測試企業(yè)，該公司主要從事半導(dǎo)體集成電路、半導(dǎo)體元器件的封裝測試業(yè)務(wù)，其生產(chǎn)線廢水主要包括兩部分，一部分為晶元的減薄劃片廢水、另一部分為電鍍錫化廢水。減薄劃片廢水中主要含有大量的硅粉微粒，SS約2000mg/L左右，特性很穩(wěn)定，不易沉降，電導(dǎo)率僅為2-4μs/cm，東洋環(huán)境采用自主研發(fā)的二級連續(xù)UF膜系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)行廢水回收利用，廢水回收利用率≥90%，回收水質(zhì)好，同時回收硅粉。在此主要介紹電鍍錫化廢水的回用處理系統(tǒng)；廢水中主要含有Cu、Sn、酸堿、有機(jī)物等，在該項(xiàng)目中首先要做好分質(zhì)分流是尤為重要，把錫化電鍍線上的廢水按照水中的成份及濃度來分質(zhì)收集，主要分為漂洗廢水、重污染廢水、有機(jī)槽廢液三路，水質(zhì)如下：
表1 原水水質(zhì)指標(biāo)
2 工藝流程
2.1“東洋環(huán)境工程”對電鍍廢水回用采用的工藝（如圖2）與目前較多電鍍企業(yè)廢水的回用工藝（如圖1）簡單比較：
圖1是把所有電鍍廢水混合集中收集，先經(jīng)過物化或生物一系統(tǒng)處理，然后把上清液進(jìn)行膜系統(tǒng)回收，因在廢水處理過程中，投加了大量的PAC、PAM等，藥劑中含有大量的陽離子物質(zhì)存在水中，很容易與回用膜元件表面電荷結(jié)合而堵塞膜元件，更不能保證很高的回收率，通?；厥章首罡邇H能達(dá)到50%，往往并不能保證長期穩(wěn)定的運(yùn)行；因投加了大量的藥劑，使廢水的含鹽量也大大的增加，所以也降低了回用水水質(zhì)；通過膜技術(shù)回用后的濃縮水重金屬通常會超標(biāo)，不能直接排放，這樣只能回到廢水前處理系統(tǒng)中，從而增加了廢水處理部分的負(fù)荷及水量，嚴(yán)重影響廢水處理部分的效果，同時占地及土建投資也增大。
經(jīng)過多年電鍍廢水及涉重金屬的研究及工程實(shí)踐，摸索出一套成熟穩(wěn)定的電鍍廢水回用技術(shù)（連續(xù)錯流抗污染多級膜法回用），把電鍍廢水分質(zhì)收集，單獨(dú)膜法回用，回用水可分別用到對應(yīng)的生產(chǎn)線或作為自來水使用；目前東洋環(huán)境采用的回用理念是“先回用后處理”，把廢水先進(jìn)行分質(zhì)收集，單獨(dú)膜法回用，回收率≥85%，濃縮后的廢水中重金屬離子濃度可提升到100倍以上，對該濃縮廢水可通過重金屬回收裝置（專利號：CN201010578758.5）進(jìn)行重金屬的提取，大大提高了重金屬的回收效率，回收重金屬的同時，也減輕后需廢水處理的負(fù)荷。
從實(shí)際工程效果來看，圖2較圖1的回用理念更先進(jìn)，具有更高的回收率，系統(tǒng)具有更高的穩(wěn)定性，不易堵塞，回用水質(zhì)更高；圖2不僅可回收純水而且同時可以回收貴重金屬，特別對含貴重金屬的回收價值更大，回收的重金屬純度可達(dá)到97%，回收效率≥90%。
2.2 某電子電鍍廢水回用及處理工藝
工藝說明：清洗廢水主要包括酸性清洗廢水及堿性清洗廢水兩大部分，廢水中主要含有硫酸、硫代硫酸鈉、甲基磺酸、堿性液、銅、錫及添加劑等，混合后的清洗水主要偏酸性，多路清洗廢水匯集于調(diào)節(jié)池，通過曝氣攪拌，使水質(zhì)水量達(dá)到調(diào)節(jié)作用，調(diào)節(jié)后的水進(jìn)入多介質(zhì)過濾系統(tǒng)主要是攔截較大顆粒物及膠體，然后進(jìn)入MF/UF（可選項(xiàng)），主要去除較小懸浮物、膠體、細(xì)菌微生物等，MF/UF具有自動運(yùn)行、沖洗功能；MF/UF透過液進(jìn)入膜脫鹽系統(tǒng)，主要是脫除水中鹽份，該膜元件是根據(jù)電鍍廢水的特性，采用連續(xù)錯流抗污染技術(shù)，少量的濃縮水中含有較高的重金屬，先進(jìn)行重金屬回收（若較貴重的重金屬可分開收集單獨(dú)回收重金屬，達(dá)到純度更高的重金屬），再把回收后的廢水供至污水站進(jìn)行物化或生化處理達(dá)，最終確保出水水質(zhì)達(dá)到《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB21900-2008）指標(biāo)。
本系統(tǒng)的水資源系統(tǒng)回收率≥85%，重金屬等離子的回收率≥90%，金屬純度≥97%。此項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)申請國家發(fā)明專利，專利申請?zhí)枺?span>CN201010578758.5。
3 設(shè)備平面布置圖
1：絮凝劑加藥 2：多介質(zhì)過濾器 3：微濾 4：超濾 5：超濾水箱 6: RO增壓泵 7：保安過濾器 8：阻垢劑加藥 9：一級高壓泵 10：一級錯流抗污染RO 11：中間水箱 12：RO增壓泵 13：PH調(diào)節(jié)加藥 14：二級高壓泵 15：二級反滲透裝置 16：RO產(chǎn)水箱 17：EDI增壓泵 18：EDI前置過濾器 19：EDI裝置 20：氮封水箱 21：外供變頻泵
4 主要設(shè)備或構(gòu)件
4.1多介質(zhì)過濾器：
系統(tǒng)設(shè)置1臺多介質(zhì)過濾器，主要截留水中顆粒狀雜質(zhì)、懸浮物及膠體等物質(zhì)。過濾器內(nèi)裝填精制的、具有良好級配的無煙煤。罐體為Φ2800mm,設(shè)計(jì)單套產(chǎn)水量55.0m3/h。
4.2連續(xù)MF：
為了防止水中細(xì)微顆粒進(jìn)入超濾裝置，特設(shè)置5μm過濾器進(jìn)行過濾，確保細(xì)微顆粒的過濾率。系統(tǒng)配置1臺直徑為Ф800mm的微濾，過濾器材質(zhì)為不銹鋼，每臺的產(chǎn)水量55m3/h。
4.3連續(xù)UF裝置：
超濾膜分離技術(shù)是一種廣泛應(yīng)用于溶液和固體物質(zhì)分離、濃縮和提純的分離技術(shù)，它利用具有選擇透過能力的薄膜做分離介質(zhì)，膜壁密布微孔，原液在一定壓力下通過膜的一側(cè)，溶劑及小分子溶質(zhì)透過膜壁為濾出液，而較大分子的溶質(zhì)被膜截留，從而達(dá)到物質(zhì)分離及濃縮的目的。膜分離過程為動態(tài)過濾過程，大分子溶質(zhì)、固形物被膜壁阻隔，隨濃縮液流出膜組件，膜不易被堵塞，可連續(xù)長期使用。過濾過程可在常溫、低壓下運(yùn)行，無相態(tài)變化，高效節(jié)能。超濾系統(tǒng)采用錯流過濾、頻繁反洗的全自動連續(xù)運(yùn)行方式。本系統(tǒng)分為1套裝置。設(shè)計(jì)單套產(chǎn)水量53m3/h。每套裝置運(yùn)行情況為：運(yùn)行30分鐘，反沖洗30～60秒。系統(tǒng)采用PLC控制，每臺配置超濾膜元件為28支2860型的膜元件，操作溫度：≤40℃.
4.4錯流抗污染RO裝置
系統(tǒng)設(shè)置1套錯流抗污染RO裝置，它是整個系統(tǒng)的心臟部分，經(jīng)反滲透處理后的水，能去除極大部分無機(jī)鹽、有機(jī)物、微生物、細(xì)菌；產(chǎn)水不含有銅的沉淀物，產(chǎn)水優(yōu)于自來水。
膜組件選用進(jìn)口芳香聚酰胺復(fù)合膜，該組件由三層薄膜復(fù)合，表面層為芳香聚酰胺材質(zhì)，厚度為2000埃，并由一層微孔聚砜層支撐，可承受高壓力，對機(jī)械張力及化學(xué)侵蝕具有較好抵抗性，該組件具有較大的膜面積400平方英尺，較大的產(chǎn)水量，對NaCl、CaCl2、MgCl2具有99%的脫鹽率。
每套一級錯流抗污染RO配置56根抗污膜反滲透膜組件；操作壓力約1.4～1.7Mpa，產(chǎn)水量為50.0m3/h，脫鹽率90%以上。
4.5二級反滲透裝置
系統(tǒng)設(shè)置1套二級反滲透裝置；經(jīng)過二級反滲透處理后的水，能去除絕大部分無機(jī)鹽、有機(jī)物、微生物、細(xì)菌。設(shè)計(jì)的合理與否直接關(guān)系到項(xiàng)目投資費(fèi)用，整個系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益，使用壽命，操作可靠簡便性。每套二級RO配置48根反滲透膜組件；操作壓力約1.4Mpa，產(chǎn)水量為48.0m3/h；濃水回流至超濾產(chǎn)水箱。
4.6 EDI前級過濾器：
主要截留純水中微米及亞微米級的細(xì)小懸浮物、微生物、微粒、細(xì)菌和膠體物質(zhì)等雜質(zhì)。裝置外殼材質(zhì)為不銹鋼，過濾精度約0.22μm；每臺產(chǎn)水量≥48.0m3/h；直徑為Ф600微孔過濾器。
4.7 EDI裝置:
電除離子(EDI)工藝是一種將電滲析與離子交換有機(jī)地結(jié)合在一起的膜分離脫鹽工藝，屬高科技綠色環(huán)保技術(shù)。EDI利用混和離子交換樹脂吸附水中的陰陽離子，同時這些被吸附的離子又在直流電壓的作用下，分別透過陰陽離子交換膜而被去除。
每套EDI系統(tǒng)由9塊SIEMENS公司產(chǎn)的IP-LXM45Z模塊組成、電器控制儀表含：在線顯示電阻儀、EDI用整流器、變壓器、每套裝置配有一臺德國進(jìn)口濃水流量開關(guān)、配套：PLC、機(jī)架等組成。系統(tǒng)共1套，每套進(jìn)水量為：48.0m3/h，產(chǎn)水量≥45.0m3/h，濃水回流到一級反滲透產(chǎn)水箱；EDI產(chǎn)水電阻率≥15.0MΩ·CM（25℃）。
4.8氮封水箱：
容積為30.0m3氮封水箱一期1臺，材質(zhì)采用超純水箱專用FRP，水箱采用高純氮封系統(tǒng)，保證水箱內(nèi)水質(zhì)不受空氣影響； 該水池配裝液位變送器，4-20mA輸出，測量范圍0-5m，配本體閥門、水箱排污管道、水箱溢流管道等，并實(shí)現(xiàn)與EDI增壓泵、外供泵等聯(lián)鎖。
5 本系統(tǒng)設(shè)施的特征
在工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備選型方面力求做到技術(shù)先進(jìn)、工藝可靠、設(shè)備美觀、性能優(yōu)越、占地面積小、操作簡單與維護(hù)方便。
本系統(tǒng)采用可編程邏輯控制器(PLC)完成電氣和儀表部分的全自動控制，同時可顯示工藝過程中的主要監(jiān)測指標(biāo)以及系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，對重要參數(shù)如流量、電導(dǎo)率、pH值、壓力等設(shè)有在線檢測儀表，并設(shè)定有超限報警功能。
6 設(shè)施運(yùn)行監(jiān)測結(jié)果
設(shè)備于2010年7月底開始調(diào)試，2010年8月底達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)際運(yùn)行回用效果見表2。
表2 漂洗廢水回用的水質(zhì)及水量
7 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及效益分析
電費(fèi)按0.80元/（kW·h）計(jì)，費(fèi)用為2.2元/m3；藥劑費(fèi)為0.4元/m3（絮凝劑ST 8mg/l,阻垢劑 3mg/l）；更換配件及維護(hù)費(fèi)用0.8元/m3；人工費(fèi)用0.1元/m3,綜合折舊費(fèi)（設(shè)備折舊按10a、土建按20a計(jì)算）0.49元/m3,處理的成本為3.99元/m3。
廢水回用系統(tǒng)每年可回收純水為336600m3,回收的水質(zhì)較好，每年可回收重金屬約2160kg;金屬純度≥97%。廢水處理系統(tǒng)每年減排了336600 m3,廢水，減少了COD及重金屬的排放量，回用后廢水量大大減小，有效的節(jié)省了土建的投資及占地面積，有效減小了對環(huán)境的污染。
8 總結(jié)
1）分質(zhì)收集單獨(dú)回用是廢水高效回用的前提條件。
2）“先回用后處理”的回用理念是較先進(jìn)的，避免投加的藥劑造成二次污染。
3）采用連續(xù)抗污染錯流多級回用電鍍廢水需做好預(yù)處理及膜的選擇很關(guān)鍵，連續(xù)抗污染錯流多級是穩(wěn)定、高效的回用方式，回收率≥85%，對重金屬等離子的去除率≥90%，回收的純水水質(zhì)好，可回用制取高純水。
4）根據(jù)不同高濃度有機(jī)廢水可選用對應(yīng)極板涂層的重金屬回收裝置， 對COD可強(qiáng)氧化降低，陽極板材料尤為重要，直接影響COD的去除效果，同時陰極回收重金屬，處理后的廢水再與低濃度的廢水混合處理，這樣降低高濃度有機(jī)廢水對整個廢水處理系統(tǒng)的負(fù)荷。
作者：任曉哲