針對(duì)昆山千燈印刷電路板(PCB)工業(yè)園區(qū)廢水排放特性和原廢水處理廠現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)新建規(guī)模為8000m3/d的火炬廢水處理廠，用以處理PCB工業(yè)園區(qū)的生產(chǎn)廢水和生活污水。綜合考慮，新老廢水處理廠相結(jié)合采用預(yù)處理—生化處理—人工濕地深度處理工藝。
其中預(yù)處理主要針對(duì)酸洗、堿洗以及企業(yè)內(nèi)部預(yù)處理后的絡(luò)合廢水，采用調(diào)節(jié)—破絡(luò)—混凝沉淀的處理工藝;生化處理采用以投藥式活性污泥法為核心的處理工藝，后續(xù)輔以人工濕地深度處理。運(yùn)行結(jié)果表明，該廢水處理廠尾水可穩(wěn)定達(dá)到《太湖地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠及重點(diǎn)工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值》(DB32/T1072—2007)，經(jīng)人工濕地處理后出水可達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838—2002)IV類水體標(biāo)準(zhǔn)，可為今后電路板產(chǎn)業(yè)基地的廢水綜合處理及回用提供示范。
1、工程概況
隨著國(guó)內(nèi)電子行業(yè)的迅速發(fā)展，作為其基礎(chǔ)的印刷電路板(PCB)產(chǎn)業(yè)，每年也以10%～20%的速度增長(zhǎng)。PCB制造是一項(xiàng)相當(dāng)復(fù)雜且綜合性較高的加工技術(shù)，其生產(chǎn)過程會(huì)產(chǎn)生大量含重金屬的廢水以及有機(jī)廢水，如絡(luò)合金屬?gòu)U水、含氰廢水、油墨廢水、酸堿性蝕刻廢水等。其中絡(luò)合廢水中含有EDTA、甲醛等成分，在一定條件下易與銅等金屬形成螯合物，廢水采用一般方法很難有效地處理。
隨著國(guó)內(nèi)環(huán)保意識(shí)的提高和行業(yè)廢水排放監(jiān)管的加強(qiáng)，以及ISO14000認(rèn)證在行業(yè)的推廣，PCB行業(yè)廢水的有效處理便成為亟待解決的問題。蘇州昆山的千燈富民廢水處理廠作為千燈鎮(zhèn)PCB工業(yè)園區(qū)配套而建的專業(yè)廢水處理廠，采用企業(yè)預(yù)處理+廢水處理廠集中處理+達(dá)標(biāo)排放處理的工藝，處理能力為4000m3/d，出水基本達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978—1996)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
但隨著千燈鎮(zhèn)PCB產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展、相關(guān)企業(yè)的不斷聚集以及太湖流域水環(huán)境保護(hù)力度的加大，提標(biāo)后原有的富民廢水處理廠從處理規(guī)模和能力等方面均已無法滿足PCB工業(yè)園區(qū)的發(fā)展要求。
為此，以昆山市千燈PCB工業(yè)園區(qū)為研究對(duì)象，根據(jù)污染物排放特點(diǎn)，設(shè)計(jì)并開發(fā)適于PCB生產(chǎn)排放廢水、廢液的物化和生化綜合處理的技術(shù)工藝，有助于建立廢水集中處理、循環(huán)利用機(jī)制，為千燈產(chǎn)業(yè)基地的可持續(xù)發(fā)展與區(qū)域水環(huán)境保護(hù)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
2、原廢水處理廠問題分析
2.1、工藝流程及進(jìn)出水水質(zhì)
原富民廢水處理廠共設(shè)3條管道，分質(zhì)收集各PCB企業(yè)含銅廢水、油墨廢水和生活污水，采用預(yù)處理+集中處理的工藝，工藝流程如圖1所示，設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)見表1。
2.2、問題分析
千燈PCB工業(yè)園區(qū)本著統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)一管理的原則，相繼引進(jìn)了技術(shù)含量高、與電子企業(yè)配套無污染或輕度污染、符合清潔生產(chǎn)要求的眾多企業(yè)。因此，隨著PCB工業(yè)園區(qū)的發(fā)展，原廢水處理廠逐漸顯現(xiàn)以下問題。
(1)富民廢水處理廠設(shè)計(jì)處理能力只有4000m3/d，獲批接入工業(yè)園區(qū)廢水處理廠處理的廢水量已接近8000m3/d，處理能力嚴(yán)重不足。
(2)富民廢水處理廠占地面積有限，沒有擴(kuò)大處理規(guī)模建設(shè)的余地;且處理工藝中缺少深度生化處理單元，無法進(jìn)行深度提標(biāo)改造。
(3)根據(jù)江蘇省環(huán)保廳要求，排入太湖流域水體的處理出水執(zhí)行《太湖地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠及重點(diǎn)工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值》(DB32/T1072—2007)的標(biāo)準(zhǔn)，由于進(jìn)水水質(zhì)濃度變化較大，短時(shí)間進(jìn)水的沖擊負(fù)荷易影響出水水質(zhì)，存在短時(shí)間出水水質(zhì)超標(biāo)的現(xiàn)象。
3、PCB工業(yè)園區(qū)廢水綜合處理
3.1、解決方案
根據(jù)富民廢水處理廠存在的問題及PCB工業(yè)園區(qū)生產(chǎn)廢水實(shí)際狀況，設(shè)計(jì)新建火炬廢水處理廠，處理規(guī)模為8000m3/d，尾水排放執(zhí)行DB32/T1072—2007的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，各企業(yè)生產(chǎn)廢水須經(jīng)過企業(yè)內(nèi)部預(yù)處理后，達(dá)到GB8978—1996的三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)后經(jīng)分質(zhì)收集管網(wǎng)匯集至火炬廢水處理廠處理，處理后的生活污水達(dá)到《污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJ343—2011)標(biāo)準(zhǔn)后經(jīng)生活污水收集管網(wǎng)接入火炬廢水處理廠，火炬廢水處理廠設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。
將富民廢水處理廠作為火炬廢水處理廠預(yù)處理工段，就近接管16家企業(yè)的廢水，經(jīng)處理后與另外12家企業(yè)經(jīng)火炬廢水處理廠預(yù)處理出水一同進(jìn)入火炬廢水處理廠生化處理單元進(jìn)一步處理;同時(shí)，鑒于工業(yè)廢水水量和水質(zhì)變化較大，新建火炬廢水處理廠設(shè)計(jì)增加生化及后續(xù)物化處理單元工藝，為出水水質(zhì)的達(dá)標(biāo)排放提供保障，如圖2所示。
圖2新建火炬廢水處理廠工藝流程
為保障千燈火炬廢水處理廠的穩(wěn)定運(yùn)行，系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮安全余量，同時(shí)設(shè)置隔墻和連通閘門，以便達(dá)到分格檢修而無需間斷運(yùn)行[1]。
3.2、新建廢水處理廠系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.2.1、綜合廢水預(yù)處理
酸洗和堿洗廢水與各企業(yè)預(yù)處理后的絡(luò)合廢水、有機(jī)廢水在調(diào)節(jié)池內(nèi)混合均勻，綜合廢水處理的主要污染物為銅，廢水依次通過調(diào)節(jié)池—破絡(luò)反應(yīng)池—pH調(diào)節(jié)池—混凝反應(yīng)池—絮凝反應(yīng)池—輻流式沉淀池—pH調(diào)節(jié)池—生化處理系統(tǒng)。
通過投加0.01mol/LFeSO4和Na2S破絡(luò)劑破解銅系絡(luò)合物，約需0.5h，再調(diào)整pH至8～9，生成硫化物和氫氧化物沉淀，在混凝反應(yīng)池投加聚氯化鋁(PAC)，形成氫氧化鋁絮體，與重金屬絮體發(fā)生共沉，在絮凝反應(yīng)池投加PAM，使小顆粒重金屬絮體形成較大的重金屬絮體形成共沉，之后進(jìn)入輻流式沉淀池，此段設(shè)計(jì)停留時(shí)間9h。經(jīng)過該工藝處理以后，重金屬銅、鎳以及懸浮物和部分膠體物質(zhì)共同形成礬花，在沉淀池中分離去除。
3.2.2、油墨廢水、脫脂及蓬松廢液預(yù)處理
油墨廢水包含一般清洗有機(jī)廢水和經(jīng)過酸析的顯影除膠液，酸析廢水中仍含有部分膠體物質(zhì)，需要進(jìn)一步去除，處理工藝流程如圖3所示。
圖3油墨廢水、脫脂及蓬松廢液預(yù)處理工藝
利用廢酸液及5%～10%硫酸溶液將調(diào)節(jié)池中油墨廢水pH調(diào)節(jié)為3～4，去除感光膠體和油墨渣。但處理后廢水中銅濃度仍達(dá)到10mg/L，對(duì)生化處理系統(tǒng)微生物有抑制作用。
因此，在進(jìn)入生化處理系統(tǒng)之前，采用中和—混凝—沉淀工藝去除廢水中的重金屬離子。投加NaOH溶液控制pH為8.5～9，隨后分別投加PAC和PAM進(jìn)行混凝沉淀，為后續(xù)生化處理段創(chuàng)造適宜的條件，避免重金屬對(duì)生化處理系統(tǒng)的影響。處理系統(tǒng)設(shè)置油墨廢水調(diào)節(jié)池1座，鋼筋混凝土，內(nèi)襯玻璃鋼防腐，尺寸為9m×16m×4.5m，水力停留時(shí)間為8h。
脫脂廢液進(jìn)入微電解處理系統(tǒng)，通過氧化還原反應(yīng)降解污染物，同時(shí)生成具有良好絮凝作用的Fe2+，不僅能提高難降解有機(jī)廢水的可生化性，還可降解廢水中的部分有機(jī)物。蓬松廢液水量雖不大，但COD卻高達(dá)20多萬(wàn)mg/L，單獨(dú)采用Fenton反應(yīng)進(jìn)行預(yù)處理，先去除較高的COD后，再進(jìn)入微電解處理系統(tǒng)。
廢酸池、脫脂廢液池、蓬松反應(yīng)池各1座，鋼筋混凝土，內(nèi)襯玻璃鋼防腐，尺寸分別為4m×9m×4.5m、4m×7m×4.5m和3.5m×4m×4.5m，設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間分別為10h、10h和2h;微電解塔為加強(qiáng)PP塔系統(tǒng)，尺寸為A1.5m2×H3.5m，水力停留時(shí)間為1h。
3.2.3、生化處理系統(tǒng)
經(jīng)預(yù)處理后的廢水，采用厭氧-缺氧-投藥式活性污泥法工藝進(jìn)一步處理，如圖4所示。
圖3中給水排水Vol.39No.6201363綜合廢水和高濃度有機(jī)廢水處理過程中，設(shè)有兩級(jí)pH調(diào)節(jié)池，調(diào)整pH至8.5～9，確保后續(xù)生化處理系統(tǒng)正常運(yùn)行;同時(shí)對(duì)進(jìn)入生化處理系統(tǒng)的廢水進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，若pH或銅離子超過預(yù)設(shè)值(pH=8.5～9，Cu2+<2mg/L)，則將廢水返回至相應(yīng)調(diào)節(jié)池、廢液池或預(yù)處理段中。設(shè)計(jì)厭氧處理規(guī)模2400m3/d，缺氧處理為8000m3/d，好氧處理8000m3/d。該工藝具有同時(shí)去除COD、銅離子和NH3—N的能力。
厭氧池分2組建設(shè)，單組尺寸為10m×15m×5m，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、內(nèi)襯玻璃鋼防腐，脈沖進(jìn)水保持厭氧池中的厭氧污泥呈懸浮狀態(tài)，設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間14h，在提高廢水可生化性的同時(shí)，利用厭氧微生物的分解酶，徹底破除綜合廢水中的螯合劑和絡(luò)合劑，使其失去螯合與絡(luò)合能力;缺氧池采用潛水?dāng)嚢瑁珼O保持在0.5mg/L左右，經(jīng)污泥回流，通過缺氧池進(jìn)行反硝化脫氮處理，設(shè)計(jì)缺氧池2座，單池尺寸14m×15m×5.5m，水力停留時(shí)間為4h;好氧池分為一級(jí)(12.5m×15m×5.5m)、二級(jí)(3.5m×6.5m×4.5m)，合建，控制MLSS為3000～5000mg/L，HRT為12h。
根據(jù)試運(yùn)行結(jié)果，由于進(jìn)水濃度低，厭氧、好氧反應(yīng)期間對(duì)污染物的去除受限，難以去除部分膠體物質(zhì)。因此，后續(xù)設(shè)置1座3m×6.25m×5.5m混凝池、2座3m×6.25m×5.5m絮凝池及表面負(fù)荷為80m3/(m2˙d)的22m×22m×5.5m沉淀池，投加混凝劑強(qiáng)化整個(gè)系統(tǒng)的處理效果，進(jìn)一步保證處理出水的水質(zhì)。
參考實(shí)際運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，該處理系統(tǒng)還設(shè)有生化處理應(yīng)急措施：若污染物沖擊負(fù)荷造成生化處理效果下降，則通過每周添加少量的營(yíng)養(yǎng)劑，補(bǔ)充微生物生長(zhǎng)所需的微量元素，可獲得良好的有機(jī)物去除效果，并提高微生物的抗沖擊負(fù)荷低能力，有力地保證了生化處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行;同時(shí)，適當(dāng)控制進(jìn)水水質(zhì)，降低進(jìn)水的沖擊負(fù)荷，一般1d左右便可恢復(fù)微生物的活性。
3.2.4、污泥處理系統(tǒng)
污泥處理選擇濃縮—脫水的處理工藝，根據(jù)千燈火炬廢水處理廠的水質(zhì)情況，脫水干泥的平均產(chǎn)量約為10t/d。
3.2.5、尾水深度處理
為保證吳淞江千燈段的水質(zhì)達(dá)標(biāo)，根據(jù)工業(yè)園區(qū)生產(chǎn)廢水排放量大、污染物總量高的特點(diǎn)，對(duì)廢水處理廠尾水進(jìn)行有針對(duì)性地深度處理。
工程中采用1#、3#人工潛流濕地和2#、4#人工表面流濕地交替配置方式，能有效去除廢水中的有機(jī)污染物和部分重金屬，設(shè)計(jì)近期處理規(guī)模為1萬(wàn)m3/d，占地74.4畝(1畝≈667m2)，見圖5。
1#潛流濕地主要去除COD等有機(jī)污染物，占地面積7189m2，采用大阻力配水系統(tǒng)布水，以土壤過濾為主要處理方式，平均水深0.8m，主要種植蘆葦、空心蓮子草、風(fēng)車草及適量喬木、灌木;2#表面流濕地主要去除銅離子，占地面積12468m2，平均水深0.6m，主要種植鳳眼蓮、蘆葦、鴨舌草、風(fēng)車草以及適量金魚藻;3#潛流濕地主要去除NH3—N等富營(yíng)養(yǎng)化污染物，占地面積10200m2，采用小阻力配水系統(tǒng)布水，以土壤水平浸流為主要處理方式，平均水深0.8m;4#表面流濕地主要去除殘余有機(jī)污染物，占地面積12420m2，平均水深0.6m，主要種植荷花、風(fēng)車草及適量養(yǎng)殖食草性魚類等。同時(shí)，為強(qiáng)化管理，配套設(shè)置用于收獲植物曬干、粉碎、打包、儲(chǔ)存后處理車間及道路等設(shè)施。
4、運(yùn)行效果分析
新建火炬廢水處理廠2011年的運(yùn)行效果如圖6所示。
研究表明，生活污水排放的COD較為穩(wěn)定，企業(yè)生產(chǎn)廢水排放的COD波動(dòng)很大，長(zhǎng)達(dá)一個(gè)多月的COD嚴(yán)重超過接管設(shè)計(jì)的500mg/L限值，最高達(dá)到4000mg/L以上，其主要原因在于部分企64給水排水Vol.39No.62013業(yè)內(nèi)部預(yù)處理系統(tǒng)不完善，未達(dá)到接管標(biāo)準(zhǔn)，但經(jīng)過生化處理系統(tǒng)后出水COD穩(wěn)定在26～50mg/L，出水水質(zhì)完全達(dá)到尾水排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，由于進(jìn)入生化處理系統(tǒng)的TP濃度較低，系統(tǒng)去除率為60%～80%，尾水TP濃度低于0.5mg/L;而系統(tǒng)NH3—N處理率達(dá)到90%以上，出水NH3—N小于1mg/L，遠(yuǎn)低于尾水排放限值的5mg/L。
此外，生化處理階段通過投藥式活性污泥法，利用厭氧菌的分解酶，徹圖6火炬廢水處理廠處理效果底破除廢水中剩余的螯合、絡(luò)合物，再經(jīng)混凝沉淀尾水Cu2+可進(jìn)一步降低至0.18～0.3mg/L，可達(dá)標(biāo)排放。隨著尾水深度處理的人工濕地植物長(zhǎng)勢(shì)漸好，出水水質(zhì)逐漸趨于穩(wěn)定，且出水受進(jìn)水水質(zhì)的影響較小，出水水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)COD、pH、TP、NH3—N、總銅皆達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838—2002)IV類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
千燈火炬廢水處理廠建設(shè)投資3192萬(wàn)元，運(yùn)行費(fèi)用主要包括電費(fèi)、人工費(fèi)和藥劑費(fèi)3部分，處理規(guī)模8000m3/d，運(yùn)行成本為6元/m3。廢水處理廠運(yùn)行后，測(cè)算每年可減排COD為1226.4t、NH3—N為57.83t、TP為2.45t、銅離子為4.07t。
5、結(jié)語(yǔ)
采用預(yù)處理-厭氧-缺氧-投藥式活性污泥法工藝適宜處理PCB廢水，系統(tǒng)運(yùn)行抗沖擊負(fù)荷能力顯著，出水水質(zhì)穩(wěn)定，經(jīng)調(diào)試運(yùn)行后，火炬廢水處理廠尾水可達(dá)到《太湖地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠及重點(diǎn)工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值》(DB32/T1072—2007)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
尾水經(jīng)過表流和潛流交替人工濕地后，出水可穩(wěn)定達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838—2002)IV類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，有力保障了吳淞江千燈斷面水質(zhì)的達(dá)標(biāo)。在PCB工業(yè)園區(qū)廢水綜合處理的基礎(chǔ)上，建議開展廢水管理制度的相關(guān)研究，從管理層面并結(jié)合企業(yè)清潔生產(chǎn)、節(jié)能減排、綠色循環(huán)經(jīng)濟(jì)等方面進(jìn)一步加強(qiáng)工業(yè)園區(qū)水環(huán)境治理的研究與開發(fā)，實(shí)現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展與區(qū)域水環(huán)境保護(hù)的共贏。
