广东PCB行业环保技术及解决方案

从20世纪90年代起,印制电路板(Printed Circuit Board,简称PCB)作为电子工业六大产业之一,在我国的发展取得了辉煌成就。2018年产值已经占到全球PCB产业的52.4%,广东省作为PCB产业的大省,产值占全国的63.9%[1]。PCB 产业发展的同时,我国生态环境保护要求也在不断提升,国家十四五规划明确提出推动绿发展,促进人与自然和谐共生的要求。在这样的大背景下,PCB产业下阶段要一手抓行业发展,一手要抓生态环境保护,实现产业发展绿转型。
(一)凸显企业环评主体责任,从源头上力抓企业落实环保要求
环评作为环境管理的第一道防线,起着非常重要的作用,主要体现在:对规划及企业投资进行导向,对规划内容及企业项目选址进行判断及优化,对规划及企业环境治理措施和设施进行指导和规范。我国环境保护法、环境影响评价法中都有明确规定,建设单位是环评责任的主体。
实际工作中发现,能够充分关注到这一要求的企业并不多,部分企业把环评当作企业开办的一个关口,主要目标就是一纸红头批文,至于说批复什么内容及要求都没有关注到。近期生态环境部发布严惩弄虚作假的相关文件,进一步突出了企业的主体责任,存在环评弄虚作假的,市级以上生态环境部门应对建设单位及其法定代表人、主要负责人等责任人员依法处罚,并向社会曝光,原审批部门依法撤销批复[2];国家近期也把在环评中故意提供虚明上升到刑事责任的高度[3]。
这些措施的出台,进一步提高了企业违法成本,除了法律规定的等处罚外,曝光公司的违法行为,
对企业给予进一步的威慑,同时撤销批复,甚至承担刑事责任,能够充分震慑企业依法履行手续。充分履行后的作用非常显著,一方面能够凸显环评的本质,从实质上发挥环评的指导作用;另外一方面,能够让企业充分认识到自身环保职责,从筹建企业开始把生态环境保护的各项要求纳入重点考虑因素,充分发挥环评对经济高质量发展和生态环境高水平保护的重要作用。
(二)持续推动环评手续简化,为企业发展减负
根据建设项目的复杂程度,环评分为报告书、报告表及登记表,目的是既能够
本文分析了近期出台的政策对PCB行业的促进作用;剖析了行业面临的废水、废气及固体
废物这3大类关键性环保问题,结合问题从源头、过程及末端3个环节给出解决方案,寄
希望采用综合方案的形式解决行业环保问题。
广东PCB行业环保技术及解决
方案
文/广东智环创新环境科技有限公司 阮文刚 莫蓁蓁 吴雯倩 李聪聪
一、国家力推新政策促进PCB产业
发展
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PCB Information
JAN  2021 NO.1冶等21个行业的重大变动进行了界定,这些文件的发布明确了相关行业重大变动的原则及底线。虽然发布了30个典型行业,但是国民经济生产行业类别多且不同类别间差异较大,PCB 行业不在之前已经发布的行业范围内,原来需要参照电镀(PCB 行业工序有配套电镀)行业进行判定,不能很好的体现出行业的特点。
2020年新出台综合性变动清单后,总体上给各类型项目做重大变动判断一个总纲式的原则要求。由于现阶段项目在可研
或初步设计阶段开展环评工作,加上行业工艺发展日新月异,项目落地时实际建设内容或多或少与环评审批内容存在差异,有了这个总纲式的要求后,给企业一定程度的试错及纠错的机会。企业在相关污染物不增加的前提下,实际建设内容与环评内容的变化在一定程度内,例如规模扩大30%以内,可以不再另行办理环评手续[7]。文件的落地,从政策上响应了国家“放管服”的要求,从实质上推动了企业的技术革新及发展。
(四)出台行业新标准,为企业发展划底线
2020年行业污染物排放标准——《电子工业水污染物排放标准》(GB 39731-2020)出台,明确在该标
准实施后《污水综合排放标准》(GB8978-1996)和《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008,以下简称“电镀国标”)不再执行[8]。
新标准出台给PCB 行业发展注入了一剂强心剂,主要原因是标准限值放宽了,企业废水处理的成本也就相应降低。从标准限值上看主要指标介于电镀国标现有企业及新建企业排放标准之间;间接排放标准在大幅度放宽有机物指标的同时,重金属指标突破了车间或车间排放口达标的要求,从标准上给予企业宽松的条件。结合国家生态环境保护及标准出台,实质上本
阐述项目本身的环境影响,又能够差别化的分类、分级完成环评,减轻企业的负担。在深化建设项目环境影响评价“放管服”改革的政策前提下,国家从2018年起把PCB 行业环评类别由报告书降级为报告表
[4]
,2021年版本的分类管理名录继续保持
PCB 行业报告表的环评形式[5]。形式的降级从企业角度来说最直接的影响就是公众参与工作大幅度简化,这是在“国内大循环为主体,国内国际双循环相互促进的新发展格局”下持续维持对PCB 企业的扶持。2020年底出台新的报告表内容及格式,简化了报告表的形式,内容上以结论为主旨,各环境要素
评价专题不超过3个[6]。随着报告表形式及内容的优化,对PCB 企业来说相应的环评报告表编制时间将缩短,费用也相应减少,对于PCB 企业来说就是新一轮的减负。
值得注意的,是形式的变化并不意味着环保要求的降低,随着国家十四五生态环境保护要求的提升,企业污染治理及环境监管的力度不会减弱。
(三)进一步明确重大变更认定,给企业发展容错及纠正机制
2015年,生态环境部发布了建设项目重大变动清单的通知,对水电等9个行业重大变更进行了界定,后续又陆续分4个
批次对印染、电镀、淀粉、输变电、铀矿
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污染物数量大,主要污染物包括有机废气(Volatile Organic Compounds,简称VOCs)、酸碱性废气、各种类型的废水以及危险废物等。要想从根本上解决PCB 的环境问题,必须进行系统和全面的综合管理。
(二)水污染排放压力大
PCB 产业水污染物排放压力主要体现在废水产生量大、种类多且水质复杂,与水环境质量改善要求日趋提高相矛盾。废水中既含有大量的金属离子,如Cu 2+、Ni 2+、Ag +、Au +等游离态金属离子及络合态金属离子;又含有高浓度有机污染物,如油墨废水;以及含有氨氮、、氟化物、磷等污染物。
随着电子产业的更新迭代,以及PCB 产品的多样性和高精细度要求,PCB 生产废水的种类和水质复杂程度都是日趋上升。PCB 废水产生量随着PCB 层数、加工工序的增加而增加,一般生产规模为100万㎡/年的PCB 企业,废水产生量为1800~2500m 3/d,并且PCB 生产系统中基本无耗水点,相比其他
行业其废水外排量也较大。
《2019年广东省生态环境状况公报》中显示,全省国考地表水断面水质优良率占比85.9%、劣Ⅴ类占比7%;省考地表水断面水质优良率占比80.4%、劣Ⅴ类占比6%;国考入海河流断面水质优良率占比66.7%、劣Ⅴ类占比11.1%。2020年12月广东省人民政府印发的《广东省“三线一单”生态环境分区管控方案的通知》中要求:到2025年,全省水环境质量持续改善,国考、省考断面优良水质比例稳步提升,全面消除劣Ⅴ类水体。为此,省内对于水环境质量的改善任务亦然艰巨,对于水污染物排放总量控制会更加严格,必定会持续削减水污染物排放量,而作为排水大户的PCB 产业,面临的污水排放压力也会
逐步加大。
标准可以理解为企业达标的底线,现阶段生态环境保护的总体目标是环境质量改善,基于这个总体要求,标准的执行原则应该是这样的:如果企业废水是间接排放,根据下游污水处理厂的收纳能力,可以一定程度放宽有机物指标及重金属指标,相当于企业的部分责任下移至下游污水处理厂;如果是直接排放,需要基于纳污水体水环境容量综合考量,纳污水体有环境容量可以考虑单独执行该标准,纳污水体没有环境容量,还是会考虑跟其他标准交叉执行,最终保证纳污水体的水环境质量改善。
(一)PCB企业污染防治综合管理难度高
PCB 企业典型的工艺流程和产污环节见图1。总体来说,PCB 行业生产工序多、
工艺复杂,消耗的原辅材料种类多,产生
图1  PCB典型生产工艺流程和产污环节
二、系统剖析PCB产业环保问题
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PCB Information
JAN  2021 NO.1钻孔、成型加工产生的含铜粉尘,压膜、干膜及退膜工序产生的膜废渣,蚀刻工序产生的酸性蚀刻废液和碱性蚀刻废液,防焊、文字丝印产生的废油墨、油墨污泥和废油墨罐,退锡、沉锡产生的含锡废液,剥挂工序产生的退镀废液,成型工序产生的废线路板,沉铜工序产生的沉铜废液,沉镍废水离子交换树脂反冲洗和沉镍工序炸缸产生的含镍废液,沉金工序产生的沉金废液,沉铜的活化工序产生的含钯废液,喷锡产生的锡渣,压合产生的废固化片,废水处理系统产生的含镍、含银和其他重金属的污泥,废气处理系统产生的废活性炭等。
PCB 行业产生的固体废物组成非常复杂,处理不妥当,会引发严重的环境问题,固废中的重金属可通过渗滤液等形式进入土壤和地下水,严重威胁生态环境。随着2020年底全省32个处理处置项目建设,2023年底18个项目建设,将比2019年新增370万吨的危废处理处置规模[10]。危险废物的处理处置费用跟市场供求有很大关系,随着这些设施的建设运行,必将缓解危废处理处置的供需矛盾,为PCB 行业危废提供解决方案。
基于PCB 行业污染的复杂性,根据前述分析,主要从废水、废气、固体废物三个方面阐述环保综合解决方案。
(一)最大限度减少废水及水污染物产排量
水污染物主要的措施从头到尾原则是源头控制、过程管理、分质收集处理及分质回用,以下分别进行说明。
1.逆流水洗是源头节水最有效的措施清洗水串联的多个清洗槽中,从末级清洗槽供水,从首级清洗槽排水;被清洗
山东瑞华工程机械有限公司工的走向与水流方向相反。
(三)大气污染物排放受限制PCB 行业生产过程中产生的大气污染物种类多,主要包括开料、钻孔、
成型切割等工序产生的颗粒物;前处理、蚀刻、电镀、化镀等工序产生的酸碱雾;涂布油墨、阻焊、文字等工序产生的有机废气;剥挂、退镀等工序及用热过程中产生的氮氧化物等。且随着PCB 行业的发展,企业有逐步向规模化发展的趋势,导致单个PCB 企业产生的大气污染物总量往往都较大,随着多个PCB 企业地集聚,这一问题会更加凸显。
《2019年广东省生态环境状况公报》显示,全省首要污染物为臭氧(O 3,占首要污染物比例为64.1%),其次为细颗粒污物(PM 2.5,占15.0%)和二氧化氮(NO 2,占11.9%)。国民经济十四五规划中也把O 3及PM 2.5列为重点协同处置的污染物[9]。PCB 行业排放的大气污染物直接或间接涉及重点监控污染物,比如产生的颗粒物中有一定比例的PM 2.5,VOCs 在大气环境空气中光化学反应产生O 3,同时会形成二次PM 2.5。在国家及广东省蓝天保卫战努力下,广东省空气质量改善取得明显成效,但是全面达标的压力还是非常大,下阶段PCB 作为对重点监控大气污染物有贡献的行业,其大气污染物排放必然受到限制。
(四)固体废物处置成本高
PCB 行业的固体废物种类繁多,数量
大,绝大部分属于危险废物,包括开料、
图2   三级逆流清洗示意图
三、综合管理解决PCB产业环保
问题
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废气管控系统解决方案总结起来为源头控制、充分收集、合理处理、高空排放。内部会计控制规范
1.源头控制
龙门电镀线改为VCP 线,可以改变电镀线废气污染物产生量大的问题,从源头上减少废气污染物的产生;充分选择绿原料,以油墨为例,挥发部分含量会逐渐下降,现阶段内层油墨VOCs 含量35~40%,防焊油墨VOCs 含量23~28%,文字油墨VOCs 含量20~25%。随着科技的进步,油墨厂商将研发出VOCs 含量更低的油墨,企业应尽可能选择VOCs 含量低的原材料;采用“硫酸+双氧水”代替硝酸进行剥挂(退镀),可以充分减少氮氧化物排放。
2.充分收集
进行密闭收集,对于内层涂布线、曝光机,外层压膜段、曝光机,阻焊涂覆印刷线(含预烤)、曝光机等所在车间均为密闭式无尘车间内(黄光房),废气收集效率可达到98%以上;设置合理抽风设置,对工位进行点对点设置抽排风支管+车间抽排风,对垂直电镀线(龙门电镀铜线、沉镍金线)采用“工作槽槽边收集+隔间顶部抽排”的方式,换气次数均在20次/小时以上,废气收集效率可达90%;对于水平线电镀线各个工作槽加盖处理使其处于封闭状态,并通过各工作槽槽边设置的集气管道收集并使得各工作槽内呈负压状态,废气收集效率达98%以上。
3.合理地处理及排放措施
激光钻孔颗粒物以喷淋为主,其他或布袋除尘为主;酸性废气以碱液喷淋为主(单独收集后先破氰再进行喷淋);有机废气根据浓度的不同,采用“预处理+吸附”或“预处理+吸附+催化燃烧”的处理方式。
由于处理效率等原因,单独采用低温等离子、光氧化(UV 光解)、光催化处理方式逐渐被淘汰[11]。
二级动态逆流漂洗所需用水量约为单槽清洗的3.1%,而三级动态逆流漂洗用水量仅约为单槽清洗的1%。
2.过程控制是每个企业用水的系统工程经过不断地对各用水环节调试及实验,实现每个用水环节既能够洗干净,又能够充分节水,实现流程用水的最优化。
3.分质收集、分类处理
腾飞电开水器经过对PCB 行业废水处理的摸索,典型废水分类收集及处理原则见表1。
在上述典型分质收集、分类处理的基础上,随着废水分类收集及处理的专业化,各股废水的收集及处理工艺也更加细化,细化的作用一方面为了后续能有充分回用,另外一方面能够经济有效处理。
4.充分回用
分为线上回用及中水回用,线上回用主要体现在逆流水系;中水回用原水一般为磨板废水、综合清洗废水等,适用镀铜、其他前处理、磨刷和部分微蚀等工序,不适用棕化、减铜线及沉铜、抗氧化、沉镍金、成品板冲洗等对水质要求较高的工序,在充分分质收集及处理的前提下,现阶段中水回用率能够实现40~45%。
(二)管好无组织、减少有组织,实现废气污染物减量
表1  PCB 行业废水典型分类收集及处理措施表
序号分类原则处理原则
备注
1含氰废水二级破氰预处理,再进入化学镍废水处理系统
2有机废液、
酸性废液间歇式酸析+物化沉淀预处理,再排入综合废水处理系统
3络合废水“破络+物化沉淀”预处理,再排入综合废水处理系统
化镍废水
“破络+物化沉淀+砂滤+离子交换树脂”预处理,车间达标后进入综合废水处理系统
中国贸易竞争力分析
西堤红山磨板废水、
一般清洗废
该系统采用“物化沉淀+MCR+RO膜”
组合工艺
综合废水处理系统采用“物化沉淀+水解酸化+缺氧+
好氧+MBR+沉淀+芬顿氧化+物化
沉淀”组合工艺。
二苯乙烯根据最终排放标
准选择

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