PCB线路板含镍废水处理工艺的探索与运用

巫世文 邓家发 林敏

广州市中绿环保有限公司

PCB线路板含镍废水处理工艺的探索与运用

巫世文 邓家发 林敏

广州市中绿环保有限公司

介绍了膜处理工艺在含镍废水处理中的实际运用情况，两年以上的运行结果表明：以膜浓缩工艺处理含镍废水具有出水水质好、运行稳定并且可高比例回收废水等特点，浓缩倍数可达50倍以上，无需添加化学药剂，大大节约了运行成本，降低了环境风险。

含镍废水；PCB线路板；电镀；化学镍；浓缩；反渗透膜处理

1 背景

随着环境问题的日益严峻以及新的排放标准的贯彻实施，在污水处理的难度上有了明显的增加，旧有的处理工艺已经无法连续、稳定的满足严苛的排放要求，促使了新工艺的研发与尝试。线路板生产作为电子工业非常重要的一个环节，在军民用领域都已得到了长足的发展和运用，与我们的生活息息相关。

线路板的制作工艺比较复杂，工序繁多，尤其是对于多层板、HDI板、软硬结合板等技术含量较高的生产工艺，其废水种类繁多，性质不一，需要分类、分质、分流处理。在GB 21900—2008《电镀污染物排放标准》实施后，将线路板企业的废水排放也纳入到该标准中执行，尤其对于环境敏感地区及无环境容量的地区，需执行最严格的“表3”标准。以线路板废水典型的一类污染物含镍废水为例，新标准实施前的要求是1.0mg/L，而电镀表3标准要求是0.1mg/L，是一个非常大的提高，对该废水的处理也增加了一定的难度。

本文以线路板含镍废水的处理为对象，重点介绍处理工艺的研究与创新，以及多年来的实践运行情况，证明该处理工艺是成熟的、稳定的，较之其他工艺具有明显的先进性。

2 处理工艺介绍

线路板镀镍工序一般分为电镀镍和化学镀镍，电镀镍的工序在线路板企业中所占的比例不高，尤其是对于一些产品品质较高的企业，一般都采用化学镀镍；另外，电镀镍废水和化学镀镍废水在处理的工艺及难度上也是有较大区别的，化学镀镍废水成份更复杂，更难处理得多，本文所指含镍废水，均指化学镀镍废水。

对于含镍废水的处理，目前常用的工艺有：化学沉淀法、离子交换法、膜系统处理法。

2.1 化学沉淀法

工艺说明：含镍废水在调节池经过水质水量均衡后，进入PH调整池，将PH值调整在3～4，然后进入氧化池，加入Fenton氧化试剂，将废水中的次亚磷酸盐氧化为正磷酸盐，同时进行破络反应，然后废水在碱化池加入液碱或石灰水，生成Ni(OH)2沉淀及磷酸钙沉淀物，通过加入高分子絮凝剂使颗粒物聚集变大以便在沉淀池进行固液分离，上清液中和后进入砂滤罐过滤悬浮物后排放；沉淀污泥进入污泥池浓缩后经过脱水机形成泥饼委外处理。

工艺特点：该工艺为传统的处理工艺，化学药剂投加量大，药剂费用高，工艺流程长，设备多，且处理后出水难以达到目前对镍、磷等污染指标的严苛要求。

2.2 离子交换法

工艺说明：含镍废水在调节池经过水质水量均衡后，进入多级离子交换器，通过Na型阳树脂与Ni2+进行交换而吸附在树脂上，从而达到去除镍离子的目的。

工艺特点：该工艺具有工艺简单、设备少等鲜明的特点，曾在一段时期内被大量企业所采纳。但该工艺也具有显著的缺点：

(1)当树脂趋向饱和的时候，其交换能力逐渐下降，出水水质也逐渐变差，且无法及时判断饱和时间；

(2)树脂需要频繁更换或再生，其操作费用较高；

(3)再生液、清洗液的处理困难；

(4)树脂易中毒失效；

2.3 膜系统处理法

由于膜材料、生产工艺的创新，膜在污水处理方面发挥了极大的优势，随着购置成本的下降，目前以膜为代表的处理工艺被广泛的应用，尤其在重金属废水处理及回用水处理方面[5]。

工艺说明：含镍废水在调节池经过水质水量均衡后，经提升泵提升至一级RO浓缩系统，该系统设有两级精密过滤器，进行预过滤，去除废水中较大的悬浮物及颗粒物等，降低悬浮物对RO系统的影响，出水用高压泵提压后经过一级RO反渗透系统循环浓缩，分离溶解的无机盐类污染物，反渗透系统的浓水达到要求后进入三级RO浓缩系统，产水则进入二级RO浓缩系统，再经高压泵提压后经过二级RO反渗透系统循环浓缩，确保产水镍离子浓度达到回用或排放要求，二级RO反渗透系统的浓水回到一级RO浓缩系统，产水则进入回用水箱回用至镀镍生产线。三级RO浓缩系统是将一级RO浓缩系统的浓水进行进一步的循环浓缩，产水则进入二级RO浓缩系统，浓液达到要求后进入浓液槽，定期委外回收处理。

工艺特点：

(1)处理过程中无需添加化学药剂，纯物理分离过程，节省大量的药剂费用；

(2)由于物料分离反渗透膜具有独特的元件结构，对溶质和水进行分离，处理效果稳定并且完全满足严苛的排放要求；

(3)出水可以直接回用到镀镍生产线，节约水资源；

(4)浓缩液具有贵重金属回收价值，实现重金属资源回收；

(5)浓缩倍数高，浓液量在2%～1%甚至更低；

(6)操作简便，自动化程度高，减轻劳动强度；

(7)系统设备集成化，便于运行管理，且可随生产线一并设置，实现在线连续回收处理；

3 工程实例运行介绍

3.1 项目背景

广东珠海某线路板厂，废水总量为3300m3/d，其中含镍废水100m3/d。含镍处理设施于2012年6月建成并投入运行，采用膜系统处理法，至今已连续稳定运行30个月。

3.2 原水水质情况

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注：按20h/d运行设计

3.3 主要运行控制参数及系统配置

(1)一级RO浓缩系统。

表3-1 运行控制参数

表3-2 系统配置

(2)二级RO浓缩系统。

表3-3 运行控制参数

表3-7

表3-4 系统配置

(3)三级RO浓缩系统。

表3-5 运行控制参数

表3-6 系统配置

3.4 实际运行出水数据

取2014年10－11月连续2个月实际运行数据。（如表3-7）

4 结论

经过多项两年以上的工程实例运行结果表明，采用膜法来处理含镍废水取得了成功的运用：(1)完全满足当前最为严格的排放标准，且运行稳定；(2)在处理含镍废水的同时，得到了高比例的回用水，直接回用在镀镍生产线；(3)真正实现了在线处理，处理系统可作为生产线的一部分设置于车间；(4)无需添加化学药剂，降低了运行成本。

实践表明，以膜技术为主导的废水处理与回用工艺在行业内得到了广泛的推广与应用，但在许多工程实例中出现膜系统运行状况欠佳甚至状况恶化，造成许多用户对膜的生命周期产生了高度的怀疑，究其根源在于设计者如何提高系统的设计水准，以及使用者如何由粗放式的运行管理向精细化运行管理转变，真正发挥膜的优异性能。

[1]段光复..电镀废水处理及回用技术手册[M].北京:机械工业出版社,2010:273～312.

[2]张允诚,胡如南,向荣.电镀手册)第4版)[M].北京:国防工业出版社,2011:176～217+532～549.

[3]陶氏化学《RO技术手册》反渗透和纳滤膜元件产品与技术手册,2012.

[4]朱玉兰.海水淡化技术的研究与进展[J].能源研究与信息,2010(2).

[5]许振良.膜法水处理技术[M].北京:化学工业出版社,2001.

[6]李娇,杨春平,陈宏.破络合剂对化学镀镍废水处理的影响[M].环境工程学报,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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