重金属属于一类严重污染物，在环境中只能改变其形态或被转移、稀释、积累，不能被去除或降解，危害极大，若直接排入河流，不但造成水质污染，还将进一步污染水体底泥、土壤和地下水，造成永久性污染[1，2]。印制电路板行业是重金属废水的典型排放行业。目前，线路板重金属废水常用处理方法有化学法、离子交换法、溶剂萃取法、电解法、吸附法、生物法等，形成了“处理+处置"为主的处理模式，并主要着眼于重金属废水达标治理，对重金属资源回收利用未予充分考虑，存在药剂消耗大、重金属资源难回收、分离效率低等缺陷。
近年来，新型重金属废水处理技术层出不穷，如生物吸附、高效萃取等，其中以JDL-重金属废水处理技术尤为突出。该技术集固液分离、污泥浓缩、金属回收于一体，能有效分离水中不溶性金属化合物及其他悬浮物，形成高浓度、高纯度重金属污泥。
结合深圳某线路板公司的工程实践，从工程设计依据、废水处理工艺、工程运行情况、工程经济分析等方面进行介绍。
1.工程概况
深圳某线路板公司是一家主要从事PCB板生产的企业，占地面积约7hm2，员工近千人，产量为35000m2/月，产品主要外销到欧美。该公司废水处理工程规模为3000m3/d，整套处理设施占地面积为1800m2，吨水占地面积仅为0.6m2/m3。
1.1废水水量及水质
该公司在满负荷投产情况下，线路板废水排放量约为3000m3/d，各类废水的水量及水质如表1所示。
1.2回用率及出水水质要求
废水经处理后，回用率要求达到65%，出水水质符合《电子工业污染物排放标准———电子元件》(2009年征求意见稿)三级排放标准，主要污染指标总镍<0.1mg/L，总铜<0.3mg/L，pH值为6～9，COD<50mg/L。废水经处理后回用作为原水水源，输送至电镀生产线前段使用。
2.废水处理工艺
2.1综合废水处理工艺
综合废水主要污染成分为酸碱、COD、SS、重金属离子，其中COD浓度相对较低，但金属离子的种类较多，SS的含量也较高。废水处理工艺见图1。
①调节池1
调节池1在曝气系统的作用下调节水量、均化水质，出水由泵提升至反应池1。由于综合废水具有腐蚀性，调节池1为钢筋混凝土+防腐结构。设计参数：容积为445.5m3，有效容积为415.8m3，总停留时间为4h。
②JDL处理池1
废水经反应池1产生金属化合物固态物质后，进入JDL处理池1，进行固体、液体、污泥的分离。由于处理过程中未投加絮凝剂及助凝剂即可有效分离金属物质，所产生污泥量仅为传统工艺的1/10。
池内设JDL-160反应器，采用板式微滤膜，膜材料为聚偏氟乙烯(PVDF)。泥水混合物进入膜滤区，金属化合物固态颗粒物在膜材料的截留作用下不断富集积累，浓度不断升高，当污泥浓度达到20g/L时，将系统中污泥泵入板框压滤机进行泥水分离，滤液进入调节池1，得到的泥饼为高纯度金属化合物沉淀，可直接回收。设计参数：钢筋混凝土结构，容积为112.5m3，过滤面积为100m2。
③pH调节池1
流经JDL处理池1的出水进入pH调节池1，通过加药中和调节pH值至7～8，以保证后续生化处理系统微生物的正常生长。设计参数：钢筋混凝土+防腐结构，容积为28.8m3，有效容积为26m3，总停留时间为13.4mim。
④兼性池1+好氧池1
经pH值调节后的出水进入AO/AO生化处理系统，采用水解酸化(兼氧)/生物接触氧化法。废水先在兼氧条件下进行水解酸化，水中溶解性有机物分解为有机酸、醇、CO2等。好氧阶段采用接触氧
化法降解高浓度COD，同时产生少量污泥。设计参数：钢筋混凝土结构，兼性池1容积为316.8m3，好氧池1容积为201.6m3。
⑤MBR池
废水流经MBR池，同时达到废水处理及泥水分离的目的。MBR池内设膜分离系统代替普通活性污泥法的二沉池，节省占地面积。通过优化曝气方式改善MBR池氧的分布，使MBR池呈兼氧状态，实现了有机剩余污泥接近“零排放"。由于膜具有高过滤精度，处理后的出水水质好，故进入清水池。设计参数：钢筋混凝土结构，容积为567m3，有效容积为504m3，总停留时间为4.9h。
⑥反渗透系统
经反渗透系统处理，能过滤掉进水中绝大多数细微杂质、有机物、重金属、细菌、病毒等有害物质，出水进入回用水池。产生的浓缩废水中含有过滤去除的有害物质及COD等，浓水收集至浓水调节池，经适当处理后达标排放。反渗透系统采用二段式布置，回收率约为60%～70%，总脱盐率达97%。
2.2各类废水预处理工艺
各类废水预处理工艺流程见图2。
含镍废水主要为电镀镍、化学镀镍工序的清洗水，其污染成分主要包括Ni2+、COD、磷化物等；络合废水中含有EDTA、甲醛等成分，这些化学成分在一定条件下与铜形成螯合物，其螯合能力很强，采用普通方法难以处理；含氰废水来源于电镀金、化学镀金、化学镀银工序的清洗水，该部分水经厂方回收处理后主要含有CN-、COD、酸、碱；油墨废水主要是显影、脱膜工序中的废弃槽液或溢出浓槽液，含有大量感受光膜、抗焊膜渣等，COD含量极高，有时可高达10000mg/L；碱性蚀刻废液主要包括碱性蚀刻水洗工序以及NH+4络合物换槽液产生的废液，其污染物成分复杂，浓度高；含锡废液主要指锡蚀刻水洗废水，污染物成分复杂，浓度高，主要为COD。
①JDL处理池2
含镍废水经调节池均匀水质、水量后进入反应池2，镍在碱性条件下沉淀。然后进入JDL处理池2中进行固体、液体、污泥的分离，JDL处理池2的原理及作用与JDL处理池1相似。出水泵入pH调整池1，与综合废水一并处理。设计参数：钢筋混凝土+防腐结构，容积为25.2m3。
②破络池
络合废水经调节池3均匀水质、水量后，泵入破络池中。破络池内设pH值控制器、加药泵及ORP控制器。通过投药中和的方式调整pH值后，通过加药泵投加破络剂，破坏络合铜离子的平衡，从而破除络合物，再进入JDL处理池3进行固液分离，出水泵入pH调整池1，与综合废水一并处理。设计参数：钢筋混凝土+防腐结构，容积为6.9m3，有效容积为6.21m3，总停留时间为57.4mim。
③破氰池
含氰废水经调节池4均化水质、水量后，泵入破氰池，调整pH值至10～11时投入漂水，经一级破氰后再调整pH值至7～8时再投入漂水进行二级破氰反应。经两级破氰后的清水由于杂质较少，进入pH调整池1，与综合废水一起处理。设计参数：钢筋混凝土+防腐结构，容积为16.8m3，有效容积为15.12m3，总停留时间为6.6h。
④氧化池
碱性蚀刻废液收集至调节池，均匀水质、水量后，由提升泵将废液定量提升至氧化池中，通过调整pH值后加入强氧化剂脱氮和去除有机物，氧化出水中的COD仍很高，因此将其收集至综合废水调节池参与后续处理。
2.3浓水处理工艺
浓水主要由反渗透系统过滤后产生，其浓度比原水高几倍，COD等污染物超标，其处理工艺见图3。
①兼性池2
浓水浓度极高，COD等污染物超标，需经过生化系统处理有效降低污染物浓度。浓水的pH值调节至7～8后，进入兼性池2。兼性池内设生物填料与穿孔式曝气系统，以利于污泥的生长。浓水经污泥的生化降解，其污染物浓度有效降低。出水进入反应池进行氧化还原反应。设计参数：钢筋混凝土结构，容积为330.12m3，有效容积为293.44m3，总停留时间为7.9h。
②沉淀池
沉淀池可对反应池出水进行泥水分离，去除水中大量SS和死亡脱落的菌体，达到净化水质的作用。设计参数：钢筋混凝土结构，容积为360m3，表面负荷为0.46m3/(m2.h)。沉淀池底的污泥通过污泥抽吸泵送至污泥池中，经浓缩后进入脱水机进行脱水处理，滤液收集至络合废水JDL处理池中参与后续处理，泥饼外运处置。
3.运行情况
3.1处理效果
自2010年7月启用以来，系统运行稳定，出水水质稳定、优良，回用率能稳定达到65%以上。对2011年2月—7月的进、出水水质监测数据进行分析，各指标平均值情况见表2。结果表明，出水水质能够达到《电子工业污染物排放标准———电子元件》(2009年征求意见稿)三级排放标准。
3.2污泥处置
各JDL处理池底的可回收重金属污泥通过污泥抽吸泵送至污泥压滤机进行脱水处理，滤液收集至相对应的JDL处理池；浓水处理产生的污泥通过污泥抽吸泵送至污泥池中，经浓缩后进入脱水机进行脱水处理，滤液收集至络合废水JDL处理池中参与后续处理。污泥产量实际测算结果约为0.9m3/d，仅为处理水量的万分之三左右，所产污泥交给有资质的单位回收或冶炼。
4.废水处理成本分析
废水处理成本包括电费、药剂费、人工费用等。其中电费为1.60元/m3[电价为0.70元/(kW.h)]，药剂费为3.00元/m3(不含废液处理成本)，人工费为0.6元/m3。
5.处理工艺特点
JDL技术与类似工程采用的传统化学法相比，具有以下技术及经济优势：
①该技术可根据进水中重金属种类不同，实现重金属污泥与废水的高效分离，抗冲击负荷能力强。而传统化学方法需投加大量混凝剂，产生大量成分复杂且重金属含量低的污泥，难以实现回收利用。
②该技术为物理分离过程，无需加入PAM(聚丙烯酰胺)，解决了RO膜的堵塞问题，实现了水资源回用。传统化学方法投加大量混凝药剂，一般通过重力沉降的方法实现泥水分离，占地面积大，若采用膜技术分离，则会引起膜的污堵。
③该技术避免加入金属助凝剂及絮凝剂，使得浓缩污泥纯度高、污泥产量大大降低(只有传统工艺的1/10)，很好地解决了危险固体废弃物处置难题。而传统化学法必须加入混凝剂，产生大量重金属污泥，这类污泥属于危险废弃物，需由专门的部门收集并进行处置。
④该技术避免了危险废弃物的产生，吨水处理费用及运行维护成本显著降低。传统化学方法在药剂、人工排泥、危废处置等方面产生一定费用，导致吨水处理费用及系统运行维护成本较高。
⑤该技术实现各类废水预处理后混合处理，只有一个主处理流程，可操作性强，效果稳定。而传统方法将废水分类为7～9股，采用绝对分流、分别处理的方式，存在输送管路复杂、泄漏风险大、难以实施等问题。
6.结语
JDL-重金属废水处理技术应用于重金属废水处理领域，具有以下显著优点：
①出水水质稳定、优良，能够达到《电子工业污染物排放标准———电子元件》(2009年征求意见稿)三级排放标准。
②废水再生回用率能够稳定达到65%以上，实现水资源回用。
③无需加入大量混凝药剂，污泥量仅为传统工艺的1/10，避免产生大量危险废弃物，获得高含量重金属污泥，易于回收重金属资源，同时避免危废处置产生的费用。
④采用膜技术分离方法代替传统沉淀池，实现占地面积减少1/2。
⑤大幅降低加药量与人工劳动成本，吨水处理费用降低30%以上。
⑥主处理流程简单，废水输送管路简易，可操作性强，效果稳定，管理方便。
因此，JDL新技术对PCB企业没有过于苛刻的废水分类要求，解决了长期困扰该行业的一大难题———出水水质不稳定、管道繁杂、难以实施、更难管理，对PCB产业的发展有着积极的推动作用，具有一定的应用前景。
