电路板厂含镍废水处理：回收、减排与达标排放的创新解决方案

电路板厂含镍废水处理：回收、减排与达标排放的创新解决方案

摘要：为解决某电路板厂镍回收水回用、终端减排及含镍废水达标排放问题，采用过滤、离子柱吸附和反渗透组合工艺，实现镀镍后清洗槽含镍漂洗废水90%回用，回用水电导率小于1μs/cm；采用电解法回收含镍废水中95%以上的镍金属。将电解预处理后的含镍废水经一级铁盐沉淀过滤后与回用产生的二级RO浓水混合，再经氧化、沉淀、离子交换技术处理，最终使废水中镍含量稳定在0.1mg/L以下、总磷小于200mg/L，出水稳定达标排放。

关键词：电路板厂；含镍废水；回收利用；减排

0 前言

印刷电路板（PCB）行业是电子工业的基础，随着电子工业的快速发展，对PCB的需求量日益增大。PCB生产工艺复杂，需要使用多种性质不同的化工材料，产生废水成分复杂[1]，包括多种有机物、络合物以及铜、铅、镍等重金属。镍是一种致癌重金属[2-3]，也是较为昂贵的金属资源。含镍废水若不回收利用而直接排放，不仅会危害环境和人体健康，还会造成贵重金属资源的浪费[4]。

1 项目概况

本项目设计处理能力为200m3/d，采用以下工艺路线：含镍漂洗废水采用袋滤+活性炭过滤+阴阳柱吸附+UF+二级RO+离子交换混床工艺回用90%，回用水电导率小于1μs/cm。化学镍缸废水处理能力为2m3/d，采用电解法回收95%以上的镍金属。将电解预处理后的镍废水与25～30m3/的RO浓水和树脂再生含镍废水混合，再经氧化+絮凝沉淀+管式微滤膜过滤+臭氧氧化+三级离子交换。最终外排废水中镍稳定在0.1mg/L以下，总磷小于200mg/L。 工艺出水能稳定满足《电镀污染物排放标准》（-2008）中表1中镍的排放标准。

1.1 废水水质

含镍漂洗废水来源于电路板厂化学镍金线镀镍、电镀镍金线后的漂洗水；含镍化学废液为换化学镍缸老化液产生的废水，废水水质组分见表1。

1.2 工艺流程

本项目含镍漂洗废水处理工艺流程见图1；化学镀镍废液电解预处理及RO浓水等深度处理工艺流程见图2。

表1 含镍漂洗废水及含镍废水处理系统水质(mg·L-1)

图1 含镍漂洗废水回用工艺流程

图2 化学镀镍废水及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、参数及处理效果见表2、表3。

表2 主要设备及设施参数

表3 含镍漂洗水运行参数及处理效果

其中，一级RO采用双级配置，产水率设定为75-80%；一级RO浓水经加压后进入二级RO。二级RO采用单级设计，部分浓水回流至高压泵进水口前端，产水率设定为50-60%；两级RO总产水率可达90%左右。

2.2 镍废液处理效果

镍废液中含有高浓度的镍离子、次磷酸盐、磷酸盐、有机酸等污染物，电解预处理可以回收有价值金属镍，氧化部分次磷酸盐为后续除磷提供条件，同时去除部分COD。

项目电解槽采用5个槽串联，其中前、后槽分别为预热槽、溢流循环槽；中间3个电解槽，每槽有7块阳极板、6块阴极板，槽间电路串联；电解槽液面以下单板尺寸为长×宽：0.5m×0.4m；将镍废液调节pH值至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500A/m2；经6～8h循环电解，金属镍回收率90.3%～93.5%。 为了节省成本，阴极和阴极板均采用316L不锈钢制成，电耗为6.9～8.8 kW·h/kg镍，与回收镍的价值基本一致，电解回收镍的参数见表4。

表4 化学镍废液电解参数

镍废水电解可去除54%～62%的COD，并氧化次磷酸盐，利于后续沉淀去除，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。

2.3 物理化学沉淀法去除镍、磷

将电解镍废液加热到60～80℃左右加入硫酸亚铁进行混凝，沉淀物经板框压滤机过滤分离，每立方米废液加入亚铁量及处理效果见表5，处理后废液污染物浓度可达：向Ni3化学镍废液中加入200kg硫酸亚铁作为除TP的预处理液。

表5 原生铁盐分解+混凝沉淀处理对电解后1m3化学镍废液的影响

铁盐分解法镍去除率在95.7%～99.5%之间，TP去除率在26.7%～81.9%之间。除镍和除磷过程中pH的选择是相互矛盾的，pH过高有利于镍离子的沉淀，而铁离子形成氢氧化物沉淀不利于磷的去除，因此在保证镍去除率的前提下，应尽量降低pH值，兼顾TP的去除效率。

将经铁盐混凝沉淀预处理的镍废液与含镍漂洗废水RO浓水按1:7体积比混合后经氧化+混凝沉淀+TMF+离子交换柱处理工艺，处理后的出水Ni

表6 1m3混合废水处理效果

2.4 臭氧和离子交换的除镍效果

调试过程中，经过氧化和TMF过滤后的废水经臭氧氧化后进入离子交换树脂，检测不到镍离子。注：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，依然可以达到镍离子标准。

调试发现，物理化学系统必须保证镍离子从水中排出

表7 臭氧氧化+树脂废水处理效果

3 结论

1）采用袋滤+活性炭过滤+阴阳柱吸附+UF+二级RO+离子交换混床工艺，含镍漂洗废水可回用90%，回用水电导率小于1μs/cm；

2）将镍废液pH值调至7.5～8.5后进行电解；电流600A，电压12.6～13.0V，阴极板电流密度约500A/m2；经6～8h循环电解，金属镍去除率可达90.3%～93.5%；COD去除率为54%～62%；

3）铁盐分解法镍去除率在95.7%～99.5%之间，TP去除率在26.7%～81.9%之间；除镍、除磷过程中pH的选择是矛盾的，在保证镍去除率的条件下应尽量降低pH值，兼顾TP的去除效率；

4）废液与浓水混合，经氧化+混凝沉淀+TMF工艺处理后，出水Ni

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

综上所述,通过多种工艺组合,使含镍废水90%得到回用,含镍废液中镍得到回收并稳定达标;再生水运行成本为3.29元/t;漂洗精矿及镍化学废液处理成本为36.35元/t,具有一定的推广价值。