Способы минимизации платежей за негативное воздействие за сброс промышленных сточных вод процесса меднения

- можно использовать  любой десмиринг-процесс;

- высокая стабильность  процесса, не требуется фильтрация, медь не осаждается на стенки  ванны;

- низкие рабочие концентрации  компонентов, что облегчает очистку сточных вод.

Прямая металлизация печатных плат

Как было указано выше, процесс химического осаждения  меди сопровождается процессом выделения  водорода. У исследователей существует точка зрения, что этот побочный продукт препятствует сплошному  и однородному осаждению меди. Пузырьки водорода могут приводить к образованию раковин или просто делать осаждаемый слой более тонким, что впоследствии будет влиять на гальваническое осаждение меди.

Проблема образования  газовых пузырьков в значительной степени решается путем модификации потоков раствора и конструкции оборудования. Однако считать ее полностью решаемой таким способом нельзя.

Один из постоянно  дискутируемых вопросов при анализе  качества металлизации по шлифам: является ли браковочным признаком наличие  разделительного слоя между стен кой металлизированного отверстия и слоем металлизации. Этот разделительный слой проявляется как черная линия на микрошлифе в технологии химической металлизации (обычно при толщинах химической меди 0,5... 1 мкм) между химической медью и фольгой или между химической и гальванической медью.

Исследования IPC (Американского  института печатных схем) качества ПП, изготовленных с применением  ряда технологий прямой металлизации, показали отсутствие на микрошлифах  разделительного слоя.

Недостатком технологии с применением химического меднения является необходимость использования и, соответственно, необходимость слива растворов, содержащих соли меди, комплексообразователи, а также формальдегид, относящийся к канцерогенам.

Забота об экологии и задача снижения стоимости производства печатных плат побуждали и побуждают разработчиков технологии искать процессы, исключающие химическое меднение. В результате поисков в этом направлении были разработаны процессы прямой металлизации.

Суть этих процессов состоит в том, что проводимость диэлектрических стенок отверстий создается уже на стадии активации, которая осуществляется и в традиционном процессе перед химическим меднением, а сам процесс химического осаждения меди исключается. Проводимость полученного при такой специфической активации слоя достаточна для дальнейшего гальванического наращивания медного столба в отверстиях ПП.

Процессы прямой металлизации, созданные разными фирмами, различаются  типом активатора. Есть активаторы на основе графита, углерода, органических соединений. Наиболее близкими к традиционному процессу являются процессы с использованием оловянно-палладиевого активатора.

Назначение олова в  оловянно-палладиевых активаторах  состоит в стабилизации палладиевого коллоида. После адсорбции оловянно-палладиевого коллоида на поверхности олово удаляется.

В промышленности используются два варианта оловянно-палладиевой  технологии, отличающиеся друг от друга  способами повышения проводимости адсорбированного палладия. В одной  технологии применяется медесодержащий ускоритель, который обеспечивает осаждение меди на частицы палладия в процессе удаления олова. В другом варианте после адсорбции оловянно-палладиевого активатора следует обработка, при которой олово удаляется, а на поверхности образуется палладиево-сульфидная пленка.

В сравнении с различными системами прямой металлизации, оловянно-палладиевые  наиболее близки к традиционно используемым в производстве ПП. Оловянно-палладиевой  является и отечественная система  прямой металлизации ПМ 300. Основные этапы процесса ПМ 300 и используемые материалы приведены в таблице 3.

Таблица 2.3 

Основные этапы процесса ПМ 300 и используемые материалы

Применение процесса прямой металлизации ПМ 300 позволяет от казаться от использования в производстве ПП формальдегида и сильных комплексообразователей, затрудняющих обработку стоков, уменьшить слив растворов, содержащих медь, и сократить время процесса.

Таблица 2.4 

Технические параметры типовой линии

Как показывает мировой  опыт, в настоящее время в производстве печатных плат для создания проводящего  слоя в отверстиях широко используются, как различные варианты процесса прямой металлизации, так и химическое меднение.

Использование процесса химического меднения в значительной степени связано с консервативностью производителей, не желающих отказываться от хорошо отлаженного процесса.

И, как показывает мировой опыт, подтвержденный испытаниями IPC, с точки зрения качества получения проводящего слоя в отверстиях, оба варианта имеют право на жизнь.

 

2. Описание опасных  свойств загрязнителей

 

В последние годы в  России наблюдается некоторый рост промышленного производства, который, с одной стороны, приводит к оживлению гальванического производства, но, с другой сдерживается его высокой экологической опасностью. Уменьшению экологической опасности гальванического производства должны служить очистные сооружения предприятий. Однако, помимо объективных причин (устаревшие технологии очистки, плохое состояние оборудования и т.п.) существуют субъективные причины неэффективности природоохранных мероприятий, главными из которых являются необоснованное применение различных перечней ПДК и необоснованное региональное нормотворчество.

Исходя из различия в  целях водопотребления и в  требованиях разных потребителей воды к качеству водоемов, существуют как  гигиенические, так и экологические  нормативы для одних и тех же химических загрязнителей воды.

Гигиенические ПДК - максимальные концентрации веществ, при которых  они еще не оказывают прямого  или опосредованного влияния  на состояние здоровья населения (при  воздействии на организм человека в  течение всей жизни), а гигиенические условия водопользования при этом не ухудшаются. Гигиенические нормативы регламентируют содержание загрязняющих веществ только в тех водоемах, которые используются для хозяйственно-питьевых и культурно-бытовых целей, включая рекреационное водопользование, и не на всем протяжении водоема или в местах выпуска сточных вод, а только у пунктов водопользования населения, ближайших от выпуска стоков. Различают две категории хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования: к первой категории относится использование водного объекта в качестве источника хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для водоснабжения предприятий питьевой промышленности; ко второй категории – использование водных объектов для культурно-бытовых целей населения, рекреации и спорта .

Появление новых источников загрязнения и расширение их географии  привели к развитию самостоятельной  системы рыбохозяйственных (экологических) ПДК, направленных на охрану водоемов как базы для организованного  рыбоводства и рыболовства. Различают две категории рыбохозяйственного водопользования: к первой категории относится использование водного объекта для сохранения и воспроизводства ценных видов рыб, обладающих высокой чувствительностью к кислороду; ко второй – использование водного объекта для промысловой добычи рыбы и других водных животных и растений.

Если водоем используется для рыбохозяйственных целей  и водоснабжения населения, ориентируются  на наиболее жесткий норматив.

При отнесении водного  объекта к определенной категории  органы Госкомрыболовства руководствуются постановлением Совета Министров СССР № 1045 от 15.09.1958 г., по которому: "Все водоемы и их придаточные воды, которые используются или могут быть использованы для промысловой добычи рыбы и других водных животных и растений или имеют значение для воспроизводства запасов промысловых рыб, считаются рыбохозяйственными водоемами". Таким образом, в соответствии с таким неоправданно расширительным определением все поверхностные водоемы такой огромной страны, как Россия, отнесены к водоемам рыбохозяйственного пользования, то есть как бы предполагается, что во всех поверхностных водоемах России сохраняются и воспроизводятся ценные виды рыб, обладающих высокой чувствительностью к кислороду, или они используются для промысловой добычи рыбы и других водных животных и растений. Получается, что во всех случаях поверхностная вода должна контролироваться по ПДК для рыбохозяйственных водоемов (ПДК РХ).

Кроме того, так как  практически все выпуски сточных  вод расположены в черте населенного  пункта, то в соответствии с правилами и нормами охраны поверхностных вод нормативы предельной загрязненности водных объектов распространяются на сами сбрасываемые воды, то есть не учитывается разбавление стоков в воде водоема и ассимилирующая способность водоемов. Таким образом, к качеству стоков, сбрасываемых в водные объекты, повсеместно применяются требования перечня ПДК РХ.

Мало того, такие требования предъявляются не только к городским  стокам, сбрасываемым в водные объекты, но и к стокам, поступающим в городскую канализацию от предприятий. Тем самым, не только не учитывается разбавление промышленных сточных вод городскими бытовыми стоками, но и перекладывается неэффективность работы городских станций очистки на плечи предприятий. Это необоснованно и излишне ужесточает требования к качеству сточных вод предприятий и загоняет их в тупик из-за заведомо невозможного достижения таких ПДК с помощью типовых технологий очистки сточных вод гальванического производства.

Практически на всех станциях очистки сточных вод гальванического производства применяется реагентный метод. Главными загрязнителями таких стоков являются ионы тяжелых металлов. Остаточная концентрация ионов тяжелых металлов, как рассчитанная из произведения растворимости соответствующих гидроксидов, так и наблюдаемая на практике, представлена в Таблице 3.1.

Таблица 3.1

Эффективность реагентного  метода очистки сточных вод от тяжелых металлов

Ион тяжелого металла	Остаточная  концентрация иона металла, рассчитанная из произведения растворимости, мг/л	Остаточная концентрация иона металла, наблюдаемая на практике при рН 8,5-9,0, мг/л	ПДК РХ, мг/л
Fe2+	0,44	0,3 - 1	0,1
Fe3+	0,21·10-4	0,3 - 0,5	0,1
*Cr3+	0,13·10-2	0,05 - 0,1	0,07
Cu2+	0,024	0,1 - 0,15	0,001
Ni2+	1,47	0,25 - 0,75	0,01
Zn2+	0,17	0,05 - 0,1	0,01
Cd2+	2,62	2,5	0,005
Al3+	0,23·10-3	0,1 - 0,5	0,04

* - данные по Cr6+ не приводятся, т.к. на стадии обезвреживания хромсодержащих стоков реакция химического восстановления Cr6+ до Cr3+ протекает полностью.

Рис. 3.1. Схема применения различных перечней ПДК в сточных водах

Следовательно, на всем протяжении хозяйственно-бытовой канализации  любого города имеются три точки, в которых к сточным водам  должны применяться различные перечни ПДК (Рис. 3.1), как это делается в г. Чистополь (описано ниже):

1 – на выходе с предприятия  – предельная концентрация вредных  веществ в сточных водах, принимаемых  в систему городской канализации;

2 – перед поступлением  на городские станции биологической очистки – допустимая концентрация вредных веществ в сточных водах, принимаемых на биологическую очистку;

3 – в створе сброса  сточных вод в природный водоем  в соответствии с его категорией  – либо ПДК вредных веществ  в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения, либо ПДК в воде водных объектов рыбохозяйственного назначения (ПДК РХ).

Рассмотрим применение различных перечней ПДК тяжелых  металлов в сточных водах на примере г. Чистополь (Рис. 3.2).

Рис. 3.2. Схема изменения концентрации ионов тяжелых металлов в сточных водах от гальванического цеха до водного объекта 

После очистки сточные  воды гальванического производства (Q1) подвергаются разбавлению хозяйственно-бытовыми стоками (Q2) от административных, хозяйственно-бытовых и других подразделений предприятия, не загрязняющих стоки ионами тяжелых металлов. Как правило, объем водопотребления (водоотведения) гальванического производства составляет порядка 25% от общего водопотребления (водоотведения) предприятия (Q3). Следовательно, концентрация ионов тяжелых металлов на выходе с предприятия в 4 раза ниже их концентрации в гальванических стоках, прошедших очистные сооружения. При нормальной (проектной) эффективности работы очистных сооружений реальная концентрация тяжелых металлов в хозяйственно-бытовой канализации на выходе с предприятия (Q3) составит: Fe2+ 0,075-0,250 мг/л, Fe3+ 0,075-0,125 мг/л, (Feобщ. 0,150-0,375 мг/л), Cr3+ 0,013-0,025 мг/л, Cu2+ 0,025-0,038 мг/л, Ni2+ 0,063-0,188 мг/л, Zn2+ 0,013-0,025 мг/л, Cd2+ 0,625 мг/л, Al3+ 0,025-0,125 мг/л.

Таким образом, в г. Чистополе сточные воды, поступающие с предприятий в городскую хозяйственно-бытовую канализацию при нормальной (проектной) эффективности работы очистных сооружений по очистке сточных вод гальванического производства, удовлетворяют требованиям ПДК (за исключением кадмия).