1. Antecedentes de la industria y características de las aguas residuales con PCB

Durante el proceso de fabricación de placas de circuito impreso. (PCB), están implicados múltiples procesos húmedos, incluidos el desengrasado, el grabado, el revelado, la galvanoplastia, la metalización de agujeros y el decapado de películas. Las aguas residuales generadas en cada proceso contienen diferentes tipos y concentraciones de contaminantes.

Generalmente, las aguas residuales de PCB contienen varios contaminantes, incluidos iones de metales pesados como el cobre. (normalmente 50–150 mg/l),níquel (20–80 mg/l), cromo (10–50 mg/l), zinc, así como aguas residuales ácidas y alcalinas. Además, las aguas residuales de los procesos de desarrollo y depuración contienen altas concentraciones de contaminantes orgánicos, conniveles de DQO que alcanzan los 5.000–20.000 mg/L, junto con grandes cantidades de compuestos orgánicos refractarios y difíciles de biodegradar.

Si se descargan sin el tratamiento adecuado, los metales pesados ​​pueden acumularse en los cuerpos de agua y en el suelo durante un largo período. A lo largo de la cadena alimentaria, estos contaminantes pueden llegar a plantear riesgos para la salud humana. Mientras tanto, alto-La concentración de aguas residuales orgánicas puede causar eutrofización en las aguas receptoras, consumir oxígeno disuelto y dañar los ecosistemas acuáticos. El desafío del tratamiento de aguas residuales con PCBno solo proviene de las altas concentraciones de contaminantes, sino también de la complejidad y diversidad de las formas de los contaminantes. Tomando el cobre como ejemplo, las aguas residuales de PCB pueden contener tanto iones de cobre libres como cobre complejado. (como complejos de cobre formados con EDTA y amoníaco). Estas dos formas requieren mecanismos de tratamiento completamente diferentes. Los iones de cobre libres generalmente se pueden eliminar mediante ajuste del pH y precipitación, mientras que el cobre complejado requiere un proceso de desconcomplejación antes de la precipitación. Sin romper la compleja estructura, los metales pesados ​​no se pueden eliminar de manera efectiva para cumplir con los estándares de descarga.

2. Sistema de pretratamiento clasificado según las características de las aguas residuales

Debido a la complejidad de las aguas residuales con PCB, el enfoque comúnmente adoptado en la industria es establecer un sistema de pretratamiento de aguas residuales clasificado. Según las diferentes características de las aguas residuales, las aguas residuales con PCB generalmente se dividen en tres categorías:

Categoría 1: Aguas residuales con metales pesados que contienen agentes complejantes

Este tipo de aguas residuales provienen principalmente de procesos de cobreado yniqueladono electrolíticos. Contiene complejos estables como:

• EDTA-Cu

• tartrato-Cu

• amoníaco-Cu

La tecnología clave para el tratamiento de estas aguas residuales es la ruptura compleja (desconplexación).

Los métodos de tratamiento comunes incluyen:

Método de precipitación de sulfuro de sodio

Los iones sulfuro reaccionan con iones de cobre para formar precipitados de sulfuro de cobre extremadamente insolubles. La constante del producto de solubilidad. (ksp) de sulfuro de cobre es aproximadamente:

ksp = 6 × 10⁻³⁶

Esto permite la eliminación del cobre incluso en presencia de determinados agentes complejantes.

Método de desconplexación por oxidación de Fenton

En condiciones ácidas (pH 3–4), se añaden sulfato ferroso y peróxido de hidrógeno para generar radicales hidroxilo altamente oxidativos. (·OH, potencial de oxidación 2,80 V).

Estos radicales hidroxilo descomponen la estructura molecular de los complejos orgánicos, liberando metales pesados ​​complejados en formas iónicas libres.

En aplicaciones prácticas de ingeniería, la oxidación Fenton se usa ampliamente debido a su rendimiento de tratamiento estable y costos químicos controlables.

Las condiciones de funcionamiento típicas incluyen:

• pH: aproximadamente 3,5

• H₂O₂/fe²⁺ relación molar: 5:1

• Tiempo de reacción: 60–90 minutos

Categoría 2: Alta-Concentración de aguas residuales orgánicas

Estas aguas residuales provienen principalmente de procesos de desarrollo y despojo. Contiene grandes cantidades de materiales fotosensibles, residuos de películas secas, tinta y otras sustancias orgánicas de alto peso molecular.

Las características típicas incluyen:

• Concentración de DQO: 5.000–20.000 mg/l

• Poca biodegradabilidad

• DBO₅/Relación DQO generalmente inferior a 0,2

Debido a su escasa biodegradabilidad, estas aguas residualesno pueden introducirse directamente en sistemas de tratamiento biológico.

El método de pretratamiento comúnmente utilizado es:

Proceso de precipitación por acidificación

Ajustando el pH del agua residual a 2–3, las sustancias orgánicas de alto peso molecular se convierten de formas disueltas en partículas suspendidas. Estas partículas luego se eliminan mediante flotación por aire disuelto. (DAF) o sedimentación.

Después del tratamiento de precipitación ácida:

• La DQO se puede reducir a aproximadamente 1.000–2.000 mg/l

• DBO₅/La relación DQO puede aumentar a 0,3–0,4

El agua residual tratada pasa a ser apta para un posterior tratamiento biológico.

Categoría 3: Aguas Residuales de Enjuague General

Estas aguas residuales proceden principalmente del enjuague de depósitos tras diferentes procesos productivos.

Generalmente contiene:

• Bajas concentraciones de iones de metales pesados libres.

• Sustancias ácidas y alcalinas.

Después de un simple ajuste del pH y coagulación.-tratamiento de sedimentación, puede entrar en posteriores sistemas de tratamiento avanzado o sistemas de reutilización de agua.

3. Proceso integrado de tratamiento de aguas residuales con PCB

Después del pretratamiento clasificado, las diferentes corrientes de aguas residuales se recogen en un tanque de ecualización integral para su homogeneización y equilibrio de flujo.

El principal proceso de tratamiento incluye:

1. Coagulación y Sedimentación

Coagulantes como:

• Cloruro de polialuminio (PAC): 50–150 mg/l

• poliacrilamida (PAM): 2–5 mg/l

se añaden para promover la agregación de partículas suspendidas y coloides en flóculos más grandes.

Los flóculos generados se separan mediante:

• Tanques de sedimentación de tubos inclinados

• Alto-tanques de sedimentación de eficiencia

Parámetros de diseño típicos:

• Tasa de carga superficial: 0,8–1,2 metros³/(m²·h)

• Tiempo de sedimentación: 2–3 horas

2. Tratamiento biológico

Una combinación de:

• Acidificación por hidrólisis

• Oxidación por contacto

se aplica comúnmente.

Etapa de acidificación por hidrólisis

Las moléculas orgánicas grandes se descomponen en moléculas más pequeñas, lo que mejora la biodegradabilidad.

Etapa de oxidación de contacto

Los microorganismos adheridos a los rellenos biológicos degradan los contaminantes orgánicos mediante oxidación biológica.

Parámetros de diseño típicos:

• Carga volumétrica de DQO: 0,8–1,2 kilos/(m³·re)

• Tiempo de retención hidráulica: 12–16 horas

3. Tanque de sedimentación secundario

El tanque de sedimentación secundario separa:

• Película biológica desprendida

• Sólidos en suspensión

del efluente del tratamiento biológico.

Después de estos procesos, la calidad del agua tratada puede alcanzar:

• bacalao <100 mg/L

• Iones de metales pesados <0.5 mg/L

Cumplir con los requisitos de alta.

4. Soluciones tecnológicas de reutilización del agua

El cumplimiento de lasnormas de vertido por sí solo yano es suficiente para satisfacer las regulaciones medioambientales actuales y la demanda de reducción de costes. La reutilización del agua se ha convertido en una estrategia importante para que los fabricantes de PCB mejoren el desempeño ambiental y reduzcan el consumo de agua dulce. El sistema de reutilización de agua WTEYA adopta un doble-proceso de tratamiento de membrana, que incluye:

Ultrafiltración (UF)

El proceso UF utiliza tecnología de membrana con tamaños de poro que varían desde:

0,01–0.1 μm

Elimina eficazmente:

• Sólidos en suspensión

• Sustancias coloidales

• Compuestos orgánicos macromoleculares

La calidad del agua tratada puede lograr:

IDE < 3

proporcionando condiciones adecuadas del agua de alimentación para el posterior tratamiento de ósmosis inversa.

Ósmosis Inversa (RO)

Las membranas de ósmosis inversa tienen tamaños de poro más pequeños que:

0.001 μm

El sistema RO puede eliminar eficazmente:

• Sales disueltas

• Iones de metales pesados

• Compuestos orgánicos moleculares pequeños.

La tasa de desalinización puede alcanzar:

Por encima de 98%

El agua producida puede lograr:

Conductividad eléctrica >10 μS/centímetros

El agua recuperada se puede reutilizar en procesos de producción de PCB, lo que reduce la dependencia de recursos hídricos externos y disminuye el volumen de descarga de aguas residuales.

5. MVR Cero Descarga de Líquidos y Reducción de Residuos Sólidos

El concentrado de ósmosis inversa generado por el sistema de reutilización de agua suele representar aproximadamente:

25%–35% del volumen afluente

Estas aguas residuales concentradas suelen tener:

• Alto contenido de sal
(TDS: 5.000–15.000 mg/l)

• Concentración elevada de DQO
(200–500 mg/l)

Debido a su alta salinidad y concentración de contaminantes, el concentrado de ósmosis inversano puede tratarse eficazmente mediante procesos biológicos convencionales yno es adecuado para su descarga directa. Para concentrado de RO y otros altos-corrientes de aguas residuales de concentración, WTEYA aplica MVR (Recompresión mecánica de vapor) Tecnología de evaporación para lograr un tratamiento avanzado y recuperación de recursos.

Principio de funcionamiento de la tecnología de evaporación MVR

El principio básico de la tecnología MVR se basa en el reciclaje de la energía secundaria del vapor.

Durante la operación:

1. Las aguas residuales se calientan hasta hervir, generando vapor secundario.
2. El vapor secundario ingresa al compresor, donde sufre compresión adiabática.

3. Después de la compresión, la temperatura y la presión del vapor aumentan.

   Aumento de temperatura típico:

8–12°c

4. Luego, el vapor comprimido regresa al evaporador como fuente de calor para una evaporación continua.

En comparación con el multi tradicional-Evaporadores de efecto, los sistemas MVR reducen significativamente el consumo de energía.

El consumo de energía suele ser sólo:

1/5–1/3 de multi convencional-sistemas de evaporación por efecto

El consumo de electricidad es aproximadamente:

40–70 kWh por tonelada de agua evaporada

Ventajas del sistema de descarga de líquido cero MVR

Mediante la evaporación MVR, el agua se separa de las aguas residuales en forma de vapor y se recupera mediante condensación.

El agua condensada tiene una excelente calidad:

• Conductividad eléctrica <50 μS/cm

Se puede reutilizar para:

• Agua de reposición de la torre de enfriamiento

• Agua de proceso de producción

• Otras aplicaciones industriales

Mientras tanto, las sales disueltas y los metales pesados en las aguas residuales se concentran y cristalizan, formando residuos sólidos.

Los residuos sólidos finales tienen:

Contenido de humedad <10%

Estos residuos sólidos son gestionados según lanormativa de residuos peligrosos y trasladados a empresas cualificadas de tratamiento de residuos peligrosos para:

• Recuperación de recursos

• Eliminación segura

• Tratamiento de vertedero conforme

6. Tratamiento completo de aguas residuales con PCB y proceso de descarga cero

Con base en las tecnologías anteriores, un sistema completo de tratamiento de aguas residuales con PCB y cero descarga de líquidos se puede resumir de la siguiente manera:

Agua Cruda → Sistema de preparación de agua DI → Concentrado DI → Enjuague de aguas residuales → Sistema de reutilización de agua → Sistema de descarga de líquido cero MVR → Eliminación Externa de Residuos Sólidos

El proceso incluye:

Sistema de preparación de agua DI

El sistema de preparación de agua DI proporciona un alto-Agua puranecesaria para la fabricación de PCB. Las aguas residuales concentradas generadas durante la producción de agua DI ingresan al sistema de reutilización de agua para su tratamiento posterior.

Tratamiento de aguas residuales de enjuague clasificado

Diversas corrientes de aguas residuales de enjuague generadas durante la producción se recolectan y tratan mediante procesos de pretratamiento clasificados antes de ingresar al sistema de reutilización de agua.

Sistema de reutilización de agua

El sistema de reutilización de agua produce agua reciclada que puede devolverse a los procesos de producción de PCB.

Las aguas residuales concentradas generadas por el tratamiento de RO se transfieren al sistema de evaporación MVR.

Sistema de descarga de líquido cero MVR

El sistema MVR evapora y recupera agua de aguas residuales concentradas.

El agua condensada recuperada se puede reutilizar, mientras que los sólidos concentrados restantes se recogen y manipulan a través de canales cualificados de eliminación de residuos.

Conclusión:

El tratamiento de aguas residuales con PCB es un sistema de ingeniería integral que involucra múltiples disciplinas, que incluyen:

• Tratamiento químico

• Procesos biológicos

• Separación de membranas

• Tecnología de evaporación térmica.

Desde la separación en origen y la desconcomplejación química hasta la degradación biológica, la reutilización del agua, la evaporación MVR y la reducción de desechos sólidos, cada etapa de tratamiento desempeña un papel esencial para lograr el cumplimiento ambiental y la eficiencia de los recursos.

Para los fabricantes de PCB, seleccionar una solución adecuada de tratamiento de aguas residuales requiere una comprensión detallada de las características de las aguas residuales, los procesos de producción y los requisitos de descarga.

Al integrar tecnologías de tratamiento avanzadas, las empresasno solo pueden cumplir con las regulaciones ambientales sino también maximizar la utilización de los recursos hídricos, reducir la descarga de aguas residuales y avanzar hacia un sistema sustentable y cero.-liquido-fabricación de descarga.

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