线路板废水处理工艺分析 59页

目录第一章制造方法与制程概述22.1制造方法22.1.1减除法22.2.2双面板22.2.3多层板22.3制程单元32.3.1表面处理（刷磨）32.3.2蚀刻阻剂转移32.3.3蚀刻阻剂转移后蚀刻32.3.4去蚀刻阻剂32.3.5黑/棕氧化32.3.6钻孔62.3.7除胶渣62.3.8镀通孔62.3.9抗镀阻剂转移62.3.10线路镀铜62.3.11镀锡铅72.3.12去抗镀阻剂及蚀刻72.3.13剥金铅72.3.14印防焊绿漆72.3.15镀镍镀金72.3.16喷锡7第二章污染来源与污染特性分析73.1污染来源73.1.1多层板制程83.1.2双面板制程223.1.3单面板制程223.2废水、废液污染特性223.3单位产品废水量及污染量253.3.1单位产品废水量25第三章厂内改善与减废技术264.1污染原清查264.1.1了解工厂制造流程264．1．2清查制程单元中各步骤所使用之原物料264.1.3建立制造程序及污染来源流程图264.1.4调查各制程单元步骤槽液体积及组成26第四章废水处理技术305.1重金属废水处理305.3化学铜废液及废水之处理325.3.1硫酸亚铁处理法335.3.2钙盐处理法355.3.3硼氢化钠还原法385.3.4铝催化还原法415.3.5铜催化还原法435.4.1酸化及化学混凝沉淀处理法(前处理)43第八章水污染防治问题及对策45第59页共59页n第一章制造方法与制程概述PC板的制作过程是应用印刷、照相、蚀刻及电镀等技术来制造细密的配线，作为支撑电子零件间电路相互接续的组装基地。随着电子资讯产朝经薄短小化的方向发展，装配方法亦逐渐朝着高密度及自动化装配的方向前进，而民子零件的小型化、薄型化、轻量化不得不因应而生，PC板也由单纯的线跌板演变成多样化、多机能化、与高速处理化的基板，因此，高密度化及多层化的配线形成技术成为PC板制造业发展的主流。2.1制造方法PC板的种类很多，用途也相当广泛，请参见图2.1所示，在制造方法上则可概分为减除（subtractive）法及加成（additive）法，前者以铜箔基板为基材经印刷或压膜、日光、显像的方式在基材上形成一线路图案的铜箔保护层后，将板面上线路部分以外的铜箔溶蚀除去，再剥除覆盖在线路的感光性干膜阻剂或油墨，以形成电子线路的方法；而后者则采未压覆筒箔的基板，以化学铜沉积的方法，在基板上人欲形成线路的部分进行铜沉积，以形成导体线路，另还有将上述两种制造方法折衷改良的局部加成（partialadditive）法。2.1.1减除法减除法制造方式是从铜箔基板开始，基板本身由非导电性材质组成，如环氧树脂，酚醛树脂及其他特殊树脂或陶瓷等材料，经加热加压方式与铜箔贴合后即为铜箔基板。由于PC板板面形成线路的厚度组成，除了原来铜箔以外，尚需依靠后续制程中的电镀来补足加厚，因此，减除法中双可细分为全板镀铜法（pane1process）及线路镀铜法（patterprocesss），请参见图2.2所示，当铜箔基板在钻好插装零件的通孔后，为使上下铜层得以导通，以化学镀铜在非导体的通孔壁上沉积金属铜，而全板镀铜法是在镀化学铜后即以电镀铜方式将通孔及板面一律镀厚到所需的规格，然后进行正片蚀刻阻剂转移，即在所欲形成的线路及通孔上覆盖一层耐蚀刻的干膜或油墨阻剂，经蚀刻溶蚀除去未覆盖蚀刻的铜面，再去除阻剂，即可得到线路板；而线路镀铜法则是在镀化学铜后进行负片抗镀阻剂转移，即在线路及通认外的铜箔表面上覆盖一层抗电镀的干膜或油墨剂，然后进行电镀铜及电镀锡铅制作，此时铜及锡铅仅沉积于线路及通孔上，使线路铜达到一定厚度，并于线路及通孔表面形成一锡铅保护层，以抵抗后续的蚀刻制，在完成铜及锡铅电镀后，再将线路以外的铜箔表面油墨或干膜（抗镀阻剂）剥除，然后再进行蚀刻，将裸露之铜箔溶蚀除去，此时，线路及通孔因有锡铅的保护而。2.2.2双面板双面板的基板乃以环氧树脂为主，两面贴合铜箔以成双面铜箔基板，其典型制造流程如图2.6所示，在裁切好的基板上进行钻主孔口毛头去除后，进行化学铜导通孔，即在非导体的通孔壁及两面铜层上沉积铜，使上下两面铜层经由化学铜导体化后的通孔得以连通，在化学铜之后需先做上一次很薄的全板镀铜，以加厚孔壁上的铜层，再行表面刷磨清洁及粗化铜面后，进行负片抗镀阻剂转移，再进行线中路镀铜及镀锡铅后，去除阻剂，经蚀刻将两面所要形成的线路及通孔裸露出来，锡铅镀金板则先行镀镍镀金，再将板面已镀上灰暗的锡铅合金层用高温的媒体（如甘油、石腊）熔融成为光泽表面的合金实体，以增加美观、防锈及焊接的功能，喷锡镀金板则需剥除锡铅镀层，以形成裸铜板然后进行防焊绿漆涂布，最后在待焊之通孔及其焊垫上进行喷锡，使裸铜能得到保护及具备良好的焊锡性。2.2.3多层板第59页共59页n多层板的制造包含内层及外层线路的制作，双面铜箔薄基板为多层板主要的内层材料，另配合片及铜箔与完成导体线路制作的内层板进行叠板进行叠板层压以形成多层板，其典型制造流程如图2.7所示，内层板导体线路的形成与单面板相同，待完成内层线路后，进行黑/棕氧化使内层板线路表面上形成一粗糙的结构，以增加在进行叠板层压时与胶片之间的结合能力，在叠板过程中，四层板用1片内层板，六层板用两片，八层板则用三片，中间以胶片作为黏合及绝缘材料，外层现覆盖铜箔，进行层压后成为多层板，为使内外层线路得以连通，需行钻孔，而钻孔后在孔壁上形成的胶渣，先行去除后，再进行镀通孔作业，其后之外层线路作业流程与双面板相同。2.3制程单元减除法之PC板制造流程是从铜箔基板开始，基板本身由非导电性材质组成，单面板仅进行板面蚀刻阻剂转移，以保留所需的导体线路，双面板及多层板则尚需进行上下或内外层板线路的导通，所以需进行一系列的导体化作业其主要制程单元概述如下：2.3.1表面处理（刷磨）铜箔基板表面处理一般采用刷磨机的刷轮研磨基板上的铜层，赤达到清洁铜面的目的，在PC制程中运用到此单元的机会很多，如：1.蚀刻阻剂转移前之刷磨，以增加阻剂与铜面的附着力。2.钻孔后镀通孔前之刷磨，以去除孔口之毛头。3.多层板之内层板去蚀刻阻剂后之刷磨，做为黑/棕氧化前的铜面清理。4.抗镀阻剂转移前之刷磨，以增加阻剂与板面的附着力。5.印防焊绿漆前之刷磨，以增加绿漆与板面的附着力。6.蟦锡、熔锡后之刷磨，除去可能发生的锡丝。7.镀镍、镀金前之刷磨，使铜面整平及活化。2.3.2蚀刻阻剂转移将感光干膜（dryfilmresist）滚压于铜箔基板上，再将线路图案底片置于感光干膜上，于紫外光（UV）照射下曝光，使线路图案上的干膜起感光硬化（curing）反应，即正片影像转移，最后以含碳酸钠的显像液将线路以外未感光硬化的干膜溶解去除。除上述干膜压合法外，另一种蚀刻阻剂转移为丝印法（screenprinting）即油墨印刷，此法乃先将线路图案制版，然后以人工方式进行印刷，最后再将印在板面线路上的油墨烘干硬化。成品2.3.3蚀刻阻剂转移后蚀刻以酸性蚀刻液（氯化铁或氯化铜系）将铜箔基板上未覆盖蚀刻阻剂之铜面全部溶蚀掉，仅剩被硬化的油墨或干膜保护的线路铜。2.3.4去蚀刻阻剂以启氢氧化钠的水溶液或有机溶剂溶解线路铜上硬化的油墨或干膜，使线路铜裸露出来。2.3.5黑/棕氧化其目的在于使内层板线路表面上形成一层高抗撕裂强度的黑/棕色氧化铜绒晶，以增加内层板与胶片（prepreg）在进行层压时的结合能力，黑/棕氧化槽液为含磷酸三钠、亚氯酸钠、氢氧化钠等组成之黑蓝色水溶液。第59页共59页n双面铜箔基板裁　　板钻　　孔表面处理镀通孔全板镀铜表面处理抗镀阻剂转移线路镀铜镀锡铅去抗镀阻剂蚀　　刻锡/铅镀金板　喷锡镀金板表面处理剥锡铅镀镍镀金表面处理*重　　熔防焊处理**防焊处理表面处理*镀镍镀金喷　　锡蚀　　刻蚀　　刻成品　　　　　　　　　*：刷磨**：加防焊绿漆第59页共59页n图2.6　典型双面板制造流程蚀刻阻剂转移表面处理*裁　　板（双面铜箔基板）去蚀刻阻剂黑/棕氧化蚀刻内层板　　　胶片、铜箔表面处理*钻　　孔叠板层压除胶渣镀通孔全板镀铜线路镀铜抗镀阻剂转移表面处理*　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　去抗镀阻剂镀锡铅蚀　　刻锡/铅镀金板　喷锡镀金板表面处理剥锡铅镀镍镀金表面处理*重　　熔防焊处理**防焊处理表面处理*镀镍镀金喷　　锡蚀　　刻蚀　　刻成品　　　　　　　　　*：刷磨**：加防焊绿漆图2.6　典型双面板制造流程第59页共59页n2.3.6钻孔其目的在于使板面形成未来零件导线插入的路径，并作为上下或内外层线路之连通。2.3.7除胶渣其目的在去除因钻孔过程于基板钻孔孔壁上所产生的毛渣，以利镀通孔的进行。过去PC板工厂曾采用铬酸溶液除胶渣，但目前大都已改用高锰酸钾溶液。2.3.8镀通孔其目的在于使经钻孔后的非导体通孔壁上沉积一层密实牢固并具电性的金属铜层，作为扣续电镀铜的底材（substrade）。此制程单元详细步骤说明如下：1.整孔/调整（conditioner）：以碱性清洁液（cleaner）去除基板通孔及表面之微粒、指纹。2.微蚀（microetching）：使用硫酸/双氧水、以酸钠或过硫酸铵经微溶蚀铜箔基板表面增加粗糙度，使后续在进行活化过程时，与触媒有较佳密着性。3.活化（catalyst）：将PC板浸置于含氯化亚锡及氯化钯的酸性槽液中，使触媒（钯）被还原沉积于基板通孔及表面上。4.加速化（accelerator）：溶解上除过量的胶体状锡，使钯完全地裸露出来，作为四化学铜沉积低材。5.化学铜不（electeolesscopper）：将上述导体化处理后之PC板浸置于化学铜槽液中，机理液中之二价铜离子即被还原成金属铜，并沉积于基板通孔及表面上，其反应如下所示：CuSO4+2HCOH+4NaOHPdCu+2HC2Na+H2+2H2O+Na2SO4此槽液主要成分及其功能示如表2.1。表2.1　化学铜槽液主要成份及其功能名称成分功能铜盐硫酸铜（CuSO4·5H2O）提供铜还原剂甲醛（HCHO）提供电子，促成铜离子还原螯合剂EDTA或酒石酸盐等控制铜离子还原的速率PH控制剂氢氧化钠（NaOH）控制PH值，以利铜离子还原添加剂-稳定、光泽、加速、强化2.3.9抗镀阻剂转移此制程与前述蚀刻阻剂　转移所使用的感光干膜或印刷油墨及印刷油墨及原理几乎相同，唯一不同的是采负片影像转移，即将线路以外区域曝光或烘干硬化，而将线路上的干膜显像溶解掉，以使持续镀铜及镀锡铅只对线路进行金属析镀，而对线路以外被抗镀阻剂保护的区域无法析镀。2.3.10线路镀铜当线路被显像裸露出来扣即进行线路镀铜，此制程单元详细步骤说明如下：1.脱脂：以碱性清洁液去除来自显像步骤残留的墨渣。2.微蚀以微蚀液（如过硫酸钠）轻微溶蚀板面上的线路铜，以完全去除显像后，线路上残留的任何干膜（或油墨）残渣。3.酸浸：以稀硫酸液，去除线路铜表面的氧化物。4.镀铜：将PC板浸置于含有硫酸铜、硫酸及微量氯离子和添加剂（如光泽剂）的电镀槽液之阴极，阳极则为磷铜块，供给直流电源，使PC板之线路铜上沉积金属铜。第59页共59页n2.3.11镀锡铅PC板线路被加镀上铜后，再镀上一层锡铅合金于线路上，以作为后续抵抗蚀刻之用。其制程步骤为先行浸置于稀氟硼酸溶液中，将线路铜表面活化，再浸置于含氟硼酸、氟硼酸锡及氟硼酸铅，阳极为锡铅棒之锡铅电镀槽液中进行电镀。2.3.12去抗镀阻剂及蚀刻在进行蚀刻前，先行将线路以外的硬化干膜或油墨部分，以氢氧化钠或有机溶剂将其溶解剥离，再进行蚀刻，将线路以外未镀上耐蚀刻锡铅合金的铜面全部溶蚀掉，其反应如下所示：Cu+Cu(NH3)42+2Cu(NH3)2+4Cu(NH3)2++8NH3+O2+2H2o4Cu((NH3)42++4OH-2Cu+8NH3+ClO2-2Cu(NH3)42++Cl-+4OH-蚀刻液中主要成分及功能所示如表2.2。表2.2　蚀刻液主要成分及其功能名称成分功能复合物氨水（NH4OH）使铜维持离子状态溶解于溶液中加速剂氯化铵（NH4CI）增加蚀刻速率及溶液稳定性氧化剂铜离了（Cu2-）、亚氯酸钠（NaClO2）溶解金属铜添加剂-缓动清洁2.3.13剥金铅蚀刻完成后，锡铅之抗蚀作用已达成，须将其溶解剥除，以裸露其内的线路铜，其剥除方式是将C板浸置于硝酸或氢氟酸的剥锡铅液中进行。2.3.14印防焊绿漆将液态绿漆以液簾方式涂布或以干膜漆压合方式，于整面PC板上覆盖一层防焊保护层经红外线（IR）硬化，再经紫外线（UV）曝光及显像处理，将板上通孔及线路部分裸露出来，此外另有采丝印法进行油墨漆印刷。防焊绿漆的制作目的主要在保护板面，使板面不具沾锡性，在后续喷锡制程中，使熔融锡仅附着于板面通孔及线路部分，其余被防焊绿漆保护的部分不附着锡。2.3.15镀镍镀金将PC上欲镀金部分（即须常插件处）浸置于微蚀液中(如过硫酸钠)，再经稀硫酸液浸泡置于胺基磺酸镍电镀液中先行镀上一层镍，最后于仿氰化金钾的镀金槽液中镀金。镀镍镀金制程在PC板业界通称为镀金手指，其主要目的在使板面线路具有高度的抗磨性及耐焊性。2.3.16喷锡将PC板先行涂布一层助焊剂，再瞬间浸置于融溶态的锡槽中，并随即垂直拉起，以热风及空气刀刮除留在板上多余的融溶态锡，使板上通孔及线路上附着一层锡，人微言轻电子零件装配之用。第二章污染来源与污染特性分析3.1污染来源PC板制程一般可区分为干式制程(dryprocesss)及湿式制程(wetprocess第59页共59页ns)，以典型多层板之制程而言，干式制程包含裁板、干膜压合、叠板层压、钻孔、成型裁边等，所产生的污染物主要为固体废弃物，如废边料、废铜箔、护膜、钻屑、废垫板、废盖板及报废板等。湿式制程包含内层刷磨、内层显像、内层蚀刻、内层墨或剥膜、黑/棕氧化、去毛边、除胶渣、镀通孔、全板镀铜、外层刷磨、外层显像、线路镀铜、镀锡铅、防焊绿漆、前处理刷磨、防焊绿漆显像、镀镍镀金、喷锡前/后处理、成型清洗及绿漆褪洗等。各湿式制程单元之药液槽采用多种化学原料，在生产过程中排出各类老化之高浓度废弃槽液及低浓度清洗废水。以下便针对多层板、双面板及单面板工厂之废水、废液污染来源做详尽的介绍，以使读者能深入工掌握各类PC板制程这污染发生源。3.1.1多层板制程多层板制程中包含二十多个湿式制程单元，在各个制程单元中又有许多单元步骤，为详细了解其污染来源，将各制程单元所使用的物料及废液、废水之排放来源的及排放特性，以图说方式有系统地加以说明：1.内/外层影像转移前处理刷磨(如图3.1所示)。2.内/外层显像(如图3.2所示)。3.内层蚀刻及去墨(或剥膜)(如图3.3所示)。4.黑/棕氧化(如图所示)。5.去毛边(如图3.5所示)。6.除胶渣、镀爱孔及全板镀铜(如图3.6所示)。7.线路镀铜及镀锡铅(如图3.7所示)。8.外层剥膜、蚀刻及剥锡铅(如图3.8所示)。9.防焊绿漆前处理刷磨(如图3.9所示)。10.防焊绿漆显像(如图3.10所示)。11.镀镍镀金(如图3.11所示)。12.喷锡前处理(如图3.12所示)。13.成型清洗(如图3.13所示)。14.成型清洗(如图3.14所示)。15.绿漆退洗(如图3.15所示)。第59页共59页n入料酸洗硫酸废液(PH，Cu2+)水洗废水(PH，Cu2+)给水刷磨废水(含铜粉屑)给水中压水洗废水(含铜粉屑)挤干水洗吹干烘干中压水洗中压水洗给水下料符号说明：：定期性排放废流：连续性排放废水：原物料()：污染物项目定期性排放废液：酸洗之废弃槽液连续性排放废水：1.酸洗后水洗排水2.刷磨水洗排水图3.1内/外层影像转移前处理刷磨制程单元流程第59页共59页n入料显像废液(PH，COD)硫酸显像水洗废水(PH，COD)水洗吹干吹干水洗水洗给水下料定期性排放废液：显像之废弃槽液连续性排放废水：显像后水洗排水图3.2内/外层影像制程单元流程第59页共59页n入料蚀铜废液(PH，Cu2+)蚀铜氯化铜或氯化铁废水(PH，Cu2+)水洗水洗水洗水洗给水去墨(或剥膜)废液(PH，COD)去墨(或剥膜)氢氧化钠水洗废水(PH，COD)给水刷磨废水给水水洗废水水洗给水挤干吹干烘干下料定期性排放废液：1.内层蚀刻之废弃槽液2.内层去墨(或剥膜)之废弃槽液连续性排放废水：1.内层蚀刻后水洗排水2.内层去墨(或剥膜)后水洗排水图3.3内层蚀刻及墨(或剥膜)制程单元流程第59页共59页n入料刷磨废水(含铜粉屑)给水高压清洗废水(含铜粉屑)给水水洗废水(含铜粉屑)水洗挤压给水吹干吹干下料连续性排放废水：刷磨水洗排水图3.5去毛边制程单元流程第59页共59页n入料膨胀剂碱性醇醚类有机溶剂废液(PH，COD)热水洗氧化水洗水洗或醯胺类有机溶剂废水(PH，COD)微蚀水洗水洗热水洗整孔水洗水洗还原废水(PH，COD)给水高锰酸钾、氢氧化钠或铬酸废液(Mn7+,Mn6+或Cr6+,Cr3+)过氧化氢、硫酸废液(PH,Mn2+或Cr3+)废液(PH,Mn2+或Cr3+)给水整孔剂、有机溶剂、废液(PH，COD)界面活性剂废液(PH，COD)废液(PH，COD)定期性排放废液：给水1.膨胀剂之废弃槽液硫酸、双氧水或过废液(PH，Cu2+)2.氧化之废弃槽液水洗硫酸钠或过硫酸铵废水(PH，Cu2+)加速洗水洗水洗预活性水洗3.还原之废弃槽液给水4.整孔之废弃槽液氯化亚锡、盐酸废液(PH，Sn2+)5.微蚀之废弃槽液活化氯化亚锡、氯化钯、废液(PH，Sn2+,Pd2+)6.预活化之废弃槽液盐酸废液(PH，Sn2+,Pd2+)7.活化之废弃槽液给水8.加速化之废弃槽液硫酸、氟酸类水洗镀铜酸洗水洗化学铜水洗水洗水洗水洗废液(PH，Sn4+)9.化学铜之废弃槽液废水(H,Sn4+)10.酸洗之废弃槽液给水连续性排放废水：硫酸铜、甲醛、废液(PH，COD,Cu2+)1.膨胀剂后水洗排水螯合剂废水(PH，COD,Cu2+)2.还原后水洗排水3.整孔后水洗排水给水4.微蚀后水洗排水硫酸、硫酸铜废液(PH,Cu2+)5.活化后水洗排水硫酸铜、硫酸、6.加速化后水洗排水氯化钠废水(PH，COD,Cu2+)7.化学铜后水洗排水给水8.镀铜后水洗排水出料图3.6除胶渣、镀通孔及全板镀铜制程单元流程第59页共59页n上下料水洗废水(PH，COD，Cu2+,Pb2+)给水剥挂架硝酸废液(PH，COD，Cu2+,Pb2+)水洗给水水洗废水(PH，COD，BF4-)镀锡铅氟硼酸锡、铅或烷基磺酸锡、铅预浸酸氟硼酸或烷基磺酸废液(PH，COD，BF4-)水洗脱脂酸性清洁剂废液(PH，COD,Cu2+)废水(PH，COD，Cu2+)水洗给水微蚀硫酸、双氧水或过硫废液(PH，Cu2+)酸钠或过硫酸铵水洗废水(PH，Cu2+)水洗给水酸洗定期性排放废液：硫酸废液(PH，Cu2+)1.脱脂之废弃槽液2.微蚀之废弃槽液水洗给水3.酸洗之废弃槽液水洗4.镀铜之废弃槽液废水(PH，COD，Cu2+)5.预浸酸之废弃槽液6.剥挂架之废弃槽液镀铜连续性排放废水：硫酸铜、硫酸、氧化废液(PH，COD，Cu2+)1.脱脂后水洗排水钠、添加剂2.微蚀后水洗排水3.镀铜后水洗排水4.镀锡铅后水洗排水5.剥挂架后水洗排水图3.7线路镀铜及镀锡铅制程单元流程第59页共59页n入料剥膜氢氧化钠废液(PH，COD)水洗废水(PH，COD)给水中压水洗废水给水水洗废水给水蚀刻氯化铵、氨水废液(PH，Cu2+,NH3-N)氨水洗氨水废液(PH，Cu2+,NH3-N)水洗废水(PH，Cu2+,NH3-N)水洗给水剥锡铅硝酸、过氧化氢或氟化铵废液(PH，Cu2+,Pb2+,COD)水洗废水(PH，Cu2+,Pb2+,COD)水洗给水挤压烘干出料定期性排放废液：1.外层剥膜之废弃槽液2.外层蚀刻之废弃槽液3.氨水之废弃槽液4.剥锡铅之废弃槽液连续性排放废水：1.外层剥膜后水洗排水2.外层蚀刻后水洗排水3.剥锡铅后水洗排水图3.8外层剥膜、蚀刻及剥锡铅制程单元流程第59页共59页n入料酸洗硫酸废液(PH，CU2+)水洗废水(PH)给水刷磨废水(含铜粉屑)给水中压水洗废水(含铜粉屑)中压水洗水洗给水挤干吹干烘干出料定期性排放废液：酸洗之废弃槽液连续性排放废水：1.酸洗后水洗排水2.刷磨水洗排水图3.9防焊绿漆前处理刷磨程单元流程第59页共59页n入料显像废液(PH，COD)显像硫酸中压水洗废水(PH,COD)中压水洗中压水洗中压水洗给水水洗废水(PH，COD)给水吹干烘干下料定期性排放废液：绿漆显像之废弃槽液连续性排放废水：要漆显像后水洗排水图3.10防焊绿漆显像制程单元流程第59页共59页n入料水洗水洗镀镍水洗酸洗水洗水洗微蚀水洗刷磨废水给水废水给水硫酸、双氧水或过硫酸钠或过硫酸铵废液(PH，Cu2-)废水(PH，Cu2-)给水硫酸废液(PH，Cu2-)废水(PH，Cu2-)给水氨基磺酸镍废水(PH，Ni2-)吹干水洗水洗回收镀金水洗酸洗给水硫酸废液(PH)废液(PH)给水氰化金钾废液(CN-)定期性排放废液：废液(CN-)1.微蚀之废弃槽液2.酸洗之废弃槽液给水连续性排放废水：1.刷磨后水洗排水2.微蚀后水洗排水3.酸洗后水洗排水4.镀镍后水洗排水出料5.镀金后水排水图3.11镀镍镀金制程单元流程第59页共59页n入料吹干水洗微蚀水洗刷磨废水给水废水给水硫酸、双氧水或过硫酸钠或过硫酸铵废液(PH，Cu2-)废水(PH，Cu2-)给水酸洗硫酸废液(PH，Cu2-)水洗废水(PH，Cu2-)水洗给水助焊剂有机卤化物喷锡锡条废助焊剂、锡渣定期排放废液：1.微蚀之废弃槽液2.酸洗之废弃槽液3.废助焊剂及锡渣连续性排放废水：1.刷磨后水洗排水2.微蚀后水洗排水3.酸洗后水洗排水图3.12喷锡前处理制程单元流程第59页共59页n入料冷却水洗废水给水刷磨废水给水水洗废水水洗给水热水洗废水下料连续性排放废水：1.喷锡后水洗排水2.刷磨水洗排水图3.13喷锡后处理制程单元流程第59页共59页n入料吹干中压水洗热水洗脱脂水洗废水给水清洁剂废液(PH，COD)废水(COD)废水(COD)中压水洗水洗给水挤压烘干下料定期性排放废液：脱脂之废弃槽液连续性排放废水：脱脂后水洗排水图3.14成型清洗制程单元流程第59页共59页n入料退洗有机溶剂或氢氧化钠废液(PH，COD)清洁剂碱性清洁剂废液(PH，COD)水洗废水(PH，COD)给水定期性排放废液：下料1.绿漆退洗之废弃槽液2.清洁剂之废弃槽液连续性排放废水：绿漆退洗清洁后水洗排水图3.15绿漆退洗(纲板、重工退洗)流程3.1.2双面板制程双面板制程较多层板制程少了内层板的制作，因此少了内层蚀刻及去墨(或剥膜)、黑/棕氧化、除胶渣，其他制程则与多层板相同，各制程单元之污染来源亦相似，依双面板制程顺序，其各制程之污泥来源即为3.1.1节之1.～2.、5.～6.(不含除胶渣)及7.～15等项。3.1.3单面板制程单面板制程较双面或多层板制程单纯，依其制造流程顺序，各制程单元之污染来源。即为3.1.1节之1.2.3.9.及11～15等项。3.2废水、废液污染特性PC板制程废水、废液的污染我随产品层次的提升而过于复杂，且与其制程使用物料有直接的关系，由表3.1各类型PC板制程单元使用物料及定期排弃槽液污染特性以及表3.2典型PC板制造业原废水污染浓度，可了解单面板工厂排放废水有PH、COD、铜离子(Cu2+)等污染物，双面板及多层板工厂则有PH、COD、铜离子(Cu2-)、铅离子(Pb2-)、镍离子(Ni2+)、六价铬(Cr6+)及氟化物等污染物。第59页共59页n表3.1各类型PC板制程单元使用物料及定期排弃槽液污染特性分析表制程单元步骤单面板双面板多层板槽液成份污染浓度COD(mg/1)Cu2+(mg/1)Pb2+(mg/1)刷磨酸洗√√√5%硫酸10～5050～1000-内层显像显像√-√1～2%碳酸钠10000～15000--内层蚀刻蚀刻√-√氯化铜-50000～100000-√-√氯化铁-40000～90000-内去墨或剥膜去墨或剥膜√-√4%氢氧化钠20000～30000--黑/棕氧化脱脂--√碱性脱脂剂1000～500010～50-微蚀--√硫酸/双氧水-2000～20000---√过硫酸钠-2000～20000---√过硫酸铵-2000～20000-氧化--√亚氯酸钠，磷酸三钠，氢氧化钠-10～50-除胶渣膨松--√碱性有机溶剂130000～200000--氧化--√高锰酸钾-30～50---√铬酸---还原--√酸性溶液300～10001000～2000-PTH镀通孔整孔/调整-√√碱性清洁剂20000～3500010～50-微蚀-√√硫酸/双氧水-2000～20000--√√过硫酸钠-2000～20000--√√过硫酸铵-2000～20000-预活化-√√氯化亚锡、盐酸200～50020～100-活化-√√氯化钯、氯化亚锡500～10001～10-加速化-√√硫酸、氟酸类100～550--第59页共59页n表3.1各类型PC板制程单元使用物料及定期排弃槽液污染特性分析表全板镀铜脱脂-√√酸性清洁剂3000～5000500～2500-微蚀-√√硫酸/双氧水-2000～20000--√√过硫酸钠-2000～20000--√√过硫酸铵-2000～20000-预浸酸液-√√10%硫酸10～50500～6000-外层显像显像-√√1～2%碳酸钠10000～15000--线跑镀铜及镀锡铅脱脂-√√酸性清洁剂3000～5000500～3500-微蚀-√√硫酸/双氧水-2000～20000--√√过硫酸钠-2000～20000--√√过硫酸铵-2000～20000-酸洗-√√1%硫酸10～50500～1000-预浸酸-√√5%～10%氟硼酸---外层剥膜剥膜-√√4%氢氧化钠20000～30000--外层蚀刻蚀刻-√√氨水、氯化铵-100000～150000-剥锡铅剥锡铅-√√氟化铵、硝酸、双氧水20000～250001000～150010000～15000绿漆显像显像√√√1～2%碳酸钠15000～20000--镀镍金前处理√√√碱性清洁剂1000～5000--√√√活化酸液10～50--喷锡酸洗√√√5%硫酸10～5015000～20000-助焊剂涂布√√√卤化有机物极高50000～100000-剥挂架-√√硝酸3000～500015000～25000-2000～4000剥废板绿漆√√√强碱性溶液100000～150000--第59页共59页n表3.2典型PC板制造业原废水污染浓度表成分范围值(mg/1)总悬浮固体，otalLuspendedLolids0.998～408.7总氰化物，TotalCyanide0.002～5.333可氯化氰化物，Cyanide(AmenabletoChlorination)0.005～4.645铜，Copper1.582～535.7镍，Nickel0.027～8.440铅，Lead0.044～9.701总铬，Totalchromium0.005～38.52六价铬，HexavalentChromium0.004～3.543氟化物，Fluorides0.648～680.0磷，Phosphorus0.075～33.80银，Silver0.036～0.202钯，Palladium0.008～0.097金，Gold0.007～0.190螯合剂EDTA15.8～35.8柠檬酸盐，Citrate0.9～1342酒石酸盐，Tartrate1.3～1108NTA47.6～8103.3单位产品废水量及污染量国内PC板工厂于制造过程中所排放之废水量及污染量，往往随着各厂之生产形态、制造程序、产品种类及品质要求等因素而有所不同，其中又以生产形态最具关键性。根据服务于工厂辅导期间调查所得数据，依单面板、双面板及多层板三种类型工厂，分别统计出各类型PC板工厂之单位产品废水量及污染量，并将统计结果整理示如表3.3～表3.5。3.3.1单位产品废水量综合分析整理各类形PC板工厂之废水量与产量的关系及单位产品废水量如图3.16及表3.6，由表3.7中的数据中可知，PC板工厂每生产1m2的单面板，约排出第59页共59页n第三章厂内改善与减废技术解决污染问题的对策，不外乎预防污染物的产生、减少污染物的排放及进行，污染物的处理，也就是所谓的厂内管理、制程减废及管末处理，前二者的基本精神在于［治本］，与后者的［治标］有极大的差异，但对解决污染问题，着实有重大的效益，不仅可有效率地使用原物料，更可预防及减少污染物的产生，进而降低管末管理成本。因此，污染防治工作不应只是管末处理的事，需追本溯源由厂内污染源的清查诊断做起，并配合厂内管理及减废技术来做好污染预防及减量的工作。以下各节除将参考美国环境保护暑的PC板业污染预防指导手册(GuidestopollutionPrevengtion)外，并广泛收集国内外相关资料，综合整理成适合于国内PC板工厂的污染预防及减量作法。4.1污染原清查污染源清查是执行厂内管理及减废的首要工作，主要针对制程中可能产生的污染物，有系统地进行一连串与制程有关的调查、测量、分析、记录及问题查询等工作，建立完整的厂内背景资料，以供厂内管理、制程减废及管末处理之重要参考依据。有效率的清查工作，必须动员工厂多数人的力量，由生产部门主管如今熟悉制程、管末处理相关工程人员组成工作小组，各步骤的作法逐渐项说明如下：4.1.1了解工厂制造流程进行现场勘查，实地了解厂内制程操作及单元程序间的关系，以建立完整之制造流程，如表4.1及表4.2所示。4．1．2清查制程单元中各步骤所使用之原物料厂内排放废水、废液的污染特性与制程使用原物料有直接关系，故须清查各制程单元所使用之原物料，以初步了解污染特性，如表4.3所示。4.1.3建立制造程序及污染来源流程图根据制造程序，详细调查污染来源及排放情形，确立出各制程单元步骤连续性及定期性废水、废液排放源，并制作流程图，如图3.1至图3.15所示。4.1.4调查各制程单元步骤槽液体积及组成详细调查各制程单元之槽液体积及槽液基本组成，作为后续废水、废液污染表4.1单面板制造流程一览编号制程单元编号制程单元S-1裁板S-8刷磨S-2刷磨S-9印防焊绿漆S-3油墨印刷S-10烘干S-4烘干S-11镀镍镀金S-5蚀刻S-12喷锡S-6去墨S-13文字印刷S-7钻孔S-14成型S：单面板第59页共59页n表4.2双面板及多层板制造流程一览编号制程单元编号制程单元D-1/M-1裁板D-7/M-17干膜压合或油墨印刷M-2钻孔D-8/M-18曝光或烘干M-3刷磨D-9/M-19显像M-4干膜压合或油墨印刷D-10/M1020线路镀铜/镀锡铅M-5曝光或烘干D-11/M-21剥膜或去墨M-6显像D-12/M-22蚀刻M-7蚀刻D-13/M-23剥锡铅M-8剥膜或去墨D-14/M-24刷磨M-9黑/棕氧化D-15/M-25印防焊绿漆M-10层压D-16/M-26曝光或烘干D-2/M-11钻孔D-17/M-27显像D-3/M-12刷磨D-18/M-28镀镍镀金M-13除胶渣D-19/M-29喷锡D-4/M-14镀通孔(PTH)D-20/M-30文字印刷D-5/M-15全板镀铜D-21/M-31成型d-6/M-16刷磨D：双面板M：多层板第59页共59页n表4.3制程单元槽液种类及成分编号制程单元步骤槽液成分S-2，S-8，D-6，D14，M-3，M-16，M-24刷磨酸洗5%硫酸M-6显像1～2%碳酸钠S-5，D-12，M-7酸性蚀刻氯化铜或氯化铁S-6，M-8剥膜或去墨4%氢氧化钠M-9黑/棕氧化脱脂碱性脱脂剂微蚀硫酸双氧水、过硫酸铵或过硫酸钠氧化剂亚氯酸钠、磷酸三钠、氢氧化钠M-13除胶渣膨松碱性有机溶液氧化剂高锰酸盐、重铬酸还原酸性溶液D-4，M-14镀通孔整孔/调整微碱性清洁剂微蚀硫酸双氧水、过硫酸铵或过硫酸钠预活化氯化亚锡、盐酸等活化氯化钯、氯化亚锡、锡酸钠、盐酸加速化硫酸、氟酸类化学铜硫酸铜、甲醛、螯合剂D-5，M-15全镀板铜脱脂酸性清洁剂微蚀硫酸双热情关注不、过硫酸铵、过硫酸钠预浸酸液10%硫酸D-9，M-19显像1～2%碳酸钠D-10，M-19线路镀铜及镀锡铅脱脂酸性清洁剂微蚀硫酸双氧水、过硫酸铵或过硫酸钠预浸酸液10%硫酸预洝氟硼酸5%，10%氟硼酸溶液D-11，M-21剥膜或去墨4%氢氧化钠M-22碱性蚀刻氨水、氯化铵D-13，M-23剥锡铅氟化铵、双氧水、硝酸D-17，M-27显像1～2%碳酸钠S-11，D-18，M-28镀镍镀金前处理碱性清洁剂、浸酸液S-12，D-20，M-29喷锡酸洗5%硫酸助焊剂涂布含卤化有机物D，M剥挂架硝酸第59页共59页n表4.4制程单元废水及废液污染质、污染量综合调查表(线路镀铜及镀锡铅)代号制程数量槽液成分、浓度槽液体积(L)更换/清槽期限连续性排放废水水量定期性排放废水或废液量废水水质单元步骤PHCOD(mg/L)Cu2+(mg/L)Pb2+(mg/L)Nl2+(mg/L)M-20线路镀铜及镀锡铅脱脂1脱脂剂：50ml/L硫酸：100ml/L800每二周-0.8m3/二周-4500100--M-20线路镀铜及镀锡铅水洗2-800每日※※※※※※※M-20线路镀铜及镀锡铅微蚀1过硫酸钠：110～130g/L硫酸：8～12ml/L800每周-0.8m3/周-206500--M-20线路镀铜及镀锡铅水洗2-800每日※※※※※※※M-20线路镀铜及镀锡铅酸洗1硫酸：40～60ml/L800每周-0.8m3/周-2060--M-20线路镀铜及镀锡铅镀铜3硫酸铜：165～185g/L硫酸：170～200g/L3200每三个月-三个月-150018500--M-20线路镀铜及镀锡铅水洗2-800每日※※※※※※※M-20线路镀铜及镀锡铅预浸酸1烷基磺酸800每周-0.8m3/周-1500150--M-20线路镀铜及镀锡铅镀锡铅2烷基磺酸锡铅1600不排放---25000-3650-M-20线路镀铜及镀锡铅水洗2-800每日※※※※※※※M-20线路镀铜及镀锡铅剥挂架1硝酸800每二周0.8m3/二周-4500200002500-M-20线路镀铜及镀锡铅水洗1-800每日※※※※※※※※线路镀铀及锡铅综合清洗水---4.0m3/hr7.2m3/d5.540152-第59页共59页n第四章废水处理技术PC反工厂制程中所排出的各类高浓度废弃槽液及低浓度清洗废水，由于性质迥异且污染浓度高低相差悬殊，因此绝不能任意的加以混合收集处理，否则将会因废水水质的剧烈变化呀因成分复杂相互干扰而难以处理，是故为有效的处理各种不同特性的废水、废液，并确保处理拉开距离和流沙质能稳定的达到放流水标准，妥善的分类收集并采行正确的处理方式，是最具决定性的一项关键。表5.1为典型的PC板工厂各制程单元废弃槽液成分及污染特性分析表，表中依据各股废液的污染特性，并考量处理方法的共通性，将PC板制程排序的废槽液区分为A～H八大类，另外，制程中刷磨废水及一般清洗废水则划归为I类及J类。兹将各股废水、废液之分类类别、名称及处理方式整如表5.2所示。各类废水、废液分开收集扣，应按其特性及处理水质的村注选定正确的处理方法。依照上述废、废液分类收集原则，进行厂内排水管线收集系统的规划，并选择适当的处理方法进行处理，若能再配合完善的硬体处理设施及良好的操作管理，相信必能使处理后放流水质稳定地达到放流水标准。本章中将按照废水、废液的分类原则，逐一的来为各位详细介绍各种废水、废液的处理技术。5.1重金属废水处理PC板工厂重金属废水主要包括含厂内制程连续排出之一般清洗废水及各类定量纳入处理系统处理之高浓度重金属废液。一般单面板工厂重金属废水的主要污染以铜离子为主，工厂制程若采用氯化铁蚀刻液，则还会有铁离子的污染，另外，废水中亦含有少量的有机污染物；双面板及多层板工厂，则除了有铜离子污染物外，另含有少量的铅、镍、锰或铬等金属离子及有机污染物。表5.3为国内各类型PC板工厂综合废水之污染浓度分析统计结果。由表中数据显示，PC板工厂综合废水之主要污染成分以COD及重金属离子为主，各工厂除了应将造成COD污染之种类有机性废水、废液加以单独收集处理外，亦需针对重金属废水进行处理，心会除其重金属污染成分，使处理后放流水质能符合法定标准安全放流。目前国内PC板工厂对重金属废水的处理，通常是采用重金属化学混凝沉淀法，于废水中添加NaOH、Ca(OH)2等碱剂，调整其PH值，使废水中重金属离子形成不溶性的氢氧化物后，再以沉降分离的方式去除之，此法是现今最为实用与普遍的处理方法。第59页共59页n表5.1PC板制程单元废弃槽液成分及污染特性分析表制程单元步骤槽液成分污染浓度(mg/L)废液分类第59页共59页n在进行折点加氯会所属单位经去除废水中的氨氮时，加入之氯第氧化剂以次氯酸钠(NaDCI)较为适，NaOCI溶液一般含有10%以上的有效氯，使用时较安全无氯氣外泄的危险，其必须注意在储存期间次氯酸钠溶液之含氯量会逐渐衰减，因此不宜保存过久，另外使用次氯酸钠亦必须防范其所造成的氧化腐蚀效应及臭味的问题。在加氯氧化反应的过程中，反应槽内废水之PH值宜保持在4左右，以获较高的反应效率。次氯酸钠加药量可使用氧化还原电位计，或采用余氯指示控制计进行控制，使能添加适量的NaOCI来完全氧化还原电位计，或采用余氧指示控制计进行控制，使能添加适量的NaOCI来完全氧化废水中的还原反应时间。处理反应时间控制在30～60分钟，以提供足够的氧化还原反应时间。若折点加氯法可有效的去除废水中的氨，但消耗的氯量却相当可观，并会增加废水中的氯离子含量，造成水质COD检测的干扰，再者反应槽处理后之出流水铜离子含量约在10000～20000mg/L，浓度相当高，因此不宜直接瞬间大量流入重金属废水处理系统中处理，以免造成负荷突增影响处理成效，或使处理水质CI-含量过高，产生水质COD检测的干扰。5.3化学铜废液及废水之处理国内双面板及多层板制造工厂的镀通孔(PlatingThroughHole,PTH)制程中大都采用化学镀铜方式在电路板之非导体钻孔壁上沉析一层金属铜，将其导体心以连结各板之线路。通常在化学镀铜的制作过程中均采用自动控制的方式定量添加补充槽液成分，来维持化学铜溶液的稳定性及新鲜度，因此槽内溶液不断地溢流出成为废液排弃，此外由于化学铜溶液的稳定性较差，在使用过一段期间(通常约8～10周)之后，槽液便逐渐老化不能再用，必须加以全部排弃并更换的化学铜溶液，这些废弃的化学铜溶液、铜含量约在14～4.5g/L之间，再铜浓度的高低与化学铜溶液其铜浓度较低，排放出之化学铜废液、铜浓度约在2g/L以下，厚化铜制程则采用铜浓度较高的化学铜溶液，其废液的铜浓度约在3～4g/L左右，这此高浓度化学铜废液是PTH制程的主要污染来源；另外在化迷镀铜后的清洗过程，由于槽液不断地被板子带出，造成清洗水的污染，这此清洗水由于污染浓度较低，统称为化学铜废水，是化学镀铜制程的次要污染来源。若要完善地处理化学铜废液及废水，首选必须先深入了解化学镀铜的原理、制作流程、槽液组成成分及其污染特性，如此才正确地掌握处理要领。国内PC板工厂较常采用的化学铜溶液其形式概略可依据螯合剂的种类来加以区分，一般有EDTA系列与洒石酸钾钠系列，溶液中硫酸铜与EDTA或酒石酸钾钠之间的容积莫耳浓度比大约在1：4～5，其废液处理的难易度因螯合剂的螯合强度面有程度高的不同，过去国内外皆有相关的处理技术研究，发现EDTA系列的化学铜废液比酒石酸系列的化学铜废液难于处理，这是同于EDTA与铜离子的螯合能力较强的缘故。目前国内大多数的PC板工厂都采用稳定性较高的EDTA系列化学铜溶液，其溶液组成成分请参见表5.4所示。表5.4化学铜溶液组成成分成分含量CuSO4·5H2O(硫酸铜)6～12g/LEDTA·2Na(乙二胺四乙酸二钠)30～50g/LNaOH(氢氧化钠)6～10g/LHCHO(甲醛36%)15～25ml/LC10H8N2(联氮苯)8～12mg/L化学镀铜的制作是在碱性条件下进行，溶液中铜离子与螯合剂产生螯合，不形成氢氧化物沉淀，在镀铜过程中加入甲醛等还原剂，供应电子给铜离子使铜还原成金属铜并沉积于经活化处理之PC板通孔及板面，当铜沉积达到一定的程度，于通孔表面形成珍良好导电性的铜镀层后，即完成化学镀铜的制作，其反如方程式如下：［Cu(EDTA)］2-+2HCHO+40OH-PdCu°+2HCOO-+H2+2H2O2+(EDTA)4-第59页共59页n由化学铜溶液的组成分及化学镀铜的制程的原理可知PC板工厂制程中所排出之化学铜废液及废水，可能包含的污染种类有OH-、Cu2+及甲醛、EDTA等有机物所造成的COD染污等，有关国内PC板工厂化学铜废液及废水之污染特性请参见表5.5所示。表5.5国内PC板工厂化学铜废液及废水之污染特性项目PHCu2+(mg/L)COD(mg/L)化学铜废液12～131400～150030000～100000化学铜废水10～1125～501000～2000由于化学铜废液及废水中含有螯合剂成分，废液及废水中的重金属铜离子因与螯合剂产生螯合作用，无法直接以重金属氢氧化物沉淀法加以去除，处理上较困难。通常此类废液及废水必须单独加以收集，采用比较特殊的物理化学处理方法进行处理，始能获得良好和处理效果。由于化学铜废液及废水中含有过量或残余的螯合剂以游离的形态存在，故绝不可与厂内其他种类的重金属废水或废液混合，以免导致重金属离子与螯合剂产生螯合，干扰化学混凝沉淀的处理效果，因此任意地将化将废液、废水与其他重金属废液、废水混合收集处理，将会造成重金属离子无法完全形成氢氧化物沉淀，使得处理水中仍残留被螯合化的重金属，进而造成处理后放流水中重金属离子仍然超过法定标准。由以上的说明可知化学铜废液及废水必须单独地收集，并加以妥善的处理已是不容置疑的，然而要如何有效地处理化学铜废液及废水，以去除其污染成分是目前国内PC板制造业界相当头痛的问题，事实上国内外近年来已有非常多的研究著作探讨如何处理化学铜废液及废水，并已有极具实用性的处理技术发展出来，诸如硫酸亚铁处理法、钙盐处理法、硼氢化钠还原法及各种催化还原法等，这些处理方法，皆有相当好的处理效果，在接下来后面几个小节中将针对这些处理方法做比较详尽的介绍。5.3.1硫酸亚铁处理法1.基本原理本法是利用亚铁离子(Fe2-)与螯合剂EDTA的螯合能力比铜离了子(Cu2-)为强的基本原理，在适宜的反应条件下，于化学铜废液及废水中加入硫酸亚铁药剂进行转换反应，将Cu-EDTA，改变成Fe-EDTA，使废水中的铜离子流离，现运用重金属氢氧化物沉淀法将Cu2-形成Cu(OH)2沉淀去除之。根据国外对EDTA螯合剂特性的相关研究资料显示，EDTA在不同POH条件下，其对重金属螯合能力有显著的不同，由图5.9EDTA之离子型态与PH值关系图可知，在酸性条件下EDTA与重金属离子的螯合铁结能力较弱，因此可选用此一特性，先行加入硫酸于化学铜废水中，降低PH值至3以下，以减弱Cu2+与EDTA之键结能力，再加入硫酸亚铁进行置换反应，使废水中的铜离子完全游离，其后再以Ca(OH)2及NaOH调整废水PH值至11.7，使废水中铜离子形成Cu(OH)2及Fe(OH)2沉淀而去除之。图5.9　EDTA之离子型态与PH值关系。第59页共59页n依据对有EDTA化学铜废液及废水的实际处理测试结果发现，亚铁离子添加量及PH控制条件对处理效果有极大的影响，测试结果如表5.6及表5.7所示，由试验所获得之数据发现高浓度的化学铜废液，在处理时亚铁离子的添加量与废液中铜离子之莫耳数比约达到1：1以上，最终PH值控制在11.5～11.7之间，即能获得相当好的处理效果，废液中残余铜浓度大致约在1mg/L以下。而在处理低浓度的化学铜清洗废水时，亚铁离子的添加量与废液中铜离子之莫耳数比约在1：1至9：1之间，最终PH值控制在11.7左右，此时废水中残余铜浓度亦可有效降低至1mg/L以下。表5.6　硫酸亚铁处理法处理低浓度化学铜废水试验结果1化学铜废水詷浓度（mg/L）加入硫酸酸化后之PH值Fe2+添加量（mg/L）最终PH值铜残余浓度(mg/L)铁残余浓度（mg/L）10501001503002.72.72.72.72.78020020015030011.711.711.711.711.70.240.370.440.740.850.490.586.84.59.2组1：化学铜废水试样先加入硫酸调整PH值至2.7，现加入硫酸亚铁（添加浓度如表中所示）经搅拌反应30分钟，现加入NaOH调整PH值至PH＝11.7，以便废水中铜离子及铁离子形成氢氧化物胶羽，然后现加2mg/L入阴电性Ploymer凝集沉淀，待污泥胶羽沉淀后取上过滤分析铜及铁之浓度。2：化学铜溶液为Shipley厂牌。表5.7　硫酸亚铁处理法处理高浓度化学铜废液试验结果1化学铜废水詷浓度（mg/L）加入硫酸酸化后之PH值Fe2+添加量（mg/L）最终PH值铜残余浓度(mg/L)铁残余浓度（mg/L）2.72.72.71.6001.2001.20011.711.711.70.120.270.37---2.72.72.72.71.2001.2001.2001.40011.511.511.511.70.262.300.340.99---304注1：化学铜废液减样先加入硫酸调整PH值至2.7后，再加入硫酸亚铁（添加浓度如表中所示）经搅拌反应30分钟后再加入Ca(OH)2及NaOH调整PH值至11.7，使废液中铜离子及铁离子形成氢氧化物胶羽，然后现加入5mg/L阴电性Polymer凝集沉淀，待污泥胶羽沉淀后取上澄液过滤分析铜及铁之浓度。2：化学镀铜溶液为Mac-Dermid厂牌。3：化学镀铜溶液为Shipley厂牌。在进行处理方法的介绍之前，必须先做一点补充说明：工厂在着手进行化学铜废液及废水的处理之前，不要忽略了制程减废的重要性，目前大多数PC板工厂的化学镀铜制程都是采单机理或双槽连续进水的清洗方式，由于清洗方式不佳，需耗用较多的清洗水，造成庞大的清洗废水量使得处理工作产生极大的困扰。第59页共59页n为简化化学铜废液及废水之处理、降低处理困难度，并减少所需处理之水量使处理设备之尺寸规模减至最小，以节省处理设备之初设成本及操作费用，建议PC板工厂化学镀铜的制作过程宜采用图5.10的清洗方式，即于化学铜槽后静止水洗槽液洗后，约有70%的带出液留在静止水洗槽中，使得板子上的带出液减少，再经三段逆流水洗，则清洗排水之铜浓度较容易控制在1mg/L以下，但在清洗过程中必须注意，当静止水洗槽铜浓度小于3mg/L，此时清洗排弃。并换新水，以确保逆流清洗槽清洗排水之铜浓度小于3mg/L，此时清洗排水铜浓度符合放流水标准，可直接排放至中和后放流，如此所需处理的仅剩化学镀铜槽所排出之废液及间歇排弃之静止水洗槽废水，处理量大幅减少，可确实达到简化处理之目的，并符合经济效益。保PC板工厂可参的上述的减废措施，改进化学镀铜的清洗方式，以减轻处理成本负担。图5.10　化学镀铜制作流程及清洗方式　2.处理流程及技术硫酸亚铁处理法处理化学铜废液及废水之处理流程如图5.11所示，制程排出之化学铜废液及静止水洗槽废水经由排放管路集中收集排入独立的调节槽中，再由废水泵抽送至反应槽进行处理，由于化学铜废液及废水的量不大，一般PC板工厂每日均在10吨以下，因此化学铜废液及废水的量不大，一般PC板工厂每日均在10吨以下，因此反应槽可设计成分批式处理，使处理设备得以尽量简单化，混合之化学铜废水、废液经处理反应完全后，生成Cu(OH)2及Fe(OH)2胶羽，凝集沉淀于反应槽底部，上层澄清液之铜浓度约在1mg/L以下，可符合放流水标准，然而其中COD浓度仍高达千至数万mg/L之距，残余铁浓度亦可能相当高，故不可直接排放，必须纳入后段的贮存槽中集中收集，以备进行后续的处理，至于反应槽底部之沉淀污泥则排入污泥浓缩槽中，经浓缩后泵入污泥脱水机进行脱水处理，以达减量及固形化之目的，脱水分离液则回流至调节槽再处理。图5.11　硫酸亚铁处理法处理化学铜液及废水之处理流程采用硫酸亚铁处理法一般之标准操作步骤如下：（1）废水进流，由泵抽送化学铜混合废水进入反应槽待处理。（2）加入硫酸于反应槽废水中均匀搅拌，将废水由碱性调酸降低PH值至2.7。（3）加入FeSO4，投入药剂量约为使Fe2-与Cu2-之浓度比在1：1以上，均匀搅拌30分钟，使反应完全。（4）加入Ca(OH)2或NaOH，调整废水PH值至11.7，以使废水中铜离子及铁离子形成汪溶性氢氧化物。（5）加入阴电性Pploymer约1～3mg/L，搅拌凝集使Cu(OH)2及Fe(OH)3形成大颗粒胶羽以利沉淀。（6）停止搅拌、静置使胶羽完全沉淀。（7）污泥胶羽沉淀完全后，排出上部澄清液进行后续处理。（8）排污泥进行潮汛浓缩及脱水处理。依据实际的处理经验显示，化学铜废液及废水混合收集处理时，其混合废水之铜浓度在150～300mg/L之间时处理效果最好，铜浓度若太低，则处理时必须加入超量的FeSO4药剂，废水中Fe2+/Cu2+浓度比须在4～8之间，相当耗费药剂成本，并产生大量污泥，否则便无法形成氢氧化物胶羽，处理效果极差；若铜浓度超过300mg/L，则处理是污泥胶羽太细，不易凝集沉淀，效果亦不佳，因此混合废水铜离子浓度若能控制在150～300mg/L之间，则加入之FeSO4仅须使Fe2+/Cu2+浓度比在1以上即能形成良好沉降性之胶羽沉淀，如此投入之药剂量少，污泥产生最低，最能符合经济有效之原则。采用本法处理化学铜废液虽效果十分良好，但其仍有相当多的缺点，例如：（1）操作步骤繁复，处理工作不易自动化。（2）处理条件严格，必须控制混合废水铜浓度，如此才能确定所需投入的FeSO4药剂量，否则无法掌握处理成效。（3）处理过程产生重金属污泥，衍生污泥处置的困扰。5.3.2钙盐处理法1.基本原理钙盐处理法是应用钙离子与螯合剂EDTA的螯合键结能力比铜离子强且稳定性高的原理所发展的一种处理化学铜废液及废水的处理方法。第59页共59页n在正常操作情况下PTH制程排出之化学铜废液及废水的PH值约在10～13之间，溶液中的铜离子与EDTA呈螯合状态，并且完全溶解在水溶液中，由于钙离子与EDTA螯合能力比铜离子强且稳定性高，因此在处理化学铜废液及废水时，加入适量的Ca(OH)2，PH值控制在11.5以上，钙离子将会取代铜离子的地位与EDTA产生螯合，而合得铜离子形成氢氧化铜沉淀而去除之。表5.8列举出以钙盐处理EDTA系列化学铜废水，当PH＝12反应达到平衡时，废液中Cu2+、Ca2+、EDTA4-及Cu(OH)2之平衡浓度关系，由表中可明显地看出加入钙盐可有效地使废水中铜离子与EDTA解离，并形成Cu(OH)2沉淀。事实上根据过去的处理经验，钙盐处理法不仅对EDTA系列的化学铜废水有效，其对酒石酸铠甲钠或其他螯合剂系列的化学铜废水亦具有十分良好的处效果。表5.8　钙盐处理法处理化学铜废水中各成分之平衡温度关系成分状态一状态二状态三状态四Cu2+CuEDTA2-EDTA4-Ca2+CaEDTA2-Cu(OH)21.0×10-156.0×10-41.2×10-4---6.0×10-165.4×10-41.8×10-4--0.6×10-41.2×10-155.9×10-452.575×10-41.3×10-4-6.0×10-161.7×10-1352.570×10-47.2×10-46.0×10-4注1：废水中含有超量的EDTA，Cu2+与EDTA螯合，忽略Cu(OH)2产生的可能性。2：在PH＝12时，化学铜废水实际上仍有极少部分Cu2+会形成Cu(OH)2沉淀。3：废水中加入钙盐后，　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Cu2+、Ca2+、EDTA4-各成分于反应初期之浓度，忽略Cu(OH)2之形成。4：废水中加入钙盐后，反应达到平衡时Cu2+、Ca2+、EDTA4-及Cu(OH)2之浓度关系，此时废水中之Cu2+几乎全部形成Cu(OH)2沉淀。5：由于加入超量的Ca2+、EDTA4-与Cu2+完全螯合。6：单位mole/L7：PH＝12表5.9为添加各种钙盐如CaO、CaCl2、CaSO4、CaCO3及Ca(OH)2等，除了CaCO3处理效果较差外，其余均具有良好的处理效果。处理效果的好坏与各种钙盐的溶解度有极大的关系，表5.10为在PH＝1.16时各种钙盐的溶解度。由表中之数据可见，试验过程中所添加的钙盐，如CaO、CaCl2、CaSO4及CaCO3可完全溶解，解离出的钙离子足够与EDTA4-螯合，并取代Cu2+的地位，使Cu2+游离，并形成Cu(OH)2沉淀，而获得良好的铜去除效果。然而加入CaCO3时处理效果较差，其主要是因为CaCO3的溶解度太低的缘故，其无法产生足够数量的Ca2+与废水中的EDTA4-完全螯合，以致处理效果偏差。表5.9　钙盐处理法处理化学铜废液及废水之测试结果废水、废液铜浓度（mg/L）原废水废液之PH值添加钙盐种类钙盐添加量（g/L）处理后最终PH值Polymer添加量（mg/L）处理后残留铜浓度（mg/L）5010.9CaO0.5011.61.50.145010.9CaCl20.7511.61.50.225010.7CaCl20.7511.61.50.205010.9CaSO40.9211.71.50.445010.9CaSO30.6811.61.536.00503.3Ca(OH)20.691.71.50.055010.9Ca(OH)20.501.71.50.135010.9Ca(OH)20.501.7-1.21第59页共59页n510.3Ca(OH)20.501.61.50.1010011.1Ca(OH)21.001.61.50.091.910　　311.7Ca(OH)25.1612.1.53.40注1：使用NaOH调整PH值至现值2：不加入polmer使Ca(OH)2自然沉降16小时后，取上澄液过滤测铜含量。3：化学铜原废液　表5.10　各种钙盐之溶解度钙盐种类溶解度（g/L）化学式俗名0℃10℃20℃30℃CaO生石灰-1.31----CaCl2氯化钙59.565.074.5102.0CaSO4石膏1.7591.928-2.09CaSO3石灰0.0153　　25℃时Ca(OH)2消石灰1.851.761.651.53在采用钙盐处理化学铜废液及废水时，钙盐添加量的多少及PH控制的范围，对处理效果具有决定性的影响。在实际的测试过程中发现，要有效有去除化学铜废液及废水上的铜离子使形成Ca(OH)2沉淀，钙离子的添加量须达到使Cu2+与Ca2+　之浓度比在2.5以上，并且PH值控制在11.7以上时才有良好的效果，图5.12为以Ca(OH)2处理化学铜废水时，Ca(OH)2的添加量　　　　　　　　　　　　　　　　　与处理后废水中残余铜浓度之关系曲线图。本试验之步骤如下：（1）取铜浓度为1910mg/L之化学铜废液26.18mL，加蒸馏水稀释至1L模拟铜浓度为50mg/L之低浓度化学鲷废水。（2）加入IN的NaOH溶液调整废水之PH值至11.7。（3）分别加入不同数量的Ca(OH)2，加药量如图所示，搅拌反应5分钟。（4）分别加入阴离子polymer1.5mg/L于各试样中凝集静置沉淀15分钟后，取上澄液过滤，并分析铜浓度。图5.12　处理化学铜废水Ca(OH)2添加量与铜去除效果之关系在测试过程中亦发现，若废水PH值在11.5以下同，必然已加入足够数量的钙离子，废水中的铜离子仍然无法形成氢氧化铜沉淀，此时若再加入Ca(OH)2或NaOH，将废水PH值提高到11.6或以上，则立刻产生明显的Ca(OH)2胶羽。经由试验结果证实，若以钙盐处理法处理化学铜废水及废液，欲有效地使铜离子形成Ca(OH)2沉淀并去除之，PH值之最佳控制范围在11.6～12.5之间，图5.13为添加超量钙盐处理化学鲷废水时，废水中残余鲷浓度与PH值之关系曲线图。2.处理流程及技术钙盐处理法处理化学鲷废液及废水之处理流程与硫酸亚铁处理法十分类似，仅在处理药剂的种类及操作步骤有所不同而已，其处理流程如图5.14所示。采用钙盐处理法处理化学铜废液及废水，由于加药种类较为单纯，处理时操作控制条件亦极为简单，故整体来说，此处理方法较硫酸亚铁法优良，但本法仍含产生有害重金属污泥是最大的缺点。本试验之步骤如下：（1）取铜浓度为1.910mg/L之化学铜废液21.68mL，加蒸馏水稀释至1L模拟铜浓度为50mg/L之低浓度化学铜废水。（2）分别加入0.5g的氢氧化钙至各试样中。（3）加入NaOH溶液调整废水PH值，至图中这各测定值，并搅拌反应5分钟。（4）分别加入阴离子型ploymer第59页共59页n1.5/同L于各试样中凝集静置沉淀15分钟后，取上澄液过滤，并分析铜浓度。-5.3.3硼氢化钠还原法1.基本原理硼氢化钠（NaBH4）溶液是一种强还原剂，可将溶解性金属阳离子、重金属错台物或螯合物及许多有机金属化合物还原成不溶性的元素态金属。其反应如下：BaBH4+80H-NaBO2+6H2O+Be-4M2-+Be-4M°BaBH4+4M2-+80H-NaBO2+4M°+6H2O理论上1莫耳的硼氢化钠可将4草耳的二价金属离子还原成元素态的金属，利用此原理直接添加入适量的硼氢化的钠溶液于化学铜废水中，可将废液及废水中的铜离子还原成元素态的金属铜沉积，而加以去除。表5.11为理论上每单位重硼氢化钠与所还原金属之重量比，由表中数据可见每单位重之硼氢化钠理论上可将7倍重之铜离子还原成金属铜，但在实际操作时，硼氢化钠的使用量可能会比理论值要来得少，其主要原因是化学铜废液及废水中还残留有大量甲醛，尚可将部分的铜离子还原成元素铜所致。表5.12是使用硼氢化钠还原法处理化学铜废液及废水之试验结果，由试验结果发现，不论是高浓度的化学铀废液或低浓度的化学铜清洗废水，在加入适量的NaBH4溶液后，（加药量如表中所示）均可有效地将废液及废水中的铜离子还原成金属铜沉积而加以去除。试验过程中化学铜废液及废水试样在加入适量的硼氢化钠溶液后，立即产生剧烈的氧化还原反应，废水废液中的二价铀离子首先还原成一价铜离子，并有部分的一价铜离子反应生成黑色的氧化亚铜微细质点，然后再进一步地还原成金属铜微粒沉积，反应过程伴随产生大量的氢气，约经过8～12小时的反应、静置、沉淀后，上澄液铜浓度可降至0.5mg/L以下。图5.14　钙盐处理法处理化学铜废液及废水之处理流程表5.11　理论还原金属量与硼氢化钠加药量之重量比金属价数重量比铅Pb2+22镉Cd2+12汞Hg2+21亚汞Hg2+42铜Cu2+7银Ag+22金Au3+14镍Ni2-6钯Fd2-11铂Pt4+10钴Co2-6铑Rh3+7铱Ir4-10表5.12　硼氢化钠还原法处理化学铜废液及废水之试验结果化学鲷废液及废水浓度（mg/L）处理前PH值硼氢化钠（12%）添加量（ml/L）处理后PH值处理后残余铜浓度（mg/L）1.91112.71.512.40.41.40012.61.212.30.2560012.51.012.10.330012.10.511.90.44第59页共59页n2.处理流程及技术硼氢化钠还原法处理化学铜废液及废水之处理流程如图5.15所示。PC板二厂化学镀铜制程所排出之高浓度化学铜废液及低浓度清洗废水合并流入调节槽收集贮存，当调节槽达到满水位后，启动泵将废水抽送至批式反应槽中进行处理。处理时需视混合废水中的铜离子浓度高低加入适量的硼氢化钠还原剂，本法的反应操作控制条件极为简单，通常PH值控制在碱性状态即可，一般PH值在8～11时可获得较高的处理效率，若PH＜8时，则由于硼氢化钠的水解作用。由上述铝催化还原法处理化学铜废液及废水之反应原理可知，加入金属铝处理化学铜废液及废水，可有效地将铜离子还原成元素态铜沉积而加以去除。现加入铝片之表面积愈大，反应速率愈快，处理效果愈佳，当每公升化学铜清洗废水中加入2000cm2的铝片进行反应约经过2小时左右，废水中铜离子浓度即可由30mg/L降到至1.15mg/L；同样地在高浓度的化学铜废液中铜离子浓度可由605mg/L降至0.88mg/L。试验结果证实，铝催化还原法不仅对低浓度的化学铜清洗废水有良好的处理效果，其对高浓度的化学铜原废液处理效果极佳。由处理测试过程所获得之经验显示，在反应过程中若适度地搅拌废液及废水，可有效的提升反应速率。表5.13　添加铝片处理低浓度化学铜废水试验结果试验条件每公升废水中加入不同面积铝片反应后铜浓度反应时间（hr）500cm2100020000303030119.6415.603.29210.693.751.1544.201.480.3281.750.50.1150.300.15N.D表5.14为采用添加金属铝粉的方式处理化学铜废液及废水所获之测试结果，由于铝粉的比表面积相当大，具有极佳的催化活性界面，司大幅的提升反应速率，使化学铜废液及废水中的铅离子与甲醛产生氧化还原反应，而使铜离子还原沉积析出，另外由于铝粉的表面积相当大，其亦提供了良好的界面与铜离子接触而发生电荷交换，使铜离了获得电子，还原成元素态铜析出。2.处理流程及技术铝催化还原法处理化学铜废液及废水之处理流程如图5.17所示。化学镀铜制程中所排出之化学铜废液及清洗废水合并流入调节槽中收集，当达到满水位后，再由泵抽送至反应机理中进行处理，由于PC板工厂化学铜废液及清洗废水的水量不多，一般大型厂每日约在10m3以下，因此反应槽体可以批次处理为原则加以设计。化学铜废液及废水在反应过程中，操作控制条件极为简易，一般仅需加入适量的金属铝粉并加以适当的搅拌即可。由于化学铜废液及废水中一般均含有过量的甲醛，这些甲醛可充分的供应电子给铜离子，使其还原成元素态铜，再者加入铝粉后所产生的氧化一还反应完全是自发性的，因此在处理过程中几乎无需再添加任何药剂，PH值亦无需做任何的调整及控制（一般PC板工厂所排出之化学铜废液及废水，其PH值约在11～13之间，铜离子还原成元素戊铜后，在碱性的条件下铜不会溶解，因此本法之处理操作极为简单。表5.14　添加铝粉及甲醛处理化学铜废水试验结果铝粉添加量（g/L）甲醛添加量（ml/L）反应时间(hr)残留铜浓度(mg/L)0000.500.5＞251.0＞251.050.53.151.01.5第59页共59页n24.01.61.0100.55.01.01.548.00.0化学铜废液及废水经反应完全后，停止搅拌，静置沉淀，此时铜离子几乎全部都还原成元素态的金属铜微粒沉积析出，反应槽内铝粉则因失去电子而溶解，部分并形成AI(OH)3白色胶羽沉淀，另有部分铝粉则因氧化生成AI2O3白色粉末沉淀。　1.基本原理本法是利用亚铁离子(Fe2+)与螯合剂EDTA的螯合能力比铜离子(Cu2+)的基本原理，在适宜的反应条件下，于化学铜废液及废水中加入硫酸亚铁药剂进行置换反应，将Cu-EDTA，改变成Fe-EDTA，使废水中的铜离子游离，再运用重金属氢氧化物沉淀法将Cu2+形成Cu(OH)2沉淀去除之。根据国外对EDTA螯合剂特性的本着研究资料显示，EDTA在不同PH条件下，其对重金属螯合能力有显著的不周，由图5.9EDTA之离子形态与PH值关系图可知，在酸性条件下EDTA与重金属离子的螯合键结能力较弱，因此可利用此一特性，先行加入硫酸于化学铜废水中，降低PH值到3以下，以减弱Cu2+与EDTA之键结能力，再加入硫酸亚铁进行置换反应，使废水中的铜离子完全游离，其后再以Ca(OH)2及NaOH调整废水PH值至11.7，使废水中铜离子及铁离子形成Ca(OH)2及Fe(OH)2沉淀而去除之。图5.9EDTA之离子形态与PH值关系依据对EDTA化学铜废液及废水的际处理测试结果发现，亚铁离子添加量及PH控制条件对处理效果有极大的影响，测试结果如表5.6及表5.7所示，由试验所获得之数据发现高浓度的化学铜原废液，在处理时亚铁离子的添加量与废液中铜离子之莫耳数比约达到1：1以上，最终PH值控制在11.5～11.7之间，即能获得相当好的处理效果，废液中残余铜浓度大致均在1mg/L以下。而在处理低浓度的化学铜清洗废水时，亚铁离子的添加量与废液中铜离子之莫耳数比约在1：1至9：1之间，最终PH值控制在11.7左右，此时废水残余铜浓度亦可有效降低至1mg/L以下。5.3.4铝催化还原法1.基本原理第59页共59页n铝催化还原法是应用金属铝之活性较铜为高的化学特性所引发出的一种处理构想，在高浓度的化学铜原废液或低浓度的清洗废水中加入金属铝介质，将使废液及废水中的铜离了子与金属铝产生电荷交换反应，而使铜离子迅速还原成金属铜沉积析出而达到去除铜离子的目的，其反应方程式如下：AI°+40H-H2AIO3-+H2O+3e-E°=+2.35VCu2++2e-Cu°E°=+0.34VAI°+40H-+Cu2+H2AIO3-+H2O+Cu°+e-Eocell=+2.69VH2AIO3-+3H2O+2e-[AI(OH)6]3-+H2此后反应为单纯的氧化还原反应，金属铝在碱性的条件下释出3个电子，自身氧化成(H2AIO3)-；铜离子则获得2个电子，还原成元素能铜，由反应电动式来看，此反应是完全自发生的，无需外界供应能量来促使反应发生。在碱性的条件下((H2AIO3)-如继续获得电子供应，则会再与水分子发生水合反应，生成［AI(OH)6］3-错盐溶解于化学铜废液水中，其间并伴随着有氢氣的产生。由于铝是两性的金属，在强碱性的化学铜废液及废水中，金属器开孔亦会溶解并形成AI(OH)3的胶羽沉积，而在强碱的环境下AI(OH)3胶羽会更进一步与游离的OH-结合形成［AI(OH)6］3-错盐而再溶解，其反应方程式如下：AI°+3H2OAI3++30H-+3/2H2AI3++30H-AI(OH)3AI(OH)3+30H-［AI(OH)6］3-因此在整个氧化还原反应过程中化学铜废液及废水中的铜离子会还原成元素态金属铜析出，所加入的金属铝则会因氧化作用的关系逐渐溶解消耗，而以AI3+，(H2AIO3)-,AI(OH)3，［AI(OH)6］3-等离子状态溶解于废水或废液中，另外并有部分的AI3+会形成AI(OH)3。白色的氢氧化物胶羽悬浮在废水、废液中，反应期间并有大量的氢气产生。事实上加入金属铝介质进入化铜废液及废水中亦具有催化反应的作用，由于金属铝具有催化性质的金属表面，其可使化学铜废液及废水中的铜离子与甲醛产生自发性的氧化还原反应，促使铜离子迅速的还原成元素态的金属铜沉积析出而达到去除铜离子的目的，其反应与化学镀铜的原理是相同的，有关反应式说明如下：Cu2++2HCHO+40H-Cu+H2+2HCOO-+2H2O由上述铝催化还原法处理化学处理化学铜废液及废水之反应原理可知，加入金属铝处理化学铜废液及废水，可有效地将铜离子还原成元素态铜沉积而加心会除。表5.13是添加金属铝片处理经学铜废液及废水之实际测试结果，由测试结果发现加入铝处之表面积愈大，反应速率愈快，处理效果愈佳，当每公斤化学铜清洗废水中加入2000cm2的铝片进行反应约经过2小时左右，废水中铜离子浓度即可由30mg/L降至1.15mg/L；同样地在高浓度的化学铜废液中每公斤加入2000cm的铝片，经过6个小时的反应后废液中铜离子浓度可由605mg/L降至0.88mg/L。试验结果证实，铝催化还原法不仅对低浓度的化学铜清洗废水有良好的处理效果，其对高浓度的化学铜原废液处理效果亦极佳。由处理测试过程所获得之经验显示，在反应过程中若适度地搅拌废液及废水，可有效的提升反应速率。表5.13添加铝片处理低浓度化学铜废水试验结果试验条件每公升废水中加入不同面积铝片反应后铜浓度反应时间(hr)500cm21000cm22000cm203030119.6415.603.29210.693.751.1544.201.480.3281.750.50.1160.300.15N.D第59页共59页n表5.14为采用添加金属铝粉的方式处理化学铜废液及废水所获之要，由于铝粉的比表面积相当大，具有极佳的催化活性界面，可大幅的提升反应速率，使化学铜废液及废水中的铜离子与甲醛产生氧化还原反应，同离子还原沉积析出，另外由于铝粉的表面积相当大，其亦提供了良好的界面与铜离子接触而发生电荷交换，使铜离子获得电子，还原成元素态铜析出。2.处理流程及技术铝催化还原法处理化这铜废液及废水之处理流程如图5.1所示。化学镀铜制和中所排出之化学铜废液及清洗废水合并流入调节槽中收集，当达到满水位后，再由砂抽送至反应槽中进行处理，由于PC板工厂化学铜废液及清洗废水的水量不多，一般在大型厂每日约在10m3以下，因此反应槽体可以批次处理为页面加以设计。化学铜废液及废水在反应过程中，操作控制条件极为简易，一般仅需加入适量的金属铝粉并加以适当的搅拌即可。由于化学铜废液及废水中一般均含有过量的甲醛，这些甲醛可充分的供应电子给铜离子，使其还原成元素态铜，再者加入铝粉后所产生的氧化一还反应完全是自发性的，因此在处理过程中几乎无需再添加任何药剂，P无需做任何的调整及控制(一般PC板工厂所排出之化学铜废液及废水，其PH值约在11～13之间，铜离子还原在元素态铜后，在碱性的条件下铜不会溶解)，因此本法之处理操作极为简单。表5.14添加分及甲醛处理化学铜废水试验结果铝粉添加量(G/L)甲醛添加量(ml/L)反应时间(ｈr)残留铜浓度(mg/L)000430.500.5＞251.0＞251.050.53.151.01.524.01.61.0100.55.61.01.548.00.0化学铜废液及废水经反应完全后，停止搅拌，静置沉淀，此时铜离子几乎全部都还原成元素态的金属铜微位沉积析出，反应槽内铝粉则因失去电子而溶解，部分并形成AI(OH)3白色胶羽沉淀，另有部分铝粉则因氧化生成AI2O3白色粉末沉淀。由于铜离子经还原形成元素态金属铜后，一般均会在活性化的界质表面沉积析出，而铝粉虽具有活性的金属表面，但铝粉在反应过程中因不断地失去电子而溶解，使得还原后的金属铜无良好的活性界面供其沉积析出，因此这些金属铜大多以微细颗粒状态与白色的AI(OH)3胶羽及AI2O3白色粉末沉淀。由于铜离子经还原形成元素态金属铜后，一般均会在活性化的界质表面沉积析出，而分虽具有活性的金属表面，但铝粉在反应过程中因不断地失去电子而溶解，而铝粉虽具有活性的金属表面，但铝粉在反应过程上中因不断地推动电子而溶解，使得还原后的金属铜无良好的活性界面供其沉积析出，因此这些金属铜大多以微细颗粒状态与白色的AI(OH)3胶羽及AI2O3粉末共同沉积于反应槽底部，为有效分离还原后之金属铜微粒及AI(OH)3、AI2O3等沉淀物，应于反应槽之后设置过滤装置，以过滤方式分离这些固形物质，心确保处理效果。一般过滤装置可采用10um(孔径=10-5m)的滤袋或滤进行过滤，即可获得良好的分离效果。过滤后滤除之AI(OH)3、AI2O3及铜金属微粒可集中收集，委托代处理业回收或做完善之最终处置，经过滤后之出流水，在正常的操作情况下，残留铜浓度应在1mg/L以下，这些过滤后的滤液经贮存槽收贮存后，再定量平均地排入重金属废水处理系统之中和放流槽内中的稀释后放流，或纳入后续的处理单元再处理，以分解去除其COD污染成分。第59页共59页n图5.16铝催化还原法处理化学铜废液及废水之处理流程5.3.5铜催化还原法1.基本原理铜催化还原法是应用化学镀铜的原理发展出来的一种极为经济简便的处理方法，化学镀铜是碱性条件下进行的氧化一还原反应，其析出铜镀层的总反应式如下：［Cu(EDTA)］2-+HCHO+30H-Cu+(EDTA)4-+HCOO-+2H2O氧化一还原的标准电位E°=+0.703V，由于电位很高，故反应可以在室温上进行，但尽管如此，要有效地析出铜沉积，还必须具备一定的化学动力学条件，亦就是其反应必须在具有催化性质的表面才能进行，在非金属表面上进行化学镀铜，由于其不具备催化表面，故反应无法顺利进行。目前显像废液及去墨/膜废液的处理大致仍采用传统的物化处理法及生物处理法来去除其COD污染成分；事实上依据显像去墨/膜废液的污染我来说，这些高浓度的有机废液似乎相当适合采用焚化方式或湿式氧化法(wetoxidation)来进行处理，不过目前軜外尚未有工厂采用这些方法进行处理，亦未有学者专家进行有关方面的研究，因而在此并不加以介绍，以下仅就各积物化处理方法及生物处理方法处理技术的说明，以供读者参考。5.4.1酸化及化学混凝沉淀处理法(前处理)1.基本原理显像、去墨/膜废液中溶解了大量的油墨或干膜，因此COD污染浓度极高，这些油墨及干膜的主要成分为含羧基之压克力树脂、环氧树脂、胺基甲酸乙酯权树脂等，其可与碱性的显像去墨/膜废液发生反应，生成有机酸盐溶解在水溶液中。应用这个基本时，在处理显像、去墨/膜溶液时可加入酸于废液中进行酸化，将废液这PH值由碱性调整至酸性，此时废液中的有以盐因酸的作用，产生逆反应回复树脂状的墨/膜渣析出，并悬浮于变成权性的显像、去/墨膜废液中，若能有效的分离去除这些悬浮的墨/膜渣，则可大幅的降低废液的COD污染浓度。第59页共59页n由于市面上销售的油墨及干膜厂牌有十余种之多，各种油墨、干膜的特性不同中，使得显像及去墨/膜废液在酸化处理时，出现各种不同的现象，造成处理上极大的困扰，例如有些显像、去墨/膜渣比重较轻会浮在废液表面上，有些则呈分散状胶羽，悬浮于处理槽体表面或沉淀于底部，这些现象使得去除固体墨/膜渣的工作变得十分复杂，甚至必须运用各种固液分离技术来处理这些不同特性的显像、去墨/膜废液，造成处理成本的提高，因从经济层面来考量，在制程中若能慎选油墨或干膜的厂牌形式，采用低污染且易于处理的油墨或干膜，不但可简化处理程序，降低处理成本，更可确保COD的去除效果，使厂内整体之处理水质稳定地达到放流水标准。根据过去的处理经验显示，单独采酸化处理的方式进行显像、去墨/膜废液的处理，若能有效除墨/膜渣的话，COD的去除效率约可达到60%左右，然而有些显像、去墨/膜废液的墨/膜渣不易去除，必须进一步采用其他的固液分离技术，如化混凝沉淀法、浮除法、过滤分离法等，促使墨/膜渣与酸化处理后的废液分离，心提升COD的去除率。表5.18中列举四种显像、去墨/膜废液可行的处理方法及处理步骤，这几种处理方法是采用酸化法或并同各种化学混凝沉淀法进行处理，大体来说都有不错的处理效果。表5.19则为某一PC板工厂以这四种处理方法处理制止程所产生之显像、去墨/膜废液的试验结果及成效评估。大致上COD去除效果约为60%～70%之间。依据实际处理所获得的经验显示，显像、去墨/膜废液在酸化过程中常会产生大量泡沫，使墨/膜渣上浮而影响了墨/膜渣的分离或去除效果，其泡沫发生之原因为：(1)处理过程中不当的冲激搅拌所造成油墨、干膜溶解在碱性的显像、去墨/膜溶液中实际上是一种皂化作用，因此在处理过程中若不当的冲激或搅拌将造成大量泡沫的产生。表5.18显像、去墨/膜废液各种前处理方法及试验步骤处理方法试验步骤酸化前处理1.缓慢加入H2SO4,调整PH值至PH=32.静置沉淀，取上澄液分析COD酸化后加入Ca(OH)2及PAC混凝沉淀前处理1.缓慢加入H2SO4,调整PH值至PH=32.加入Ca(OH)2,调整PH值至PH=5.53.加入PAC，加药量=300mg/L4.加入Ca(OH)2,调整PH值至PH=6.5，快混3分钟5.加入Polymer，加药量=10mg/L，慢混15分钟6.静置沉淀，取上澄液分析COD酸化后加入FeCI3及Ca(OH)2混凝沉淀前处理1.缓慢加入H2SO4,调整PH值至PH=32.加入FeCI3，加药量=100mg/L，快混3分钟3.加入Ca(OH)2,调整PH值至PH=6.54.加入Polymer，加药量=10mg/L，慢混15分钟5.静置沉淀，取上澄液分析COD酸化后加入Polymer凝集沉淀前处理1.缓慢加入H2SO4,调整PH值至PH=32.加入耐酸性Polymer，加药量=10mg/L，慢混15分钟3.静置沉淀，取上澄液分析COD第59页共59页n第八章水污染防治问题及对策工厂在水污染防治上所面对的问题，从如何设置废水处理设施到如何解决废水处理缺失，可谓包罗万象，为使业者在遇到问题时，知道如何采行因应对策，特将PC板工厂常见的问题及改善对策于本章中加以归纳整理，期能对业者有所助益。问题1工厂如何进行废水处理改善工作原因：1a，.工厂尚未设置废水处理设施，正值筹建之初。1b.废水处理设施处理容量不足或处理效果不佳，必需进行扩建或加以改善。对策：1a.工厂欲新设废水处理设施，必须考量工厂目前的实际需求及未来的发展，指定周延详细的工程计划，以确实掌握工作范畴及成效。一般完整的废水处理设施新建工程计划及其工作执行步骤与内容，说明如下：1.专案小组组成为顺利推展废水处理工程计划，应在工厂决策人员的主导下组成专案小组来推动各项工作。由于污染防治工作是全面性的，专案小组之成员应包含各相关人员，包括生产部门、工程部门、采购部门及污染防治部门人员。2.基本资料调查收集首先必须了解相关法令及放流水标准，并硬实掌握适用法条及各项限制，以使工作方向完全正确。此外对工厂未来生产设备之位置，如平面配置图、立面图、废水收集系统及水、电、空气公共设施之详细资料，亦须先加以收集建立，并与配合生产流程，一方面了解设备之状况，一方面找出可能安置污染防治设备的空间。另外亦应了解邻近是否牵涉至都市计划之相关问题、及其他周遭环境之了解。有关之地质资料亦须于此階段取得。3.污染源调查要订定正确的废水处理工程计划，就必须先彻底了解污染源，然后才能对症下药，解决问题。因此在选定处理方案之前必须对可能之污染源做详尽之探讨分析，确实掌握污染源及其污染我，正确地推估出污染质与污染量，唯有如此才能在整体规划时指定出最经济有效的处理方式。4.生产制程改善研擬在不影响产品品质之前提下，考虑经济效益及管末处理技术，研究制程改善之可行性，以期减少污染量或降低处理困难度。5.订定设计水质、水量根据污染源调查及制程改善后的预期结果，订定［废水处理设施］的设计水质、水量。6.处理可行性研究根据污染源的调查及制程改善之结果，研擬各种可行之处理方法，首先须确立分类收集原则，决定各类不同特性的废水是否适宜合并收集处理或应单独个别处理，进耍建立各种可行这处理方案，必要的时候应经实验确定处理方法的可行性。7.处理方案评估在各个可行的处理方案中选取最经济有效的方案，一般在方案选择评估上有几个必须考虑的重点，首先在处理功能上必须能达到处理目标，其次考虑操作维护及景观等问题。8.订定规划设计准则统筹规划设计各项工作，订定准则，明确指出工作标准及达成程度。9.工程规划设计基本资料整理整理工程规划设计所需之基本资料，做为设计工作之依据。10.废水处理工程基本设计及细部设计第59页共59页n委托废水处理工程顾问公司进行工程基本设计，完成基本设计图样、工程规范、工程预算等，候審查通过后发包。由承包工程之工程公司负责进行工程细部设计，经審查通过后付诸施工。1.工程施工工程施工阶段，需有效掌握工程进度及施工品质。2.设备起动及试车工程完成后进行设备起动及试车。此阶段常被忽略，事实上有许多废水处理设施的处理功能无法达到原先设计目标，系因操作维护不当所致，所以在此阶段须同时进行操作维护人员的训练，以期熟悉设备功能、掌握操作条件及维护要领。另外亦必须要求承包之工程公司提供完善的［操作维护手册］，以做为未来设备操作维护的依据。3.完工验收、正式运转试车完成后进行工程验收，处理设备开始正式运转。1b.工厂欲扩建或改善既有之废水处理设施时，可分下列五个阶段进行各项改善工作。第一阶段：了解工制程及污染来源1.列出制程单元步骤及清查污染来源现场勘查，实地了解厂内制操作及单元程序间之关系，并详细调查污染源及排放状况。2.清查制程原料废水、废液的污染特性与制程上所使用的化学原料有直接关系，藉清查各制程单元所使用的化学品，初步了解其污染特性。3.建立制程与污染源关系图根据厂内生产制程及污染源调查分析结果，制作制程与污染源关系图。第二阶段：量测并取样分析废水、废液污染量及污染质1.调查各单元步骤槽液体积、组成及更换清槽周期详细调查湿式制程的槽体容积、槽液基本组成及频率或排放特性，作为污染物浓度分析及质量平衡计算等之基本资料来源。2.推估量测各单元步骤之废水、废液量，并取样分析其污染质依照制程单元顺序，量测分析各单元步骤之废水、废液污染质及污染量。第三阶段：执行厂内改善及制程减废方案1.评估厂内改善及制程减废现况评估厂仙目前制程减废之成效，并探讨其他制和减废技术应用于厂内制程改善之可行性。2.执行减废方案依上述评估之减废技术，就技术性及经济性进行整体分析，确立可行之改善，并加以推动执行，以确实减少厂内之污染产生量。第四阶段：改善厂内现有废水、废液分类收集系统1.探讨现有分类收集方式调查厂内目前废水、废液之分类收集方式，并考量其污染特性及处理技术，探讨其缺失所在。2.确立分类收集原则修正现有分类收集系统缺失，建立适当的分类收集方式。第五阶段：改善废水处理设施1.污染物质量平衡计算依据各股废水、废液量测分析所得之污染质量，计算出现有废水处理系统之质量平衡表，作为废水处理设施改善之参考。2.评估现有废水处理系统之功能依据质量平衡表，废水处理硬体设施及其操作运转状况，评估现有处理系统之功能。3.研提现有废水处理系统改善方案依据现有废水处理设施功能评估结果，研提改善方案。4.订定设计水质、水量第59页共59页n根据污染来源调查及厂内改善后的预期结果，并参酌工厂未来发展方向，订定废水处理场之设计水质、水量。1.选定处理方案依据技术层面及经济层面加以考量，选取最合适的处理方案。必要时须经模厂试验加以证实。2.设计及施工完成基本设计后进行发包。由得标之承包工程公司，依据基本设计及工程规范等进行细部设计和施工。3.试车及正式运转完工后进行清水试车及功能试车，待验收合格后，正式运转操作。问题2处理后放流水COD过高原因：2a.高浓度显像、去墨/膜废液未单独收集处理，制程槽液时废液直接或瞬间排入处理系统中。2b.制程中脱脂废液、清洁剂废液、膨胀剂废液、化学铜废液等高浓度有机废液直接或瞬间排入处理系统中。对策：2a.高浓度的显像、去墨/膜废液，有机污染浓度极高宜单独收集进行酸化及化学混凝沉淀前处理，以先行去除其墨/膜渣等有机污染成分，以大幅降低COD污染浓度前处理后出不，再定量泵送至重金属废水处理系统中和放流槽内中和稀释放流。如采有混合稀释方式，放流水COD仍无法符合标准，则应将前处理后之出流水集中收集再进行二级生物处理或后续之活性碳吸附处理，以有效去除COD污染成分，使整体处理后放流水COD污沁染浓度能降至放流水标准以下。2b.调查及量测分析种类废液之排放频率、废液量、污染浓度，并设置单独收集管线及贮存槽体，现视其排放量及造成COD的影响程度定量平均地纳入重金属废水处理系统中处理或采用其他处理方式如生物处理及活性碳吸附处理等以降低COD污染浓度，另于制程中应尽可能采用低污染性或易处理之脱脂剂、清洁剂、膨胀剂等造成有机污染之槽液组成分。问题3放流水铜离子浓度偏高原因：3a.高浓度重金属废液如镀铜槽废液、微蚀废液等，直接或瞬间排入重金属废水处理系统中，造成负荷突增、处理不及。3b.含螯合剂(如EDTA、酒石酸盐等)之化学铜废水及废液入重金属废水处理系统，造成处理失效，铜离子无法去除。3c.含氨铜错化物之策蚀废液或氨系蚀刻水洗废水未经前处理直接排入重金属废水处理系统，影响铜离子去除效果。对策：3a.此类高浓度含铜废液应单独收集贮存，现定量排入重金属废水处理系统中处理。另应加强对镀铜槽液的管理及纯化工作，避免槽液老化废弃，以减少污染负荷。3b.化学铜废液及其水先废水应单独收集处理，若与其他类废水及废液混合，恐将螯合其他类废水中所含之重金属离子，致使处理上更加复杂。另外化学铜废液及废水经前处理后之出流水，尚含螯合剂且COD污染浓度偏高，不可排入重金属废水处理系统中处理，宜定量排入中和流放槽内中和稀释入流或纳入显像、去墨/膜废液之生物处理系统中处理。3c.氨系统水废液宜单独收集贮存，采用硫化物沉淀法，使废水中与氨错合的铜离子形成铜沉淀加以去除，再将处理后含氨之出流水定量纳入中和放流槽内中和稀释放流或再利用作为生物处理系统之氮营养剂；另外亦可采用折点加氮法，将废水废液中的氨氧化成氮气脱除，使废水中原本与氨错合的铜离子呈游离状态，再定量平均排入重金属废水处理系统中处理以去除鉰离子污染成分。其他在制程方面可改采用非氨系统蚀液、以硫酸/双氧水或过硫酸钠取代过硫酸铵，以减少含废液的产生，氨系蚀刻制程则可装设槽液挤水轮，以减少槽液带出，减低清洗水的污染浓度。第59页共59页n问题4放流水氟离子浓度过高原因：未考虑氟硼酸废液处理问题对策：制程中含氟硼酸废液应单独收集，以高温或常温铝盐一石灰处理法水解破坏氟硼酸错离子BF4-，再加入钙盐使形成不溶性氟化钙沉淀物以去除之。另外在制程改善方面可改采非氟硼酸系镀液，如烷基磺酸系等以避免产生氟化物的污染。问题5处理单元之设计处理容量不足原因：产能扩充，废水量增大对策：进行厂仙清查，建立厂仙废液及废水的污染质和污染量资料，据以评估各制程单元用水的合理性，及研擬可行之减废措施，以减少废水之产生，由于减少用水，相对造成废水污染浓度的提升，尤其是COD项目，减少用水量将会使废水COD污染浓度增高，影响处理水水质，造成无法符合放流水标准的情形发生，故应依清查资料及废水处理场之处理功能进行判断，再着手执行减少程用水以免造成负面影响。若废水量仍高于处理设备之正常负荷，则可依清查资料推估工厂单位产品废水量及污染浓度，并考量未来产能扩充程度，再行规划扩建废水处理场。问题6处理设备及槽体腐蚀原因：PC板废水及废液具酸碱性，腐蚀性颇强。对策：机械设备及槽体宜使用耐蚀性较佳之不锈钢材质，并配合防蚀涂装，RC槽体则可使用耐酸碱环氧涂装或内覆玻璃纤维(FRP)，聚偏乙烯(PVDF)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)等耐腐蚀材质襯里，惟需特别注意施工技巧，避免产生孔隙、裂缝、造成腐蚀。问题7调匀槽无法发挥调节废水及均匀水质之功能。原因：7a.设计容量不足。7b.未做适当搅拌。7c.送入后续处理单元之流量不稳定。对策：7a.清查、量测厂仙各股废水及废液之废水量、废水质及排入频率，并配合制程减废之预期成效及将来产能扩充程度，进行调匀槽容量之扩充。7b.设置搅拌装置，如散气设备、泵循环设置及机械搅拌设备等，藉以调匀水质及防止固体物沉积池底，一般采用散气式搅拌设备，每吨废水所需之搅拌风量约为1m3/hr。7c.调整废水流量使均匀送水入后续处理设施，以稳定各处理单元之处理成效。一般流量调整之方法有下列三种：1.泵定量抽送法(图8.1)泵定量抽送方法为设置一定量泵，将废水定量平均抽送至后续处理单元处理，设置之定是量泵容量必须符合计划废水量。若泵容量选择不当，会因调匀槽水位变化导致扬水量发生变化，则必须设置分水计量槽替代之。图8.1泵定量抽送方式2.泵输送管上设分叉管法(图8.2)第59页共59页n本法为于泵之输送管上设分叉管路，调匀槽之废水经泵抽送流经设定，一般开口度之固定阀，超过部分之流量则再回流至调匀槽，以调节流量之方法。惟本法在阀之装置部分常有发生阻塞的问题，并非一良好的方法。图8.2输送管设分叉管方式1.分水计量槽水法(图8.3)本法是使调匀槽之废水藉泵扬升送入设有三角堰或矩形堰之分水计量槽，而使一定之废水自堰溢流入后续处理设施之方法。本法为使溢流量一定，必须使分水计量槽内的水位保持一定，因此除分水计量送水用之堰外，尚需设置将超量废水回流入调匀槽之堰。图8.3分水计量槽分水方式问题8PH调整槽出水之PH值不定原因：8a.进流废水之PH值过低。8b.PH调整槽之流水入口流出口位置不当，造成短流现象。8c.进流废水量过大。8d.酸碱药液浓度不足，或未设警报装置，救治有及时补充药剂。8e.加药管线配置不当。8f.加药位置不当8g.PH电极未做定期保养及校正8h.设计容量不足对策：8a.避免制程高浓度酸、碱废弃槽液直接或瞬间排入处理场，宜设置单独收集管线及贮存槽体，以定量泵平均抽送废液至废液至处理系统处理或先行前处理预先调整废水PH值后再以定量泵均量地抽入处理系统中。第59页共59页n8b.PH调整机理之流入及流出口位置，需就其水力条件作最佳的配置，心使水流途经最长，通常可将流入管延伸至槽低或于流入口处增设挡板以避免短流的现象发生。8c.依据PH调整槽之有效容量，调整废水进流量，使其维持于适当的水力停留时间，以使反应完全达到PH值调整之目的，废水进流量控制如7c。8d.可将药液浓度提高或调整高加药泵之抽送量，并设置液位计及警报装置。8e.采用电磁阀控制酸碱加药量时，当电磁人阀关闭以后，加药管线中所残留之药液，会持续排滴于槽中，造成加药量过多，改善方法可尽量缩短电磁阀以后之加药管线长度或改用定量加药机。8f.药液注入管口宜设于废水进流处，且其管口末端不可浸没于水中。8g.依据PH计操作维护手册，指定专人定期保养电极、补充内部液及校正工作。8h.增设PH调整槽或扩充槽体容量，以获得足够的水力停留时间，使反应完全。问题9胶凝槽胶羽形成不佳原因：9a.含螯合剂之化学铜废水及废液排入处理场。9b.含氨铜错化物之微蚀废液或氨系蚀刻水洗废水排入处理场。9c.胶凝机型式选用不过，搅拌速度太快或太慢。对策：9a.同3b.。9b.同3c.。9c.由于助凝剂具有黏稠性，为使其均匀分散于废水中，最理想的方法为快混槽(添加混凝剂)之后，再另设一块混槽，藉由快速搅拌分散助凝剂或将助凝剂住入于设有挡板之胶凝槽流入口处，藉其水流冲击，以获得良好的分散的效果，再经胶凝机慢速使胶羽间相互碰撞而凝集成较大之胶羽，胶凝机之搅拌速度不宜太快，以免破坏已形成之胶羽，常用的胶羽机有明轮式及栅式，并宜具有可变速之功能，另空气搅拌方式因为垂直方向搅拌型式且不易控制其送风量，故较不适合用于胶凝单元之操作。问题10沉淀槽污染上浮或出流水中含有漂浮胶羽。原因：10a.显像、去墨膜废液未经前处理，直接或瞬间排入处理场中，造成混凝效果不佳，所形成之胶羽相当微细，因而伴随溢流水排出。10b.氨系废液及废水未经前处理，直接或瞬间排入处理场中，因其中含有［Cu(NH3)4］2+,经混凝反应后，在高PH值下，产生NH3气体于沉淀池中逸出微小气泡，附着于胶羽上，造成污泥上浮。10c.硫酸/双氧水微蚀废液，直接或瞬间排入处理场中，于沉淀槽中逸出微细的气泡，附着于胶羽上造成污泥上浮。10d.沉淀槽表面不力负荷过高或容量不足。10e.沉淀槽溢流堰设计不佳。10f.胶凝槽至沉淀槽之水位差过大或以泵抽送，使已形成之粗大胶羽再度被破坏。10g.沉淀槽污泥累积过多，造成沉淀槽水力停留时间不足。对策：10a.同2a.。10b.同3c.。10c.与制程中其他酸性高浓度废液混合收集贮存，依其排弃期限长短，再定量排入处理场中处理。10d.沉淀槽表面水力负荷(沉淀槽之单位表面积于单位时间内所处理之水量)亦即为沉淀槽内处理水之上升速度之近似值，其值越大，代表水之上升速度越快，一般化学混凝沉淀槽之表面水力负荷以20～30m3/m2·day为宜。10e.溢流堰为稳定沉淀槽内水流流况不可缺乏之设备，可避免槽内发生偏流现象而扰动已沉降之污泥，故溢流堰之构造宜能维护水平，使处理水均匀全面地溢流排出。第59页共59页n10f.胶凝槽中已凝聚形成的胶羽，假如在输送至沉淀槽途中被破坏，则将影响沉淀槽固液分离效果，因此完成胶凝反应之废水不宜以泵输送至沉淀槽，以免因剧烈搅动破坏了已形成之胶羽颗粒。正常的情形下应采重力流方式流入沉淀槽内。10g.加强厂内管理及制程减速废，防止或减少制程污染物的产生量，另应选用适当之废水处理药剂并控制适量之添加量，心减少污泥产生量，并增加排泥次数。问题11沉淀槽排泥困难原因：11a.槽底坡度不足。11b.排泥方式不佳。11c.污泥泵选用不当。11d.排泥管线阻塞。对策：11a.沉淀污泥之排藉重力集泥斗或刮泥设备来收集及排除沉淀污泥，一般槽体内径或边长小于4m者，可采用集泥斗式沉淀槽，较大之槽体则须设置刮泥设备。集泥斗式沉淀槽之池底坡度应达60°以上，且集泥斗底部不宜过大，其直径或边长以0.3～0.5m为宜。11b.长方形沉淀槽之底部含有两组以上污泥集泥斗，由于愈靠近流入口之集泥斗污泥量愈多，反这愈来愈少，故设计上须分别独立排泥，否则当潮汛因水力关系无法均匀沉降于各组污泥斗中，即会造成排泥时，一组污泥斗之污泥尚未排空而另一组已开始排出清水之困扰。11c.PC板工厂废水具有腐蚀性，污泥泵一宜采用沉水式，以免腐蚀减少泵之使用寿命或造成故障。污泥泵一般宜设置在低于沉淀槽水位以下之处，以利排泥，另污泥泵应设有备用，因应不时之需。11d.改善方法有：1.清理阻塞的管线并增加排泥频率。2.调整排泥管线配制方式，于弯曲部应设有清除口。3.加大排泥管管径，管径宜在100mm以上。问题12快滤槽之过滤水水质不佳原因：12a.进流水SS过高。12b.反冲洗频率或时间不足。对策：12a.由于废水量超负荷或其他干扰因素造成沉淀槽胶羽沉淀效果不佳，污泥大量流出，此时若采用过滤方式去除沉淀槽大量溢流出之SS。一、泵浦篇<1>泵浦程之计算第59页共59页n图2-1泵浦之扬程如图2-1所示吸入水面至输出水面高度差为实际扬程ha，其中自吸入水面至泵中心之高度差为吸入实际扬程hs，又自泵中心至输出水面之高度差为输出实际扬程hd，故：ha=hshd若泵之位置较吸入水面为低时，则其实际扬程为：ha=hdhs通常在泵浦管路中，除了直管外，尚有各种阀类、肘管、锥形管、分流及合流等所组成，水流通过此类处所，各有能量损失。泵之能力除实际扬程外，尚须克服此类损失之水头，故泵之必要扬程为实际扬程与损失扬程之和，此项扬程称为总扬程，才是我们设计或采购浦所需的扬程高度。l直管之磨擦损失水头直管内之磨擦损失水头随管内径，长度及其内壁之粗糙程度等而有所变化，直径之磨擦损失水头可用表2-2钢管的磨擦损失查得。第59页共59页nl管附属物的损失水头前面提到过砂浦管路中，除了直管之外，尚有各种阀类、肘管、分流及合流等等所组成，而此附属管件都各有其损失系数，为求计算方便可将各件置换成相当的长度，并入直管中求取其损失水头，如表2-3。l管路损失计算实例HhahfH：总扬程Ha：实际扬程(吸入扬程+输出扬程)hf：损失扬程(磨擦扬程+配管另件损失)例：如图2-1出水口径3″、出水量600/min实际扬程27m，配管总长53m，配管另件有底阀一个，3″螺栓型止逆阀一只，3″螺栓型闸阀一只，3″90°短肘管螺栓型四只，3″45°螺栓型肘管二只，则其管路损失如何？总扬程为几m？(1)直管全长：53m(2)配管另件的相当直管长：(查表2-3)底阀：4m止逆阀：8.2m闸阀：0.6m90°肘管四只：3.4×4=13.6m45°肘管二只：1.2×2=2.4m故配管呆件损失相当于4+8.2+0.6+13.6+2.4-28.8m的直管长度。第59页共59页n(1)管路损失(查表2-2)当3″直管流量600/min时其每100m的磨擦损失约8m所以其管路损失为：8(28.8+53)=6.544m100故：总扬程为6.544+27-33.544mkl总扬程之简易算法总扬程H与实际扬程ha有一比值，此须视流体之流速，管路之配置情况而异，一般情况下为：H/ha=1.2～1.5若管路配置并不复杂时，其比值可取则H=1.25ha，如以上一例题为例则H=1.25×2.7=33.75m故此一例题之总扬程可取整数为34m三、曝气机篇<1>曝气原理及功能在废水处理系统中，不论是生物处理或化学处理，均需供给足量的氧。常用之方法可大致区分为：(1)散气式曝气：将空气经由鼓风机压送进入散气器，使空气变成气泡，而达到曝气效果。(2)机械式曝气：见后文之高速表面曝气机及沉水式曝气机。其主要功能如下：(1)搅拌作用：维持固体物悬浮及确保氧在上分布均匀。(2)传氧作用：将适量的氧气，溶解于废水之中。<2>表面式高速曝气机(1)动作原理：叶轮转动将水由吸入口往上送，遇导水盘后约以1.2m/sec之速度在空中呈伞状送向四周扩散，水停留于空中时与空气接触产生第一阶段曝气，之后，水继续前进而掉落液面时，因水在空气中行进借其表面与空气接触之附着氧特性及惯性，顺便将空气带入水中，而完成第二阶段曝气。见图一。(2)选用须知：见本公司SAR表面曝气机型锋。(3)较适用于水深五公尺以内之调整池或曝气池。<3>沉水式曝气机(1)动作原理：叶轮转动时，产生真空(真空度约可达65-75cmHG)，促使空气由吸入管进入叶轮中心与液体在混气室中被叶轮高搅动(速度约14M-21M/S)形成气液混合体后，藉由叶轮高速旋转所形成之离心力，被喷射出来在池中形成对流，藉以产生高溶氧效果。见图二。第59页共59页n(1)选用须知：见本公司AR沉水式曝气机型锋。(2)当曝气池深度七公尺以上时，可与鼓风机串联使用，增强效果。原理水电m3/min流速m/s效率%in标准范围标准最大3/40.0250.0251.331.33202510.050.051.71.725321-1/40.080.081.661.6630401-1/20.130.151.731.99405020.20.181.72.21470.240.2650652-1/20.30.351.512.26520.40.452.01568030.50.551.892.46590.630.652.386110040.850.91.812.55641.11.22.346712551.41.61.92.58681.71.92.317015062.12.41.982.55712.62.72.467317573.33.32.282.61743.83.82.637520084.04.52.122.65754.85.02.4576250106.06.52.042.72777.58.02.5578300129.0102.122.847811122.60793501414132.432.788016172.78804001617182.262.798020212.65804501825242.622.83802781第59页共59页n5002030302.552.858133.5815502237372.62.878141816002445452.562.898249827002855582.392.878265662.83828003285782.812.9182888290036951002.52.8982110821000401151252.452.98821401402.98821100441702.98831200482053.02831300522453.08831400562853.09841500603303.11841600643753.11841800724803.1485200806003.1985表3-3涡卷泵的标准水量表和标准效率第59页共59页n<3-1>水的饱和压力表温度l℃饱和水pkg/cm2比容积m3/kg焓kcal/kg蒸发热rkcal/kg熵kcal/kg′K饱和水干饱和蒸汽饱和水t′干饱和蒸汽t″饱和水S′干饱和蒸汽S″S-S″=r/T01020304050607080901001101201301400.0062280.0125130.0238300.0432610.0752200.125810.203160.317800.482970.714931.033231.46292.02452.75443.68480.00100020.00100040.00100180.00100440.00100790.00101210.00101710.00102280.00102900.00103590.00104350.00105150.00106030.00106970.0010798206.3106.457.832.9119.5312.047.6735.0433.4072.3601.6731.2100.89160.66810.50870.0010.0420.0330.0039.9849.9559.9469.9379.9589.98100.04110.12120.25130.42140.64597.1601.5605.9610.2614.5618.8622.9627.0631.1635.0638.8642.5646.1649.5652.8597.1591.5585.9580.2574.5568.8563.0557.1551.1545.0538.8532.4525.9519.1512.10.00000.03610.07080.10420.13670.16800.19840.22800.25680.28470.31200.33880.36480.39030.41532.18602.12502.06932.01821.97131.92811.88831.85141.81731.78551.75591.72831.70231.67781.65472.18602.08891.99851.91401.83461.76011.68991.62341.56051.50081.44391.38951.33751.28751.2394第59页共59页n<4>泵浦之操作方法及应注意事项l陆上型泵浦(一)操作前检查(1)检查水槽水槽内是否清扫了，水槽内的碎布、木片、塑胶袋、碎水泥块、碎纸处片等会使底阀及泵回转叶片阻塞而扬不出水来。水槽内的水是否够了，如果底阀没有沉入水内相当的深度，有时会吸入空气。(2)检查马达之保护装置马达之保护装置容量是否适当要确认一下，同时使用之电压、相、频率等等是否与马达铭牌相同，也要查验之，避免使用临时电源来试运转，因为临时电源电压不安定，保护装置不全，常会使马达烧损。(二)运转顺序(1)阀吸入侧有阀时，将之全开，吐出是全关。(2)注水打开注水漏斗塞(COCK)及出口阀，将水注入管内。待水从排气旋塞出来，即停止注水。这时一面旋转砂，再一面注水，使泵叶片内之空气完全排出。砂内如果尚有空气残留就起动，空气会于泵叶片入口部分，而挡住水的通路因而扬不出水来。(3)水注满后将出口阀关闭。(4)起动将开关启动，此时必须立刻确认马达转向是否与砂浦体上所指示之箭头方向相符，如为反向则依马达接线盒内接线图调换任意其中两相即可。l沉水式泵浦(一)安装注意事项：(1)泵浦安装之适当位置须离入水口50公分以上。(2)沉水泵浦之电缆线于泵浦按装完成后须适当固定之。(3)出水管之重量不能完全作用于泵浦之吐出口法兰，必须有适当之支撑与固定。(4)必须加装水位控制器，使泵浦能自动操作。(5)请注意电缆之警告标示“禁止将电缆接头置于水中及电源请加装漏电断路器”。(6)安装之正确方法请参考安装示意图。(二)操作方法及注意事项：(1)泵浦操作前先检查所用电源之电压与频率是否与铭片上所标示者相符合。(2)操作控制盘转于自动操作之位置，勿转于手动操作位轩置，以避免无水运转。(3)打开出水管路上之闸门阀关闭，然后启动马达，泵浦开始运转后将闸门阀关闭，检视压力錶上之压力是否与试车检验之性能曲线表上之压力接近，如不接近，则参考沉水砂之故障排除方法，如压力正常，则再次打开闸阀，使泵浦正常操作运转。(4)检视水位控制器之操作是否正常，以免影响沉水马达之寿命。<5>故障排除方法l陆上型泵浦故障检修顺序l沉水式泵浦故障排除法第59页共59页n不能启动原因(1)电源开关接触不良(2)电压下降。(3)电源线断路(4)叶轮卡信(5)单相运转排除方法(1)检查电源及保险丝。(2)调整电压线路避免过长(3)电源线检修(4)清理叶轮。(5)检查电源扬水量少原因(1)叶轮磨损(2)吸入口底板磨损(3)排水管堵塞。(4)电压下降。(5)排出管路破裂漏水。(6)马达逆向运转(三相者)。排除方法(1)更换叶轮。(2)调整底板与叶轮之间隙。(3)排出管路清理。(4)调整电压线路检查。(5)修换排水管。(6)更换其中的二相。(1)异常之噪音原因(1)叶轮破损。(2)轴承损坏。(3)马达逆向运转(三相者)。排除方法(1)叶轮更换。(2)轴承换新。(3)更换其中的二相。第59页共59页