某电子封装废水回用系统工程案例-.doc

某电子封装废水回用工程案例
1工程概况
某电子公司是国内重点集成电路封装测试企业，该公司主要从事半导体集成电路、半导体元器件的封装测试业务，其生产线废水主要包括两部分，一部分为晶元的减薄划片废水、另一部分为电镀锡化废水。减薄划片废水中主要含有大量的硅粉微粒，SS约2000mg/L左右，特性很稳定，不易沉降，电导率仅为2-4µs/cm，东洋采用自主研发的二级连续UF膜系统进行进行废水回收利用，废水回收利用率≥90%，回收水质好，同时回收硅粉。在此主要介绍电镀锡化废水的回用处理系统；废水中主要含有Cu、Sn、酸碱、有机物等，在该项目中首先要做好分质分流是尤为重要，把锡化电镀线上的废水按照水中的成份及浓度来分质收集，主要分为漂洗废水、重污染废水、有机槽废液三路，水质如下：
表1 原水水质指标
项目
水量
（m3/d）
COD
(mg/l)
SS
(mg/l)
Cu
(mg/l)
Sn
(mg/l)
电导
（us/cm）
PH
漂洗废水
1100
35.2
74
0.5
0.4
800
7.3
重污染废水
600
900
171
7.6
8.5
4000
2-11
有机槽废液
4.6
3000
320
24
61.2
6000
3-11
2 工艺流程
2.1项目承接方对电镀废水回用采用的工艺（如图2）与目前较多电镀企业废水的回用工艺（如图1）简单比较：
电镀混
合废水
废水处理
回用系统
回用生产线或当自来水
上清液
浓缩水
图1 电镀废水回用的常规工艺
透过液

图1是把所有电镀废水混合集中收集，先经过物化或生物一系统处理，然后把上清液进行膜系统回收，因在废水处理过程中，投加了大量的PAC、PAM等，药剂中含有大量的阳离子物质存在水中，很容易与回用膜元件表面电荷结合而堵塞膜元件，更不能保证很高的回收率，通常回收率最高仅能达到50%，往往并不能保证长期稳定的运行；因投加了大量的药剂，使废水的含盐量也大大的增加，所以也降低了回用水水质；通过膜技术回用后的浓缩水重金属通常会超标，不能直接排放，这样只能回到废水前处理系统中，从而增加了废水处理部分的负荷及水量，严重影响废水处理部分的效果，同时占地及土建投资也增大。
分质收集
电镀废水
调节池
回用系统
生产线
透过液
浓缩水
重金属回收装置
回收重金属
废水处理
达标排放
图2 项目承接方对电镀废水回用采用的工艺
废液

经过多年电镀废水及涉重金属的研究及工程实践，摸索出一套成熟稳定的电镀废水回用技术（连续错流抗污染多级膜法回用），把电镀废水分质收集，单独膜法回用，回用水可分别用到对应的生产线或作为自来水使用；目前项目承接方采用的回用理念是“先回用后处理”，把废水先进行分质收集，单独膜法回用，回收率≥85%，浓缩后的废水中重金属离子浓度可提升到100倍以上，对该浓缩废水可通过重金属回收装置（专利号：CN2.5）进行重金属的提取，大大提高了重金属的回收效率，回收重金属的同时，也减轻后需废水处理的负荷。
从实际工程效果来看，图2较图1的回用理念更先进，具有更高的回收率，系统具有更高的稳定性，不易堵塞，回用水质更高；图2不仅可回收纯水而且同时可以回收贵重金属，特别对含贵重金属的回收价值更大，回收的重金属纯度可达到97%，回收效率≥90%。
2.2 某电子电镀废水回用及处理工艺
清洗废水
曝气 调节池
多介质过滤
连续MF
ST
连续UF
错流抗污染RO系统
超纯水用于生产线
图3 某电子电镀锡化废水回用采用的工艺
EDI装置
污水处理站
重金属回收
回收重金属
阻垢剂
达标排放
废液

工艺说明：清洗废水主要包括酸性清洗废水及碱性清洗废水两大部分，废水中主要含有硫酸、硫代硫酸钠、甲基磺酸、碱性液、铜、锡及添加剂等，混合后的清洗水主要偏酸性，多路清洗废水汇集于调节池，通过曝气搅拌，使水质水量达到调节作用，调节后的水进入多介质过滤系统主要是拦截较大颗粒物及胶体，然后进入MF/UF（可选项），主要去除较小悬浮物、胶体、细菌微生物等，MF/UF具有自动运行、冲洗功能；MF/UF透过液进入膜脱盐系统，主要是脱除水中盐份，该膜元件是根据电镀废水的特性，采用连续错流抗污染技术，少量的浓缩水中含有较高的重金属，先进行重金属回收（若较贵重的重金属可分开收集单独回收重金属，达到纯度更高的重金属），再把回收后的废水供至污水站进行物化或生化处理达，最终确保出水水质达到《电镀污染物排放标准》（GB21900-2008）指标。
本系统的水资源系统回收率≥85%，重金属等离子的回收率≥90%，金属纯度≥97%。此项技术已经申请国家发明专利，专利申请号：CN2.5。
3 设备平面布置图

1：絮凝剂加药 2：多介质过滤器 3：微滤 4：超滤 5：超滤水箱 6: RO增压泵 7：保安过滤器 8：阻垢剂加药 9：一级高压泵 10：一级错流抗污染RO 11：中间水箱 12：RO增压泵 13：PH调节加药 14：二级高压泵 15：二级反渗透装置 16：RO产水箱 17：EDI增压泵 18：EDI前置过滤器 19：EDI装置 20：氮封水箱 21：外供变频泵
4 主要设备或构件
4.1多介质过滤器：
系统设置1台多介质过滤器，主要截留水中颗粒状杂质、悬浮物及胶体等物质。过滤器内装填精制的、具有良好级配的无烟煤。罐体为Φ2800mm,设计单套产水量55.0m3/h。
4.2连续MF：
为了防止水中细微颗粒进入超滤装置，特设置5μm过滤器进行过滤，确保细微颗粒的过滤率。系统配置1台直径为Ф800mm的微滤，过滤器材质为不锈钢，每台的产水量55m3/h。
4.3连续UF装置：
超滤膜分离技术是一种广泛应用于溶液和固体物质分离、浓缩和提纯的分离技术，它利用具有选择透过能力的薄膜做分离介质，膜壁密布微孔，原液在一定压力下通过膜的一侧，溶剂及小分子溶质透过膜壁为滤出液，而较大分子的溶质被膜截留，从而达到物质分离及浓缩的目的。膜分离过程为动态过滤过程，大分子溶质、固形物被膜壁阻隔，随浓缩液流出膜组件，膜不易被堵塞，可连续长期使用。过滤过程可在常温、低压下运行，无相态变化，高效节能。超滤系统采用错流过滤、频繁反洗的全自动连续运行方式。本系统分为1套装置。设计单套产水量53m3/h。每套装置运行情况为：运行30分钟，反冲洗30～60秒。系统采用PLC控制，每台配置超滤膜元件为28支2860型的膜元件，操作温度：≤40℃.
4.4错流抗污染RO装置
系统设置1套错流抗污染RO装置，它是整个系统的心脏部分，经反渗透处理后的水，能去除极大部分无机盐、有机物、微生物、细菌；产水不含有铜的沉淀物，产水优于自来水。
膜组件选用进口芳香聚酰胺复合膜，该组件由三层薄膜复合，表面层为芳香聚酰胺材质，厚度为2000埃，并由一层微孔聚砜层支撑，可承受高压力，对机械张力及化学侵蚀具有较好抵抗性，该组件具有较大的膜面积400平方英尺，较大的产水量，对NaCl、CaCl2、MgCl2具有99%的脱盐率。
每套一级错流抗污染RO配置56根抗污膜反渗透膜组件；操作压力约1.4～1.7Mpa，产水量为50.0m3/h，脱盐率90%以上。
4.5二级反渗透装置
系统设置1套二级反渗透装置；经过二级反渗透处理后的水，能去除绝大部分无机盐、有机物、微生物、细菌。设计的合理与否直接关系到项目投资费用，整个系统运行经济效益，使用寿命，操作可靠简便性。每套二级RO配置48根反渗透膜组件；操作压力约1.4Mpa，产水量为48.0m3/h；浓水回流至超滤产水箱。
4.6 EDI前级过滤器：
主要截留纯水中微米及亚微米级的细小悬浮物、微生物、微粒、细菌和胶体物质等杂质。装置外壳材质为不锈钢，过滤精度约0.22μm；每台产水量≥48.0m3/h；直径为Ф600微孔过滤器。
4.7 EDI装置:
电除离子(EDI)工艺是一种将电渗析与离子交换有机地结合在一起的膜分离脱盐工艺，属高科技绿色环保技术。EDI利用混和离子交换树脂吸附水中的阴阳离子，同时这些被吸附的离子又在直流电压的作用下，分别透过阴阳离子交换膜而被去除。
每套EDI系统由9块SIEMENS公司产的IP-LXM45Z模块组成、电器控制仪表含：在线显示电阻仪、EDI用整流器、变压器、每套装置配有一台德国进口浓水流量开关、配套：PLC、机架等组成。系统共1套，每套进水量为：48.0m3/h，产水量≥45.0m3/h，浓水回流到一级反渗透产水箱；EDI产水电阻率≥15.0MΩ·CM（25℃）。
4.8氮封水箱：
容积为30.0m3氮封水箱一期1台，材质采用超纯水箱专用FRP，水箱采用高纯氮封系统，保证水箱内水质不受空气影响； 该水池配装液位变送器，4-20mA输出，测量范围0-5m，配本体阀门、水箱排污管道、水箱溢流管道等，并实现与EDI增压泵、外供泵等联锁。
5 本系统设施的特征
在工艺设计、设备选型方面力求做到技术先进、工艺可靠、设备美观、性能优越、占地面积小、操作简单与维护方便。
本系统采用可编程逻辑控制器(PLC)完成电气和仪表部分的全自动控制，同时可显示工艺过程中的主要监测指标以及系统运行状态，对重要参数如流量、电导率、pH值、压力等设有在线检测仪表，并设定有超限报警功能。
6 设施运行监测结果
设备于2010年7月底开始调试，2010年8月底达到稳定运行，实际运行回用效果见表2。
表2 漂洗废水回用的水质及水量
项目名称
回用纯水量
（m3/d）
重金属回收率
回用水质
（MΩ•cm）
COD
(mg/l)
PH
漂洗废水
935
≥90%
≥15
≤0.01
6-7.5
7 技术经济指标及效益分析
电费按0.80元/（kW·h）计，费用为2.2元/m3；药剂费为0.4元/m3（絮凝剂ST 8mg/l,阻垢剂 3mg/l）；更换配件及维护费用0.8元/m3；人工费用0.1元/m3,综合折旧费（设备折旧按10a、土建按20a计算）0.49元/m3,处理的成本为3.99元/m3。
废水回用系统每年可回收纯水为336600m3,回收的水质较好，每年可回收重金属约2160kg;金属纯度≥97%。废水处理系统每年减排了336600 m3,废水，减少了COD及重金属的排放量，回用后废水量大大减小，有效的节省了土建的投资及占地面积，有效减小了对环境的污染。
8 总结
1）分质收集单独回用是废水高效回用的前提条件。
2）“先回用后处理”的回用理念是较先进的，避免投加的药剂造成二次污染。
3）采用连续抗污染错流多级回用电镀废水需做好预处理及膜的选择很关键，连续抗污染错流多级是稳定、高效的回用方式，回收率≥85%，对重金属等离子的去除率≥90%，回收的纯水水质好，可回用制取高纯水。
4）根据不同高浓度有机废水可选用对应极板涂层的重金属回收装置， 对COD可强氧化降低，阳极板材料尤为重要，直接影响COD的去除效果，同时阴极回收重金属，处理后的废水再与低浓度的废水混合处理，这样降低高浓度有机废水对整个废水处理系统的负荷。