1. Contexte de l’industrie et caractéristiques des eaux usées contenant des PCB

Pendant le processus de fabrication des cartes de circuits imprimés (PCB), plusieurs processus humides sont impliqués,notamment le dégraissage, la gravure, le développement, la galvanoplastie, la métallisation des trous et le décapage du film. Les eaux usées générées par chaque processus contiennent différents types et concentrations de polluants.

Généralement, les eaux usées contenant des PCB contiennent divers contaminants,notamment des ions de métaux lourds tels que le cuivre. (généralement 50–150mg/L),nickel (20–80mg/L), chrome (10–50mg/L), le zinc, ainsi que les eaux usées acides et alcalines. De plus, les eaux usées issues des procédés de développement et de stripping contiennent de fortes concentrations de polluants organiques, avec desniveaux de DCO atteignant 5 000–20 000 mg/L, ainsi que de grandes quantités de composés organiques réfractaires difficiles à biodégrader.

S’ils sont rejetés sans traitement approprié, les métaux lourds peuvent s’accumuler dans les plans d’eau et dans le sol sur une longue période. Tout au long de la chaîne alimentaire, ces polluants peuvent éventuellement présenter des risques pour la santé humaine. Pendant ce temps, haut-La concentration des eaux usées organiques peut provoquer l’eutrophisation des eaux réceptrices, consommer de l’oxygène dissous et endommager les écosystèmes aquatiques. Le défi du traitement des eaux usées contenant des PCBne vient pas seulement des concentrations élevées de polluants, mais également de la complexité et de la diversité des formes de polluants. En prenant le cuivre comme exemple, les eaux usées contenant des PCB peuvent contenir à la fois des ions de cuivre libres et du cuivre complexé. (tels que les complexes de cuivre formés avec l'EDTA et l'ammoniac). Ces deux formesnécessitent des mécanismes de traitement complètement différents. Les ions de cuivre libres peuvent généralement être éliminés par ajustement du pH et précipitation, tandis que le cuivre complexénécessite un processus de décomplexation avant la précipitation. Sans briser la structure complexe, les métaux lourdsne peuvent pas être efficacement éliminés pour répondre auxnormes de rejet.

2. Système de prétraitement classifié basé sur les caractéristiques des eaux usées

En raison de la complexité des eaux usées contenant des PCB, l’approche couramment adoptée dans l’industrie consiste à établir un système de prétraitement des eaux usées classifié. En fonction des différentes caractéristiques des eaux usées, les eaux usées contenant des PCB sont généralement divisées en trois catégories :

Catégorie 1 : Eaux usées contenant des métaux lourds contenant des agents complexants

Ce type d’eaux usées provient principalement des procédés de cuivrage autocatalytique et denickelage autocatalytique. Il contient des complexes stables tels que :

• EDTA-Cu

• Tartrate-Cu

• Ammoniac-Cu

La technologie clé pour traiter ces eaux usées est la rupture complexe (décomplexation).

Les méthodes de traitement courantes comprennent :

Méthode de précipitation du sulfure de sodium

Les ions sulfure réagissent avec les ions cuivre pour former des précipités de sulfure de cuivre extrêmement insolubles. La constante du produit de solubilité (KSP) de sulfure de cuivre est d'environ :

KSP = 6 × 10⁻³⁶

Cela permet d'éliminer le cuivre même en présence de certains agents complexants.

Méthode de décomplexation par oxydation Fenton

Dans des conditions acides (pH 3–4), du sulfate ferreux et du peroxyde d'hydrogène sont ajoutés pour générer des radicaux hydroxyles hautement oxydants (·OH, potentiel d'oxydation 2,80 V).

Ces radicaux hydroxyles décomposent la structure moléculaire des complexes organiques, libérant des métaux lourds complexés sous des formes ioniques libres.

Dans les applications pratiques d’ingénierie, l’oxydation Fenton est largement utilisée en raison de ses performances de traitement stables et de ses coûts chimiques contrôlables.

Les conditions de fonctionnement typiques comprennent :

• pH : environ 3,5

• H₂O₂/Fe²⁺ rapport molaire : 5:1

• Temps de réaction : 60–90 minutes

Catégorie 2 : Élevé-Concentration des eaux usées organiques

Ces eaux usées proviennent principalement des procédés de développement et de stripping. Il contient de grandes quantités de matériaux photosensibles, de résidus de film sec, d'encre et d'autres substances organiques de haut poids moléculaire.

Les caractéristiques typiques comprennent :

• Concentration DCO : 5 000–20 000 mg/L

• Mauvaise biodégradabilité

• DBO₅/Rapport DCO généralement inférieur à 0,2

En raison de leur faible biodégradabilité, ces eaux uséesne peuvent pas être directement introduites dans les systèmes de traitement biologique.

La méthode de prétraitement couramment utilisée est la suivante :

Processus de précipitation par acidification

En ajustant le pH des eaux usées à 2–3, les substances organiques de poids moléculaire élevé sont converties des formes dissoutes en particules en suspension. Ces particules sont ensuite éliminées par flottation à air dissous (DAF) ou sédimentation.

Après traitement par précipitation acide :

• La DCO peut être réduite à environ 1 000–2 000 mg/L

• DBO₅/Le rapport DCO peut augmenter jusqu'à 0,3–0,4

Les eaux usées traitées deviennent aptes à un traitement biologique ultérieur.

Catégorie 3 : Eaux usées de rinçage général

Ces eaux usées proviennent principalement du rinçage des cuves après différents processus de production.

Il contient généralement :

• Faibles concentrations d’ions de métaux lourds libres

• Substances acides et alcalines

Après simple ajustement du pH et coagulation-traitement par sédimentation, il peut entrer dans des systèmes de traitement avancés ultérieurs ou dans des systèmes de réutilisation de l'eau.

3. Processus intégré de traitement des eaux usées contenant des PCB

Après un prétraitement classé, différents flux d'eaux usées sont collectés dans un réservoir d'égalisation complet pour l'homogénéisation et l'équilibrage des flux.

Le processus de traitement principal comprend :

1. Coagulation et sédimentation

Coagulants tels que :

• Polychlorure d'aluminium (CAP): 50–150mg/L

• Polyacrylamide (PAM): 2–5 mg/L

sont ajoutés pour favoriser l’agrégation des particules en suspension et des colloïdes en flocs plus grands.

Les flocs générés sont séparés par :

• Décanteurs à tubes inclinés

• Élevé-bassins de décantation efficaces

Paramètres de conception typiques :

• Taux de chargement superficiel : 0,8–1,2 m³/(m²·h)

• Temps de sédimentation : 2–3 heures

2. Traitement biologique

Une combinaison de :

• Acidification par hydrolyse

• Contacter l'oxydation

est couramment appliquée.

Étape d'acidification par hydrolyse

Les grosses molécules organiques sont décomposées en molécules plus petites, améliorant ainsi la biodégradabilité.

Contacter l'étape d'oxydation

Les micro-organismes attachés aux charges biologiques dégradent les polluants organiques par oxydation biologique.

Paramètres de conception typiques :

• Chargement volumétrique DCO : 0,8–1,2kg/(m³·ré)

• Temps de rétention hydraulique : 12–16 heures

3. Réservoir de sédimentation secondaire

Le décanteur secondaire sépare :

• Film biologique détaché

• Solides en suspension

issus des effluents de traitement biologique.

Après ces processus, la qualité de l’eau traitée peut atteindre :

• MORUE <100 mg/L

• Ions de métaux lourds <0.5 mg/L

satisfaire aux exigences de décharge.

4. Solutions technologiques de réutilisation de l’eau

Le seul respect desnormes de rejetne suffit plus pour satisfaire aux réglementations environnementales actuelles et à la demande de réduction des coûts. La réutilisation de l'eau est devenue une stratégie importante pour les fabricants de PCB afin d'améliorer leurs performances environnementales et de réduire leur consommation d'eau douce. Le système de réutilisation de l'eau WTEYA adopte une double-procédé de traitement membranaire, comprenant :

Ultrafiltration (UF)

Le procédé UF utilise une technologie membranaire avec des tailles de pores allant de :

0,01–0,1 μm

Il supprime efficacement :

• Solides en suspension

• Substances colloïdales

• Composés organiques macromoléculaires

La qualité de l’eau traitée peut atteindre :

IDS < 3

fournir des conditions d'eau d'alimentation appropriées pour un traitement ultérieur par osmose inverse.

Osmose inverse (RO)

Les membranes d'osmose inverse ont des pores inférieurs à :

0,001 μm

Le système RO peut éliminer efficacement :

• Sels dissous

• Ions de métaux lourds

• Petits composés organiques moléculaires

Le taux de dessalement peut atteindre :

Au-dessus de 98%

L’eau produite peut réaliser :

Conductivité électrique >10 μS/cm

L'eau récupérée peut être réutilisée dans les processus de production de PCB, réduisant ainsi la dépendance aux ressources en eau externes et réduisant le volume des rejets d'eaux usées.

5. MVR zéro rejet de liquide et réduction des déchets solides

Le concentré RO généré par le système de réutilisation de l’eau représente généralement environ :

25%–35% du volume influent

Ces eaux usées concentrées contiennent généralement :

• Teneur élevée en sel
(TDS : 5 000–15 000 mg/L)

• Concentration élevée de DCO
(200–500 mg/L)

En raison de sa salinité élevée et de sa concentration en polluants, le concentré ROne peut pas être traité efficacement par des processus biologiques conventionnels etne convient pas au rejet direct. Pour concentré RO et autres hautes-flux d’eaux usées concentrés, WTEYA applique le MVR (Recompression mécanique des vapeurs) technologie d’évaporation pour obtenir un traitement avancé et une récupération des ressources.

Principe de fonctionnement de la technologie d'évaporation MVR

Le principe de base de la technologie MVR repose sur le recyclage de l’énergie secondaire de la vapeur.

Pendant le fonctionnement :

1. Les eaux usées sont chauffées jusqu'à ébullition, générant de la vapeur secondaire.
2. La vapeur secondaire entre dans le compresseur où elle subit une compression adiabatique.

3. Après compression, la température et la pression de la vapeur augmentent.

   Augmentation typique de la température :

8–12°C

4. La vapeur comprimée est ensuite renvoyée vers l'évaporateur comme source de chaleur pour une évaporation continue.

Par rapport au multi traditionnel-évaporateurs à effet, les systèmes MVR réduisent considérablement la consommation d’énergie.

La consommation d’énergie est généralement de :

1/5–1/3 de multi conventionnel-systèmes d'évaporation à effet

La consommation électrique est d'environ :

40–70 kWh par tonne d'eau évaporée

Avantages du système MVR zéro décharge de liquide

Grâce à l'évaporation MVR, l'eau est séparée des eaux usées sous forme de vapeur et récupérée par condensation.

L'eau condensée est d'excellente qualité :

• Conductivité électrique <50 μS/cm

Il peut être réutilisé pour :

• Eau d'appoint de la tour de refroidissement

• Eau de procédé de production

• Autres applications industrielles

Pendant ce temps, les sels dissous et les métaux lourds présents dans les eaux usées sont concentrés et cristallisés, formant des résidus solides.

Les déchets solides finaux contiennent :

Teneur en humidité <10%

Ces résidus solides sont gérés selon la réglementation sur les déchets dangereux et transférés à des entreprises qualifiées de traitement des déchets dangereux pour :

• Récupération des ressources

• Élimination sécuritaire

• Traitement de décharge conforme

6. Traitement complet des eaux usées contenant des PCB et processus zéro rejet

Sur la base des technologies ci-dessus, un système complet de traitement des eaux usées contenant des PCB et sans rejet de liquide peut être résumé comme suit :

Eau brute → Système de préparation d'eau DI → Concentré DI → Rinçage des eaux usées → Système de réutilisation de l'eau → Système MVR zéro décharge de liquide → Élimination externe des déchets solides

Le processus comprend :

Système de préparation d'eau DI

Le système de préparation d'eau DI offre une haute-eau purenécessaire à la fabrication des PCB. Les eaux usées concentrées générées lors de la production d’eau DI entrent dans le système de réutilisation de l’eau pour un traitement ultérieur.

Traitement des eaux usées de rinçage classées

Divers flux d'eaux usées de rinçage générés pendant la production sont collectés et traités par des processus de prétraitement classifiés avant d'entrer dans le système de réutilisation de l'eau.

Système de réutilisation de l'eau

Le système de réutilisation de l'eau produit de l'eau recyclée qui peut être réinjectée dans les processus de production de PCB.

Les eaux usées concentrées générées par le traitement RO sont transférées vers le système d’évaporation MVR.

Système MVR zéro décharge de liquide

Le système MVR évapore et récupère l'eau des eaux usées concentrées.

L'eau condensée récupérée peut être réutilisée, tandis que les solides concentrés restants sont collectés et traités par des filières d'élimination des déchets qualifiées.

Conclusion：

Le traitement des eaux usées contenant des PCB est un système d'ingénierie complet impliquant plusieurs disciplines,notamment :

• Traitement chimique

• Processus biologiques

• Séparation membranaire

• Technologie d'évaporation thermique

De la séparation à la source et de la décomplexation chimique à la dégradation biologique, en passant par la réutilisation de l'eau, l'évaporation du MVR et la réduction des déchets solides, chaque étape de traitement joue un rôle essentiel dans la conformité environnementale et l'efficacité des ressources.

Pour les fabricants de PCB, la sélection d'une solution de traitement des eaux usées appropriéenécessite une compréhension détaillée des caractéristiques des eaux usées, des processus de production et des exigences de rejet.

En intégrant des technologies de traitement avancées, les entreprises peuventnon seulement respecter les réglementations environnementales, mais également maximiser l'utilisation des ressources en eau, réduire les rejets d'eaux usées et évoluer vers un environnement durable et zéro.-liquide-fabrication de décharge.

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