PCB線路板含鎳廢水處理工藝的探索與運用

巫世文 鄧家發 林敏

廣州市中綠環保有限公司

PCB線路板含鎳廢水處理工藝的探索與運用

巫世文 鄧家發 林敏

廣州市中綠環保有限公司

介紹了膜處理工藝在含鎳廢水處理中的實際運用情況，兩年以上的運行結果表明：以膜濃縮工藝處理含鎳廢水具有出水水質好、運行穩定并且可高比例回收廢水等特點，濃縮倍數可達50倍以上，無需添加化學藥劑，大大節約了運行成本，降低了環境風險。

含鎳廢水；PCB線路板；電鍍；化學鎳；濃縮；反滲透膜處理

1 背景

隨著環境問題的日益嚴峻以及新的排放標準的貫徹實施，在污水處理的難度上有了明顯的增加，舊有的處理工藝已經無法連續、穩定的滿足嚴苛的排放要求，促使了新工藝的研發與嘗試。線路板生產作為電子工業非常重要的一個環節，在軍民用領域都已得到了長足的發展和運用，與我們的生活息息相關。

線路板的制作工藝比較復雜，工序繁多，尤其是對于多層板、HDI板、軟硬結合板等技術含量較高的生產工藝，其廢水種類繁多，性質不一，需要分類、分質、分流處理。在GB 21900—2008《電鍍污染物排放標準》實施后，將線路板企業的廢水排放也納入到該標準中執行，尤其對于環境敏感地區及無環境容量的地區，需執行最嚴格的“表3”標準。以線路板廢水典型的一類污染物含鎳廢水為例，新標準實施前的要求是1.0mg/L，而電鍍表3標準要求是0.1mg/L，是一個非常大的提高，對該廢水的處理也增加了一定的難度。

本文以線路板含鎳廢水的處理為對象，重點介紹處理工藝的研究與創新，以及多年來的實踐運行情況，證明該處理工藝是成熟的、穩定的，較之其他工藝具有明顯的先進性。

2 處理工藝介紹

線路板鍍鎳工序一般分為電鍍鎳和化學鍍鎳，電鍍鎳的工序在線路板企業中所占的比例不高，尤其是對于一些產品品質較高的企業，一般都采用化學鍍鎳；另外，電鍍鎳廢水和化學鍍鎳廢水在處理的工藝及難度上也是有較大區別的，化學鍍鎳廢水成份更復雜，更難處理得多，本文所指含鎳廢水，均指化學鍍鎳廢水。

對于含鎳廢水的處理，目前常用的工藝有：化學沉淀法、離子交換法、膜系統處理法。

2.1 化學沉淀法

工藝說明：含鎳廢水在調節池經過水質水量均衡后，進入PH調整池，將PH值調整在3～4，然后進入氧化池，加入Fenton氧化試劑，將廢水中的次亞磷酸鹽氧化為正磷酸鹽，同時進行破絡反應，然后廢水在堿化池加入液堿或石灰水，生成Ni(OH)2沉淀及磷酸鈣沉淀物，通過加入高分子絮凝劑使顆粒物聚集變大以便在沉淀池進行固液分離，上清液中和后進入砂濾罐過濾懸浮物后排放；沉淀污泥進入污泥池濃縮后經過脫水機形成泥餅委外處理。

工藝特點：該工藝為傳統的處理工藝，化學藥劑投加量大，藥劑費用高，工藝流程長，設備多，且處理后出水難以達到目前對鎳、磷等污染指標的嚴苛要求。

2.2 離子交換法

工藝說明：含鎳廢水在調節池經過水質水量均衡后，進入多級離子交換器，通過Na型陽樹脂與Ni2+進行交換而吸附在樹脂上，從而達到去除鎳離子的目的。

工藝特點：該工藝具有工藝簡單、設備少等鮮明的特點，曾在一段時期內被大量企業所采納。但該工藝也具有顯著的缺點：

(1)當樹脂趨向飽和的時候，其交換能力逐漸下降，出水水質也逐漸變差，且無法及時判斷飽和時間；

(2)樹脂需要頻繁更換或再生，其操作費用較高；

(3)再生液、清洗液的處理困難；

(4)樹脂易中毒失效；

2.3 膜系統處理法

由于膜材料、生產工藝的創新，膜在污水處理方面發揮了極大的優勢，隨著購置成本的下降，目前以膜為代表的處理工藝被廣泛的應用，尤其在重金屬廢水處理及回用水處理方面[5]。

工藝說明：含鎳廢水在調節池經過水質水量均衡后，經提升泵提升至一級RO濃縮系統，該系統設有兩級精密過濾器，進行預過濾，去除廢水中較大的懸浮物及顆粒物等，降低懸浮物對RO系統的影響，出水用高壓泵提壓后經過一級RO反滲透系統循環濃縮，分離溶解的無機鹽類污染物，反滲透系統的濃水達到要求后進入三級RO濃縮系統，產水則進入二級RO濃縮系統，再經高壓泵提壓后經過二級RO反滲透系統循環濃縮，確保產水鎳離子濃度達到回用或排放要求，二級RO反滲透系統的濃水回到一級RO濃縮系統，產水則進入回用水箱回用至鍍鎳生產線。三級RO濃縮系統是將一級RO濃縮系統的濃水進行進一步的循環濃縮，產水則進入二級RO濃縮系統，濃液達到要求后進入濃液槽，定期委外回收處理。

工藝特點：

(1)處理過程中無需添加化學藥劑，純物理分離過程，節省大量的藥劑費用；

(2)由于物料分離反滲透膜具有獨特的元件結構，對溶質和水進行分離，處理效果穩定并且完全滿足嚴苛的排放要求；

(3)出水可以直接回用到鍍鎳生產線，節約水資源；

(4)濃縮液具有貴重金屬回收價值，實現重金屬資源回收；

(5)濃縮倍數高，濃液量在2%～1%甚至更低；

(6)操作簡便，自動化程度高，減輕勞動強度；

(7)系統設備集成化，便于運行管理，且可隨生產線一并設置，實現在線連續回收處理；

3 工程實例運行介紹

3.1 項目背景

廣東珠海某線路板廠，廢水總量為3300m3/d，其中含鎳廢水100m3/d。含鎳處理設施于2012年6月建成并投入運行，采用膜系統處理法，至今已連續穩定運行30個月。

3.2 原水水質情況

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注：按20h/d運行設計

3.3 主要運行控制參數及系統配置

(1)一級RO濃縮系統。

表3-1 運行控制參數

表3-2 系統配置

(2)二級RO濃縮系統。

表3-3 運行控制參數

表3-7

表3-4 系統配置

(3)三級RO濃縮系統。

表3-5 運行控制參數

表3-6 系統配置

3.4 實際運行出水數據

取2014年10－11月連續2個月實際運行數據。（如表3-7）

4 結論

經過多項兩年以上的工程實例運行結果表明，采用膜法來處理含鎳廢水取得了成功的運用：(1)完全滿足當前最為嚴格的排放標準，且運行穩定；(2)在處理含鎳廢水的同時，得到了高比例的回用水，直接回用在鍍鎳生產線；(3)真正實現了在線處理，處理系統可作為生產線的一部分設置于車間；(4)無需添加化學藥劑，降低了運行成本。

實踐表明，以膜技術為主導的廢水處理與回用工藝在行業內得到了廣泛的推廣與應用，但在許多工程實例中出現膜系統運行狀況欠佳甚至狀況惡化，造成許多用戶對膜的生命周期產生了高度的懷疑，究其根源在于設計者如何提高系統的設計水準，以及使用者如何由粗放式的運行管理向精細化運行管理轉變，真正發揮膜的優異性能。

[1]段光復..電鍍廢水處理及回用技術手冊[M].北京:機械工業出版社,2010:273～312.

[2]張允誠,胡如南,向榮.電鍍手冊)第4版)[M].北京:國防工業出版社,2011:176～217+532～549.

[3]陶氏化學《RO技術手冊》反滲透和納濾膜元件產品與技術手冊,2012.

[4]朱玉蘭.海水淡化技術的研究與進展[J].能源研究與信息,2010(2).

[5]許振良.膜法水處理技術[M].北京:化學工業出版社,2001.

[6]李嬌,楊春平,陳宏.破絡合劑對化學鍍鎳廢水處理的影響[M].環境工程學報,2011(8).

Introduces the practical application of Membrane process in the treatment of wastewater containing Nickel,more than two years operation shows that:the membrane concentration process for treatment of wastewater containing Nickel with good water quality,stable operation and high percentage recovery characteristics of wastewater,the concentration multiple could reach more than 50 times,without the addition of chemical agents,greatly saving operation the cost,reduce the environmental risk.

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