吳志宇 曠玉丹 羅 雙 黎建平

（深圳市世清環(huán)?？萍加邢薰荆瑥V東 深圳 58105）

0 引言

我國(guó)電鍍行業(yè)蓬勃發(fā)展帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效應(yīng)，同時(shí)不可避免地帶來(lái)了環(huán)境污染和資源浪費(fèi)等問(wèn)題。行業(yè)產(chǎn)生的化學(xué)鍍鎳廢液主要有以下兩個(gè)來(lái)源：①零部件的沖洗水，其中的鎳離子濃度較低，每升幾十到幾百毫克；②廢槽液中不能繼續(xù)使用的化學(xué)鍍鎳電鍍液，其中鎳離子濃度較高，每升約幾克?；瘜W(xué)鍍鎳廢液中除了鎳離子，還包含其他污染物，如磷酸鹽、氨氮、化學(xué)需氧量（chemical oxygen demand，COD）等。電鍍廢液如未經(jīng)處理或未達(dá)標(biāo)處理就排放，不僅會(huì)污染環(huán)境、對(duì)人類及其他生物造成危害，而且會(huì)造成貴金屬資源的浪費(fèi)。水中的可溶性鎳離子與水結(jié)合形成水合離子，當(dāng)遇到三價(jià)鐵離子（Fe3+）、四價(jià)錳離子（MN4+）的氫氧化物、黏土或絮狀的有機(jī)物時(shí)會(huì)被吸附，也會(huì)和硫離子（S2-）反應(yīng)生成硫化鎳而沉淀。鎳可在植物體內(nèi)積蓄，當(dāng)積蓄超出正常含量的植物進(jìn)入食物鏈時(shí)，便會(huì)影響動(dòng)物以及人類的健康。鎳的化合物有毒，進(jìn)入人體后主要存在于脊髓、腦、肺和心臟中，以肺為主，它能刺激人體的精氨酶、羥化酶，引發(fā)各種炎癥，傷害心臟和肝臟。

目前，針對(duì)化學(xué)鍍鎳廢液的處理方法主要有化學(xué)沉淀法、離子交換樹(shù)脂法、溶劑萃取法及吸附法等［1-4］?；瘜W(xué)沉淀法是通過(guò)向廢液中投入沉淀劑，使其與廢液中反應(yīng)生成不溶性物質(zhì)，凝聚、沉降液固分離，除去廢液中的雜質(zhì)。離子交換法是利用離子交換樹(shù)脂作為流動(dòng)劑的方法回收貴金屬或分離貴金屬，吸附材料由于本身具有比表面積大、直徑小的性質(zhì)，因此在廢水處理中表現(xiàn)出高吸附率、高洗脫率、滲透穩(wěn)定性較好等優(yōu)點(diǎn)，并逐漸被大量應(yīng)用。但是，僅憑單一的處理方法難以完全處理且達(dá)標(biāo)排放，因此需要采用多種方法聯(lián)用。這樣，處理后出水才能達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 21900—2008）和《電子工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 39731—2020）。

低溫蒸發(fā)濃縮+干化是本公司獨(dú)立研發(fā)的一種化學(xué)鍍鎳廢液快速處理技術(shù)。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)鎳金屬的快速沉積，不會(huì)引起二次污染，能量效率高，設(shè)備簡(jiǎn)單，易操作，目前擬大力推廣。本文以東莞某電子科技有限公司化學(xué)鍍鎳廢液為試驗(yàn)對(duì)象，采用蒸發(fā)濃縮+干化工藝處理該公司化學(xué)鎳濃廢液，分析研究了低溫蒸發(fā)濃縮+干化技術(shù)處理原理、整個(gè)工藝運(yùn)行出水指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益分析等。

1 試驗(yàn)概況

東莞某電子科技有限公司是一家致力于多層印制電路板（printed circuit board，PCB）制造企業(yè)。其化學(xué)鍍鎳線在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量含鎳濃廢液。該公司針對(duì)該類化學(xué)鎳濃廢液主要采用外運(yùn)處理，處理成本高且外運(yùn)存在環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。為降低生產(chǎn)成本，同時(shí)確保污染能得到控制，現(xiàn)利用低溫蒸發(fā)濃縮+干化技術(shù)對(duì)含鎳廢水進(jìn)行試驗(yàn)處理。

根據(jù)企業(yè)提供的水樣，化學(xué)鍍鎳廢液的具體水質(zhì)參數(shù)見(jiàn)表1。設(shè)計(jì)排放水質(zhì)要求見(jiàn)表2。

表1 化學(xué)鍍鎳廢液水質(zhì)參數(shù)

表2 設(shè)計(jì)出水參數(shù)

2 試驗(yàn)工藝設(shè)計(jì)

2.1 試驗(yàn)工藝設(shè)計(jì)流程概述

根據(jù)廢水水質(zhì)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，采用的處理工藝流程如圖1 所示。將化學(xué)鍍鎳廢液移入蒸餾燒瓶中，采用水浴恒溫進(jìn)行加熱，溫控儀控制加熱溫度，達(dá)到設(shè)定溫度后依次連接好蒸發(fā)-冷凝裝置，檢查裝置氣密性，化學(xué)鍍鎳廢液需蒸發(fā)原體積比的85%的水分。用蛇形冷凝管收集蒸發(fā)后的冷凝液。分析測(cè)定冷凝水中的總鎳和總磷含量，總鎳濃度＜0.1 mg/L，總磷濃度＜0.5 mg/L。

圖1 處理工藝流程

取1 500 mL 化學(xué)鍍鎳廢液，水浴恒溫加熱至50 ℃，連接蒸發(fā)-冷凝裝置，檢查裝置氣密性是否良好，開(kāi)機(jī)，進(jìn)行低溫蒸發(fā)濃縮。收集蒸發(fā)產(chǎn)生的冷凝水，試驗(yàn)結(jié)束后共產(chǎn)生冷凝水1 275 L，鎳濃縮液225 mL。取蒸發(fā)濃縮后產(chǎn)生的鎳濃縮液加入適量的氧化鈣進(jìn)行干化，如蒸發(fā)產(chǎn)生的冷凝水總鎳濃度＜0.1 mg/L，總磷濃度＜0.5 mg/L，則冷凝水達(dá)到設(shè)定參數(shù)，可直接外排。

2.2 處理工藝分析

2.2.1 低溫蒸發(fā)濃縮處理技術(shù)

低溫蒸發(fā)濃縮技術(shù)處理化學(xué)鍍鎳廢液，該技術(shù)利用真空下液體沸點(diǎn)降低的原理，使化學(xué)鍍鎳廢液在適當(dāng)?shù)恼婵斩认潞偷陀?00 ℃的溫度下沸騰，去除多余水分，提高化學(xué)鍍鎳廢液的濃度，獲得滿足工藝要求的鎳濃縮液。該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)化學(xué)鎳廢液的環(huán)保化。

2.2.2 鎳濃縮液干化處理技術(shù)

氧化鈣具有吸濕性，可用于干燥、脫水和調(diào)節(jié)酸性廢水。由于化學(xué)鍍鎳廢液為酸性，因此經(jīng)過(guò)低溫蒸發(fā)濃縮處理后的鎳濃縮液也呈酸性。在鎳濃縮液中加入適量的氧化鈣進(jìn)行反應(yīng)，氧化鈣遇水反應(yīng)生成氫氧化鈣，釋放出大量的熱，氫氧化鈣除了中和鎳濃縮液中過(guò)量的酸，還與鎳濃縮液中的鎳離子反應(yīng)生成Ni（OH）2沉淀。經(jīng)過(guò)干化處理后，鎳濃縮液全部轉(zhuǎn)化為固廢，便于存儲(chǔ)轉(zhuǎn)運(yùn)。其反應(yīng)式為

2.3 試驗(yàn)效果分析

該試驗(yàn)于2022年6月啟動(dòng)，8月完成。其效果可根據(jù)處理后冷凝水中總鎳和總磷含量檢測(cè)結(jié)果來(lái)表明，7月份試驗(yàn)中冷凝水中，總鎳和總磷的濃度如圖2 所示。由圖可知，整個(gè)實(shí)驗(yàn)冷凝水的總磷和總鎳的濃度均保持在設(shè)計(jì)排放出水指標(biāo)以下，且運(yùn)行情況穩(wěn)定，達(dá)到了設(shè)計(jì)出水的要求。

圖2 總鎳和總磷含量檢測(cè)結(jié)果

2.4 運(yùn)行成本分析

根據(jù)試驗(yàn)運(yùn)行情況可知，除了能在線處理化學(xué)鎳濃廢液之外，該試驗(yàn)工藝在運(yùn)營(yíng)成本上也具有一定優(yōu)勢(shì)。原采用委外處理，處理費(fèi)用為3 500 元/m3。改進(jìn)工藝采用低溫蒸發(fā)濃縮+干化工藝處理該化學(xué)鍍廢液，處理費(fèi)用包括藥劑費(fèi)、運(yùn)行能耗費(fèi)、人工費(fèi)和污泥委外費(fèi)用，總計(jì)950 元/m3，每噸綜合收益2 550元，預(yù)計(jì)每噸可節(jié)省成本72.86%。

3 結(jié)論

（1）目前國(guó)家鼓勵(lì)有能力的園區(qū)和大企業(yè)在企業(yè)內(nèi)自建處理處置配套設(shè)施。本文介紹的低溫濃縮蒸發(fā)+干化技術(shù)處理化學(xué)鍍鎳廢液響應(yīng)了國(guó)家號(hào)召，符合清潔生產(chǎn)的環(huán)境要求，達(dá)到良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，值得大力推廣。

（2）低溫蒸發(fā)濃縮技術(shù)快速沉降化學(xué)鍍鎳廢液中的鎳金屬，實(shí)現(xiàn)化學(xué)鎳廢液的在線處理，同時(shí)降解廢液中部分有機(jī)物，該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了化學(xué)鎳廢液的環(huán)?；?。

（3）低溫蒸發(fā)濃縮+干化工藝在化學(xué)鍍鎳濃廢液處理的成功，為類似的PCB 企業(yè)化學(xué)鍍鎳濃廢液處理工程提供了技術(shù)支撐，該技術(shù)可在線處理化學(xué)鎳廢液，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，預(yù)計(jì)每噸可降低企業(yè)處理成本72.86%。