电路板厂含镍废水回收减排技术的研究

电路板厂含镍废水回收减排技术的研究

摘要：为解决某电路板厂含镍废水镍回收水回用、终端减排及达标排放问题，采用过滤、离子柱吸附和反渗透等工艺相结合，实现90含镍漂洗废水的再利用百分比。 镀镍后清洗槽体，循环水电导率小于1μs/cm； 镍化工废液电解回收95%以上的镍金属。 电解预处理后的镍化工废液经一次铁盐沉淀过滤后回用。 二次RO浓水混合后，经过氧化、沉淀、离子交换等技术处理。 最终废水中镍含量稳定低于0.1毫克/升，总磷低于200毫克/升，出水稳定达标排放。

关键词：线路板厂； 含镍废水； 回收； 减排

0 前言

印刷电路板（PCB）工业是电子工业的基础。 随着电子工业的快速发展，对PCB的需求量不断增加。 PCB生产工艺复杂，需要使用多种不同性质的化学原料，导致废水成分复杂[1]，其中包括多种有机物、络合物以及铜、铅、镍等重金属。其中，镍是一种致癌重金属[2-3]。 此外，它也是一种比较昂贵的金属资源。 含镍废水如果不进行回收而直接排放，不仅会危害环境和人体健康，还会造成贵金属资源的浪费[4]。

1 项目概况

本项目设计处理规模为200 m3/d，采用以下工艺路线：含镍漂洗废水采用布袋过滤+活性炭过滤+阴阳离子柱吸附+超滤+二次RO+离子组合交换混床工艺实现90%回用。 再生水电导率小于1μs/cm。 化学镍罐置换废液处理量2m3/d，采用电解回收镍金属95%以上。 电解预处理后的镍化工废液经初级铁盐沉淀过滤后与RO浓水、树脂混合再生含镍废水等25～30 m3/混合，再进行氧化+絮凝沉淀+管式微滤膜过滤+臭氧氧化+三级离子交换。 最终，排放废水中镍稳定在0.1mg/L以下，总磷在200mg/L以下，工艺出水稳定满足《电镀污染物排放标准》表1中镍排放标准（ -2008）。

1.1 废水水质

含镍漂洗废水来自线路板厂化学镀镍金线和电镀镍金线镀镍后的漂洗水； 镍化工废液为化学镍槽老化液的废水。 废水成分见表1。

1.2 工艺流程

本项目含镍漂洗废水处理工艺流程如图1所示； 化学镀镍废液及RO浓水电解预处理等深度处理工艺流程如图2所示。

表1 含镍漂洗废水及镍化工废水处理系统进出水水质/mg·L-1

图1 含镍漂洗废水回用工艺流程

图2 化学镀镍废液及RO浓水处理工艺流程

2 工程调试效果 2.1 含镍漂洗废水回用效果

含镍漂洗废水经上述工艺处理后，90%的含镍漂洗废水可回用，回用水电导率小于1μs/cm。 各处理单元主要设备、参数及处理效率见表2、表3。

表2 主要设备设施参数

表3 含镍漂洗水运行参数及处理效率

其中，初级RO采用两级配置，产水率设置为75-80%； 一级RO中的浓水经加压后进入二级RO。 二级RO采用一级设计，部分浓水回流至高压泵。 在水前端，产水率设置为50-60%； 两级RO总产水率达到90%左右。

2.2 镍化工废液处理效果

镍化工废液中含有高浓度的镍离子、次磷酸盐、磷酸盐和有机酸等污染物。 电解预处理可以回收有价值的金属镍，次磷酸盐被氧化的部分为后续除磷提供了条件，可以去除部分COD。

该项目电解槽采用5个槽串联，其中前后槽分别为预热槽和溢流循环槽； 中间有3个电解槽，每个槽内阳极板和阴极板的数量分别为7块和6块。 电路串联； 电解槽液面以下单块板尺寸为长×宽：0.5m×0.4m； 将镍化工废液调节pH至7.5~8.5后泵入电解槽，开启循环搅拌泵，开启整流器维持电流600A，此时电压为12.6~13.0V，阴极板电流密度约为500A/m2； 循环电解6-8小时，回收90.3%~93.5%的金属镍。 为了节省成本，阴极和阳极均采用316L不锈钢，电耗为6.9～8.8kW·h/kg镍，与回收镍的价值基本持平。 电解回收镍参数见表4。

表4 化学镀镍废液电解参数

镍化工废液通过电解可去除54%～62%的COD，并氧化次磷酸盐，有利于后续沉淀去除。 这与文献[5]的研究基本一致，有利于后续的高级氧化+混凝沉淀进一步去除镍、磷和COD等污染物指标。

2.3物理化学沉淀除镍除磷

电解后，将镍化工废液加热至60-80℃左右，加入硫酸亚铁凝聚。 沉淀物通过板框压滤机过滤和分离。 每立方米废液二价铁投加量及处理效果见表5。处理后的废液污染物浓度可达到：在Ni3化学镍废液中添加200公斤硫酸亚铁作为预处理液TP去除。

表5 1m3化学镍废液电解后一次铁盐络合物破除+混凝沉淀处理效果

铁盐分解法的镍去除率为95.7%～99.5%，TP去除率为26.7%～81.9%。 除镍和除磷过程中pH值的选择是矛盾的。 高pH值有利于镍离子沉淀，同时铁离子形成氢气。 氧化物沉淀不利于除磷，因此在保证镍去除率的同时，应尽可能降低pH值，同时兼顾TP去除效率。

将经过铁盐混凝沉淀预处理的镍化工废液与含镍漂洗废水RO浓水按体积比1:7混合，然后进行氧化+混凝沉淀+TMF+离子交换柱治疗过程。 处理后出水Ni

表6 1m3混合废水处理效果

2.4 臭氧和离子交换对镍去除的影响

调试过程中，氧化并TMF过滤后的废水经臭氧氧化后进入离子交换树脂。 没有检测到镍离子。 注：在物化处理过程中，即使络合离子未被破坏，出水经臭氧氧化后进入离子交换树脂，出水中的镍离子仍能达标。

调试发现理化系统必须保证水中镍离子

表7 臭氧氧化+树脂废水处理效果

3 结论

1）含镍漂洗废水采用布袋过滤+活性炭过滤+阴阳离子柱吸附+超滤+二次RO+离子交换混床工艺组合，实现90%回用，回用水电导率较小小于1μs/cm；

2)镍化工废液调节pH至7.5~8.5后进行电解； 电流600A，电压12.6~13.0V，阴极板电流密度500A/m2左右； 循环电解6-8小时，金属镍去除率可达90.3%~93.5%； COD去除率54%~62%；

3）铁盐络合物破除法镍去除率为95.7%～99.5%，TP去除率为26.7%～81.9%； 除镍和除磷过程中pH值的选择是矛盾的，因此必须在保证除镍率的同时尽可能降低pH值，同时兼顾TP的去除效率；

4）废液与浓水混合，采用氧化+混凝沉淀+TMF工艺处理，生成水Ni

5）调试过程中，氧化、TMF过滤后的废水在进入离子交换树脂前进行pH调节和臭氧氧化，未检出镍离子。

综上，通过多工艺组合，实现了含镍废水回用90%，含镍废液镍回收，稳定达标； 回用水运行成本3.29元/t； 漂洗浓水和镍废液的处理成本价格为36.35元/吨，具有一定的推广价值。