PCB線路板含鎳廢水處理工藝的探索與運(yùn)用

巫世文 鄧家發(fā) 林敏

廣州市中綠環(huán)保有限公司

PCB線路板含鎳廢水處理工藝的探索與運(yùn)用

巫世文 鄧家發(fā) 林敏

廣州市中綠環(huán)保有限公司

介紹了膜處理工藝在含鎳廢水處理中的實(shí)際運(yùn)用情況，兩年以上的運(yùn)行結(jié)果表明：以膜濃縮工藝處理含鎳廢水具有出水水質(zhì)好、運(yùn)行穩(wěn)定并且可高比例回收廢水等特點(diǎn)，濃縮倍數(shù)可達(dá)50倍以上，無需添加化學(xué)藥劑，大大節(jié)約了運(yùn)行成本，降低了環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

含鎳廢水；PCB線路板；電鍍；化學(xué)鎳；濃縮；反滲透膜處理

1 背景

隨著環(huán)境問題的日益嚴(yán)峻以及新的排放標(biāo)準(zhǔn)的貫徹實(shí)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(jīng)無法連續(xù)、穩(wěn)定的滿足嚴(yán)苛的排放要求，促使了新工藝的研發(fā)與嘗試。線路板生產(chǎn)作為電子工業(yè)非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，在軍民用領(lǐng)域都已得到了長足的發(fā)展和運(yùn)用，與我們的生活息息相關(guān)。

線路板的制作工藝比較復(fù)雜，工序繁多，尤其是對(duì)于多層板、HDI板、軟硬結(jié)合板等技術(shù)含量較高的生產(chǎn)工藝，其廢水種類繁多，性質(zhì)不一，需要分類、分質(zhì)、分流處理。在GB 21900—2008《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》實(shí)施后，將線路板企業(yè)的廢水排放也納入到該標(biāo)準(zhǔn)中執(zhí)行，尤其對(duì)于環(huán)境敏感地區(qū)及無環(huán)境容量的地區(qū)，需執(zhí)行最嚴(yán)格的“表3”標(biāo)準(zhǔn)。以線路板廢水典型的一類污染物含鎳廢水為例，新標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施前的要求是1.0mg/L，而電鍍表3標(biāo)準(zhǔn)要求是0.1mg/L，是一個(gè)非常大的提高，對(duì)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(duì)象，重點(diǎn)介紹處理工藝的研究與創(chuàng)新，以及多年來的實(shí)踐運(yùn)行情況，證明該處理工藝是成熟的、穩(wěn)定的，較之其他工藝具有明顯的先進(jìn)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(xué)鍍鎳，電鍍鎳的工序在線路板企業(yè)中所占的比例不高，尤其是對(duì)于一些產(chǎn)品品質(zhì)較高的企業(yè)，一般都采用化學(xué)鍍鎳；另外，電鍍鎳廢水和化學(xué)鍍鎳廢水在處理的工藝及難度上也是有較大區(qū)別的，化學(xué)鍍鎳廢水成份更復(fù)雜，更難處理得多，本文所指含鎳廢水，均指化學(xué)鍍鎳廢水。

對(duì)于含鎳廢水的處理，目前常用的工藝有：化學(xué)沉淀法、離子交換法、膜系統(tǒng)處理法。

2.1 化學(xué)沉淀法

工藝說明：含鎳廢水在調(diào)節(jié)池經(jīng)過水質(zhì)水量均衡后，進(jìn)入PH調(diào)整池，將PH值調(diào)整在3～4，然后進(jìn)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(shí)進(jìn)行破絡(luò)反應(yīng)，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(jìn)行固液分離，上清液中和后進(jìn)入砂濾罐過濾懸浮物后排放；沉淀污泥進(jìn)入污泥池濃縮后經(jīng)過脫水機(jī)形成泥餅委外處理。

工藝特點(diǎn)：該工藝為傳統(tǒng)的處理工藝，化學(xué)藥劑投加量大，藥劑費(fèi)用高，工藝流程長，設(shè)備多，且處理后出水難以達(dá)到目前對(duì)鎳、磷等污染指標(biāo)的嚴(yán)苛要求。

2.2 離子交換法

工藝說明：含鎳廢水在調(diào)節(jié)池經(jīng)過水質(zhì)水量均衡后，進(jìn)入多級(jí)離子交換器，通過Na型陽樹脂與Ni2+進(jìn)行交換而吸附在樹脂上，從而達(dá)到去除鎳離子的目的。

工藝特點(diǎn)：該工藝具有工藝簡單、設(shè)備少等鮮明的特點(diǎn)，曾在一段時(shí)期內(nèi)被大量企業(yè)所采納。但該工藝也具有顯著的缺點(diǎn)：

(1)當(dāng)樹脂趨向飽和的時(shí)候，其交換能力逐漸下降，出水水質(zhì)也逐漸變差，且無法及時(shí)判斷飽和時(shí)間；

(2)樹脂需要頻繁更換或再生，其操作費(fèi)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(tǒng)處理法

由于膜材料、生產(chǎn)工藝的創(chuàng)新，膜在污水處理方面發(fā)揮了極大的優(yōu)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(yīng)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(diào)節(jié)池經(jīng)過水質(zhì)水量均衡后，經(jīng)提升泵提升至一級(jí)RO濃縮系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)有兩級(jí)精密過濾器，進(jìn)行預(yù)過濾，去除廢水中較大的懸浮物及顆粒物等，降低懸浮物對(duì)RO系統(tǒng)的影響，出水用高壓泵提壓后經(jīng)過一級(jí)RO反滲透系統(tǒng)循環(huán)濃縮，分離溶解的無機(jī)鹽類污染物，反滲透系統(tǒng)的濃水達(dá)到要求后進(jìn)入三級(jí)RO濃縮系統(tǒng)，產(chǎn)水則進(jìn)入二級(jí)RO濃縮系統(tǒng)，再經(jīng)高壓泵提壓后經(jīng)過二級(jí)RO反滲透系統(tǒng)循環(huán)濃縮，確保產(chǎn)水鎳離子濃度達(dá)到回用或排放要求，二級(jí)RO反滲透系統(tǒng)的濃水回到一級(jí)RO濃縮系統(tǒng)，產(chǎn)水則進(jìn)入回用水箱回用至鍍鎳生產(chǎn)線。三級(jí)RO濃縮系統(tǒng)是將一級(jí)RO濃縮系統(tǒng)的濃水進(jìn)行進(jìn)一步的循環(huán)濃縮，產(chǎn)水則進(jìn)入二級(jí)RO濃縮系統(tǒng)，濃液達(dá)到要求后進(jìn)入濃液槽，定期委外回收處理。

工藝特點(diǎn)：

(1)處理過程中無需添加化學(xué)藥劑，純物理分離過程，節(jié)省大量的藥劑費(fèi)用；

(2)由于物料分離反滲透膜具有獨(dú)特的元件結(jié)構(gòu)，對(duì)溶質(zhì)和水進(jìn)行分離，處理效果穩(wěn)定并且完全滿足嚴(yán)苛的排放要求；

(3)出水可以直接回用到鍍鎳生產(chǎn)線，節(jié)約水資源；

(4)濃縮液具有貴重金屬回收價(jià)值，實(shí)現(xiàn)重金屬資源回收；

(5)濃縮倍數(shù)高，濃液量在2%～1%甚至更低；

(6)操作簡便，自動(dòng)化程度高，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度；

(7)系統(tǒng)設(shè)備集成化，便于運(yùn)行管理，且可隨生產(chǎn)線一并設(shè)置，實(shí)現(xiàn)在線連續(xù)回收處理；

3 工程實(shí)例運(yùn)行介紹

3.1 項(xiàng)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(shè)施于2012年6月建成并投入運(yùn)行，采用膜系統(tǒng)處理法，至今已連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行30個(gè)月。

3.2 原水水質(zhì)情況

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注：按20h/d運(yùn)行設(shè)計(jì)

3.3 主要運(yùn)行控制參數(shù)及系統(tǒng)配置

(1)一級(jí)RO濃縮系統(tǒng)。

表3-1 運(yùn)行控制參數(shù)

表3-2 系統(tǒng)配置

(2)二級(jí)RO濃縮系統(tǒng)。

表3-3 運(yùn)行控制參數(shù)

表3-7

表3-4 系統(tǒng)配置

(3)三級(jí)RO濃縮系統(tǒng)。

表3-5 運(yùn)行控制參數(shù)

表3-6 系統(tǒng)配置

3.4 實(shí)際運(yùn)行出水?dāng)?shù)據(jù)

取2014年10－11月連續(xù)2個(gè)月實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)。（如表3-7）

4 結(jié)論

經(jīng)過多項(xiàng)兩年以上的工程實(shí)例運(yùn)行結(jié)果表明，采用膜法來處理含鎳廢水取得了成功的運(yùn)用：(1)完全滿足當(dāng)前最為嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，且運(yùn)行穩(wěn)定；(2)在處理含鎳廢水的同時(shí)，得到了高比例的回用水，直接回用在鍍鎳生產(chǎn)線；(3)真正實(shí)現(xiàn)了在線處理，處理系統(tǒng)可作為生產(chǎn)線的一部分設(shè)置于車間；(4)無需添加化學(xué)藥劑，降低了運(yùn)行成本。

實(shí)踐表明，以膜技術(shù)為主導(dǎo)的廢水處理與回用工藝在行業(yè)內(nèi)得到了廣泛的推廣與應(yīng)用，但在許多工程實(shí)例中出現(xiàn)膜系統(tǒng)運(yùn)行狀況欠佳甚至狀況惡化，造成許多用戶對(duì)膜的生命周期產(chǎn)生了高度的懷疑，究其根源在于設(shè)計(jì)者如何提高系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水準(zhǔn)，以及使用者如何由粗放式的運(yùn)行管理向精細(xì)化運(yùn)行管理轉(zhuǎn)變，真正發(fā)揮膜的優(yōu)異性能。

[1]段光復(fù)..電鍍廢水處理及回用技術(shù)手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010:273～312.

[2]張?jiān)收\,胡如南,向榮.電鍍手冊(cè))第4版)[M].北京:國防工業(yè)出版社,2011:176～217+532～549.

[3]陶氏化學(xué)《RO技術(shù)手冊(cè)》反滲透和納濾膜元件產(chǎn)品與技術(shù)手冊(cè),2012.

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

[5]許振良.膜法水處理技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2001.

[6]李嬌,楊春平,陳宏.破絡(luò)合劑對(duì)化學(xué)鍍鎳廢水處理的影響[M].環(huán)境工程學(xué)報(bào),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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