摘 要：自2002年以来，超滤—反渗透等膜分离技术用于回用废水，已经在电力、化工、钢铁等行业有了广泛的应用。2006年，该类技术开始在PCB行业中成功应用，以满足日益提高的废水回用要求。其中，反渗透可以把含盐量高达数千的废水处理成为满足PCB生产使用的纯水，而超滤膜则用于去除水中的悬浮物、细微的沉淀颗粒、胶体等，以保护反渗透膜，获得最佳的投资收益。
作 者：仝志明 杨荣 罗鹏安
关键词：PCB 废水回用 膜分离技术 反渗透 超滤
1、PCB行业废水及其处理回用现状
PCB行业是一个高污染行业，有的是一次污染，有的是二次污染。废水虽经无害化处理，但难度大、成本高，基本上达不到国家的综合污水排放标准，仍然有大量的有毒物质被排放到环境中，进而造成生态环境的破坏。 PCB行业实行循环经济模式，推行清洁生产，采用先进的生产工艺和管理经验，叫提高生产过程中资源的利用率，减少废弃物的产生；废液和固体废弃物依法交给技术力量强、综合利用率高的公司进行回收，可提高废弃物的综合利用率和再生资源的循环利用率，并减少二次环境污染；开展废水的重复使用，提高废水的重复利用率，不仅可节约水资源，而且可减轻轻PCB行业的环境污染。概言之，实行循环经济模式，可使PCB产业对自然资源的需求和生态环境的破坏
降到最小程度，从根本上解决PCB产业的发展与环境保护之间的矛盾。
2006年中国印刷线路板产量突破1．4亿平方米，其中多层板占了将近一半。目前国内年销售500万元以上规模型企业将近500家，每天废水排放量为2000吨／天。按此情况发展下去，PCB工业用水将面临严峻的挑战，并明显增加PcB的生产成本和产生水环境污染。国内企业己充分认识到废水回用的重要性，国外有的企业甚至提出了废水零排放。
陶氏化学公司水净化业务部在国内外积累了多个PCB废水回用的工程经验，以南方某电子线路板厂为例，根据排放特点以及主要污染物的浓度和物理化学性质，其废水可分为六类，典型污染物浓度见表1。
由表1可以看出，PCB废水成分复杂，PH值不稳定，且含有大量的重金属。针对此类废水的处理，目前一般采用中和法、混凝沉淀法、离子交换法等物化的力法进行处理，处理出水可勉强达标排放。
日前针对该类废水的回用，基本上还处于比较初级的阶段。比如将PCB生产过程中产生的废水进行清浊分流，将处理达标后的排放水经活性炭处理后作为清洗水回用于对清洗水要求不高的工序。
还有部分厂家对新的PCB废水回用工艺进行了尝试，如有的厂家对化学镀镍清洗水采用反渗透技术，处理后的净水再回用到镀镍工序中，浓液回到化学镀镍槽中，补充化学镀镍槽中镀液的损失。
本文介绍的全膜法即为一种全新的PCB废水回用工艺，回用水质优于目前PCB厂家采用的工艺用水，达到了纯水标准，而浓水根据具体的情况可以实现达标外排或是回收利用。
2、全膜法工艺简介
全膜法的废水再利用主要包括“超滤膜+反渗透膜”的工艺流程，超滤是以压力为驱动的膜分离过程，它能够将颗粒物质从流体及溶解组份中分离出来。超滤膜的典型孔径在o.o1~o．1微米之间，对于细菌和大多数病菌、胶体、淤泥等具有极高的去除率。应用在PCB废水的再处理流程中，超滤膜除对有机物等有一定的去除作用外，最主要的作用是去除可能污堵反渗透膜的胶体等杂质，延长反渗透膜的清洗周期和寿命，降低总体运行成本；反渗透膜可去防98％的盐离子，完全去除硬度和金属离子、同叫对COD等也具有极高的去除作用，从而确保回用水水质，保证回用水质达到纯水的要求。
采用全膜法工艺进行废水再利用最终要达到的目的是：将全部或部分排放废水经过膜技术深度处理后回用，除较经济地满足企业自身用水的产能要求外，其余废水及回用装置排水合并外排，以控制外排水量，在不影响企业产能的前提下同时达到政府环保部门的要求。避免企业因为水的问题产能受到限制，或因排放废水超量超标的难控制而引发政府环保部门的强制停产或遭受严厉罚款措施。通过回用保证不影响企业的正常生产，给企业减少甚至消除不必要的损失。
3、全膜法工艺处理PCB废水进行中水回用的工艺路线
陶氏化学公司水净化业务部利用全膜法工艺，处理南方某PCB废水经过中和混凝沉淀后的处理出水(PCB 中水)，将该中水作为工艺回用水原水，采用的具体处理工艺流程如下：
絮凝剂、助凝剂 还原剂、阻垢剂
↓ ↓
PCB废水中水 → 石英砂或活性炭过滤器 → DOw超滤装置 → Ro装置 → 产水回用
3.1 多介质过滤器或活性炭过滤器的预处理
超滤作为一种较为精密的过滤设备，中水直接进入到超滤装置中会存在一定的风险。中水带来的过多的悬浮性物质或胶体物质会降低超滤膜的通量，降低超滤膜的使用寿命。因此在设计全膜法工艺处理PCB胶水回用工艺时，会增加一些预处理工艺，比如石英砂过滤器或活性炭过滤器，通过预过滤去除部分大颗粒的悬浮性物质，或者通过活性炭去除部分的有机物质和金属络合物等，从而降低进入全膜法系统的浊度，从而保证超滤的稳定运行。
多介质过滤器是利用石英砂、无烟煤两种滤料去除原水中的悬浮物，属于普通快滤设备。含有悬浮物颗粒的水在管道中与絮凝剂充分混合，使水中形成胶体颗粒的双电层被压缩。当胶体颗粒流过多介质过滤器的滤料层时，滤料缝隙对悬浮物起筛滤作用使悬浮物易于截留在滤料表面。当在滤料表层截留了一定量的污物形成滤膜，随时间推移过滤器杓前后压差将会很快升高，直至火效。此时需要利用逆向水流反洗滤料，使过滤器内石英砂及无烟煤层悬浮松动，从而使粘附于石英砂及无烟煤表面的截留物剥离并被水流带走，恢复过滤功能。
3.2 超滤对浊度的去除
超滤在全膜法处理PCB废水中水的作用在于去除中水中的绝大部分大颗粒物质和胶体物质，为反渗透的正常稳定运行起保护作用，而作为反渗透预处理，衡量超滤出水的一个很重要的指标就是超滤产水的浊度和产水SDI。
大量的全膜法中水回用工程表明，超滤处理该类废水的出水浊度全部控制在o．1NTU以下，基本上会维持在o．02NTu左右，完全满足反渗透进水对浊度的要求。另外，超滤的产水SDI也基奉上保持在2.0左右，也完全满足反渗透进水SDI≤5甚至SDI≤3的要求。通过超滤的高精度截留作用，在上除所有胶体类物质、悬浮性物质和绝大部分有机物质、络合物的同时，保证后续反渗透的高效稳定运行。
3.3 反渗透对电导率的去除
超滤在作为反渗透预处理的同时，对中水中的有机物等一定程度的去除，但不能去除中水中的离子态物质，即超滤进出水的电导率基本不变。真正能完全去除中水中残留的有机物、离子态物质的设备还在于反渗透。反渗透装置是利用膜分离技术除去水中大部分离子、sio2等，大幅降低TDS反渗透进水中的一部分沿与膜垂直的方向通过膜，水中的盐类和胶体物质将在膜表面浓缩，剩余一部分原水沿与膜平行的方向将浓缩的物质带走，在运行过程中自清洗。
利用反渗透特殊的过滤原理，反渗透产水能够保证脱盐率大于98%，含盐量基本小于80mg/L，硬度小于5mg/L，COD小于2mg/L的指标，产水达到纯水的指标回用于PCB工艺。而反渗透浓水如有必要，则可收集进行金属回收等，如无必要，则可和部分中水混合后直接排放。
4、全膜法工艺的经济性分析(以实际工程为例)
为准确了解全膜法处理PCB中水的经济性，现以我司建设的南方某地12000T/d处理水最的PCB厂为例进行计算和比较，范围包括从取水到回用的整个经济性分析，该地区的废水排放价2.25元/吨水。
4.1 水量平衡
蒸发量1000T/d
↑
取水 → 工艺用水 → 处理排水12000T/d → 排水6000T/d
↓
全膜法处理6000T/d → 排水1700T/d
↓
回用产水4300T/d
若不采用回用处理措施，需取水13000T/d，排水12000T/d：若采用全膜法回用处理措施，则只需取水8700T/d，排水7700T/d。
4.2 膜法工艺的投资和运行成本
如采用全膜法处理6000T／d的PCB废水，初期投资为砂滤150万，超滤300万，反渗透250万，共计700万。
全膜法运行成本计算如下：
取水成本按(取河水)、(取自来水)、排水成本按计算。
投资回报率计算如下：以7000小时／年计算
5. 利用全膜法对PCB废水进行回用的意义
1) PCB废水中水采用全膜法处理后回用水基本不含有机物、金属离子态物质、电导率低，完全满足回用水的要求，技术成熟可靠。
2) 以6000T／d的处理量为例，全膜法系统的运行费用仅为1．29元／吨水；投资回收期仅为2．7年，有很强的经济性。
3) 当企业发展，生产规模扩大，用水排水量增加，废水回用后可解决排水量受限制的问题；
4) 政府对环保要求的提高，将从行政和经济两个方面进一步限制排污；通过全膜法工艺进行PCB废水回用，可以有效的解决排污限制的问题。
5) 回用项目投运后，能减少废水水量的外排和污染物质总量的外排，社会效益显著。
