CN103387296B - 一种去除化学镀污水中铜离子的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种去除化学镀污水中铜离子的方法，包括：顺序管路连接的污水池、一级反应槽、一级反应器、一级沉淀池、二级反应槽、二级反应器、二级沉淀池、中间池和清水池，其特征在于，金属与污水中的铜离子发生氧化还原反应，在碱性条件下，铜离子能生成难容、稳定的沉淀物，沉淀排出；然后，将污水中未沉淀的铜离子与甲醛反应，生成更难溶、更稳定的沉淀物，进而去除污水中的部分铜重金属离子。本发明的优点：加大对污水中铜离子的去除力度，使污水达到国家排放标准，进而消除铜离子随污水外排对周围环境的污染。

Description

一种去除化学镀污水中铜离子的方法

技术领域

本发明涉及污水处理，特别是一种应用于去除化学镀污水中铜离子的方法。

背景技术

目前，在电镀行业中，对于电镀废水的处理已经有很好、很成熟的方法进行处理，并且处理后的水质能够达到国家要求的排放标准。但是，对化学镀污水，至今还未找到一种最佳的处理方法，特别是在铜离子的去除方面，处理后的污水不能保证达到国家要求的排放标准，使大量的具有铜离子的污水排入江河，对水质造成污染，影响生态环境。因此，有必要开发一种新型去除化学镀污水中铜离子的方法，加大对污水中铜离子的去除力度，使其达到国家排放标准，进而消除铜离子随污水外排对对周围环境的污染。

发明内容

本发明目的是克服现有技术中存在铜离子去除不尽的问题，提供了一种能够有效去除化学镀污水中铜离子、降低污染、环保性强的去除污水中铜离子的方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种去除化学镀污水中铜离子的方法，包括：顺序管路连接的污水池、一级反应槽、一级反应器、一级沉淀池、二级反应槽、二级反应器、二级沉淀池、中间池和清水池，其中，一级沉淀池和二级沉淀池都还与一污泥池连通，其特征在于，依次执行以下步骤，

步骤1，将污水池中的污水溶液引入到一级反应槽，在一级反应槽中加入适量的金属物，加热污水溶液至50—70℃并保持，使污水溶液中的铜离子与金属块发生氧化还原反应；同时，向一级反应槽中加入碱液（如：氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、石灰水等），以控制污水溶液的pH值在9—11，使铜离子与碱液反应，生成难容、稳定的氢氧化铜沉淀，其反应式如下： Fe + EDTA-Cu + 2OH- = EDTA-Fe3+ + Cu(OH)2↓。

步骤2，将上述污水溶液从一级反应槽引入到一级反应器，向一级反应器中加入絮凝剂及助凝剂，均匀搅拌污水溶液，使污水溶液中的沉淀物在絮凝剂的作用下产生絮团。

步骤3，将上述污水溶液从一级反应器引入到一级沉淀池，沉淀15分钟左右，使絮团沉淀至池底并排向污泥池，即把污水溶液中大部分的铜离子分离出来。

步骤4，将上述污水溶液从一级沉淀池出水引入到二级反应槽，向二级反应槽中加入甲醛，加热污水溶液至70—80℃并保持；同时，均匀搅拌污水溶液，使甲醛与污水溶液中还剩下的氢氧化铜反应，生成更难溶、更稳定的氧化亚铜沉淀，其反应式如下：HCHO + Cu(OH)2 ＝ CO2↑ + Cu2O↓ + H2O （加热）。

步骤5，将上述污水从二级反应槽引入到二级反应器，向二级反应器中加入絮凝剂及助凝剂，均匀搅拌污水溶液，使污水溶液中的沉淀物在絮凝剂的作用下产生絮团。

步骤6，将上述污水溶液从二级反应槽引入到二级沉淀池，沉淀15分钟左右，使絮团沉淀至池底并排向污泥池，即把污水溶液中尚存的铜离子从污水中分离出来，达到除尽的目的。

步骤7，将上述污水溶液通过过滤器引入到中间池，进行后续水处理。

通过两次反应与沉淀，有效去除铜离子，达到国家污水排放标准。其中，为了达到更好的去除效果，还可以执行以下优选方案：

优选地，所述污水池和一级反应槽之间设有用于计量污水流量的流量计，使与流量计连接的控制器PLC可以准确计算出一级反应槽中碱液的投加量，保证沉淀反应的充分进行，并且通过流量计，实现投加的自动化管理，效率提高，安全可靠。

优选地，所述一级反应槽和二级反应槽中设置有加热装置及温度检测仪，其中，加热装置是为了提供所需化学反应的必要温度条件，而温度检测仪可以辅助控制器PLC对加热装置自动化控制，保证化学反应的进行，并且提高设备的自动化集成度。

由于污水池中的污水偏酸性，为了达到排水标准，一定要在整个处理流程中添加多个测试点，即在所述一级反应槽、中间池和清水池中设置有用于检测污水溶液pH值的检测计。特别指出的是一级反应槽，其中的检测计必须确保污水的pH值不会太低，以保证铜离子与碱液的反应，即产生氢氧化铜沉淀物。

优选地，所述二级反应槽中设置有用于检测污水溶液甲醛浓度的甲醛浓度检测仪，可以准确得知甲醛的投加量，并且辅助控制器PLC计算并控制甲醛的投加，使反应持续进行，保证铜离子的去除效果。

优选地，所述一级反应槽和二级反应槽中都设置有搅拌器，搅拌器对反应槽中的污水溶液进行充分搅拌，使得反应槽中的化学反应更加充分、更加快速，提高去除铜离子的效果。

优选地，所述絮凝剂及助凝剂为聚合氯化铝（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM）、三氯化铁（FeCl³）和硫酸亚铁（FeSO⁴）中的一种或多种组合，添加絮凝剂可以使沉淀物变成絮团，即沉淀物体积变得更大、重量越重，提高沉淀的效果，而助凝剂是为了提高絮凝的速度和质量，大大增加处理的效率。

优选地，所述金属物可以是铁块，也可以是铁粉（铁粉最佳）。众所周知，铁具有相当好的还原性，而铁粉比铁块增加比表面积，使污水溶液中的铜离子与其发生氧化还原反应更充分，效果达到最好。

优选地，用螺杆泵将污泥池中污泥传输到板框压滤机，由板框压滤机对污泥中的污水进行脱水，脱下来的污水再回流至污水池中，而污泥外送出去。

与现有技术相比，本发明的优势：加大对污水中铜离子的去除力度，使污水铜离子达到国家排放标准，进而消除铜离子随污水外排对周围环境的污染。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图1中，1为污水池，2为流量计，3为一级反应槽，4为一级反应器，5为一级沉淀池，6为二级反应槽，7为二级反应器，8为二级沉淀池，9为污泥池，10为过滤器，11为中间池，12为清水池。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。

图1中所示的是一种去除化学镀污水中铜离子的方法，该方法包括下列顺序的步骤：打开污水池的排水阀，将污水引入到一级反应槽后，关闭污水池的排水阀。在一级反应槽中加入适量的铁粉（铁粉的量要保证一级反应槽能充分进行氧化还原反应），并加热保持在70℃，使污水中的铜离子与铁发生氧化还原反应，并控制溶液的pH在9左右，使铜离子与碱反应形成氢氧化铜沉淀物；接着，打开一级反应槽的排水阀，将污水引入到一级反应器后，关闭一级反应槽的排水阀。向一级反应器中加入聚合氯化铝，并且搅拌均匀，使污水中的沉淀物在絮凝作用下，渐渐产生絮团。当絮团反应完成后，打开一级反应器的排水阀，将一级反应器中的污水引入一级沉淀池后，关闭一级反应器的排水阀。经过一级沉淀池沉淀（沉淀时间与污水容量有关，一般15分钟即可），沉淀物由于自身重力，渐渐沉入池底并排入与一级沉淀池相通的污泥池中。然后，进行第二次沉淀反应。打开一级沉淀池的排水阀，将一级沉淀池出水引入到二级反应槽后，关闭一级沉淀池的排水阀。向二级反应槽中加入甲醛，加热保持75℃并搅拌，与氢氧化铜反应生成氧化亚铜沉淀。待沉淀反应完成后，打开二级反应槽的排水阀，将二级反应槽中的污水引入到二级反应器后，关闭二级反应槽的排水阀。向二级反应器中加入聚合氯化铝，并且搅拌均匀，使污水中的沉淀物在絮凝作用下产生絮团；最后，打开二级反应器的排水阀，把污水送入到二级沉淀池中，沉淀15分钟，沉淀物排入与二级沉淀池相通的污泥池中。沉淀完成后，经过滤器过滤，依次送入中间池和清水池，进行后续的常规处理。

其中，用污水泵将污水池内的污水泵入一级反应槽内，在污水泵和一级反应槽之间设置用于对污水流量进行计量的流量计，流量计对污水流量进行计量，便于对污水加药的控制，并在一级反应槽中设置加热系统。一级反应槽的作用是将铁和碱加入到污水中反应，铁与污水中的铜离子发生反应，然后铜再和碱发生反应，形成含铜离子的沉淀物，从而去除污水中的混合物。

所述的一级反应器设置搅拌器，加入絮凝剂及助凝剂后，搅拌器对反应器中的混合物进行充分搅拌。

首先，采用絮凝剂对Cu(OH)2沉淀物进行絮凝，絮凝剂与Cu(OH)2沉淀物充分接触并产生吸附架桥等作用，使其产生絮体。其次，采用助凝剂对产生的絮体进行进一步的絮凝，达到助凝目的。助凝剂具有良好的絮凝作用，使产生的絮体变大并沉淀，从而达到彻底去除Cu2+的目的，上清液再经过后续设备处理。

所述的一级沉淀池使污水中的沉淀物在重力的作用下由排泥管排入污泥池，上清液逐渐上升至集水管排出，进入二级反应槽。一级沉淀池的上清液流入到二级反应槽中，向二级反应槽中加入甲醛溶液，在加热的条件下，甲醛与溶液中微溶的Cu(OH)2发生反应，产生更难溶的沉淀物。

所述的二级反应器与一级反应器作用相同。所述的二级沉淀池与一级沉淀池作用相同。

流经二级反应器的污水进入过滤器，所述的过滤器采用机械过滤器（过滤器主要是利用填料来降低水中浊度，节流去除水中悬浮物、有机物、胶质颗粒、微生物、氯嗅味及部分重金属离子，该设备在此主要起到保险作用，使处理后的水在此得到更好地净化，70%的悬浮物在此完成污泥和水的分离），经过机械过滤器过滤后的污水经过中间池进入清水池。其中，大部分水继续用于生产，多余部分被排出厂外，并实现无污染排放。

所述的一级反应槽、中间池和清水池内设置pH值检测装置。为了保证铜离子在碱性环境下很好的沉淀，需要对污水处理过程中的pH值进行自动调节。PLC控制器根据流量计及现场pH实时数据进行内部运算，然后调节加药装置加药剂量。根据铜离子反应原理，需要保证一级反应槽内的污水具备碱性环境，因此，PLC控制器根据一级反应槽中的pH检测值，通过变频器控制碱计量泵控制碱液的投加量，保证清水池的pH值在6—9之间进行变化。所述的二级反应槽内设置甲醛检测装置。为保证甲醛与Cu(OH)2能够快速反应，尽快产生沉淀，需要保证甲醛浓度在一定的范围内。因此，PLC控制器根据二级反应槽内的甲醛检测值，通过变频器控制甲醛的投加量，保证反应的持续进行。所述的一级反应槽和二级反应槽内设置温度探测器及加热系统。为了满足反应条件及加快反应速率，需要对反应槽中的温度进行自动调节。PLC控制器根据反应槽内的温度控制加热系统对污水进行加热。用螺杆泵将污泥池中的污泥传输到板框压滤机，由板框压滤机对污泥中的污水进行脱水，便于污泥外运，污水再回流至污水池。

实施例1

将本方法用于下列水质进行实验：Cu2+532mg/L。

本方法可将废水Cu2+降至0.4mg/L，去除率为99.9%；用一般化学沉淀法只能将Cu2+降至250 mg/L，去除率为53.2%。

实施例2

将本方法用于下列水质进行实验：Cu2+237mg/L。

本方法可将废水Cu2+降至0.3mg/L，去除率为99.8%；用一般化学沉淀法只能将Cu2+降至54 mg/L，去除率为77.2%。

通过实施例1和2，不难看出，通过本方法铜离子的去除效果明显好于其他方法。

以上仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

本发明的优点：加大对污水中铜离子的去除力度，使污水达到国家排放标准，进而消除铜离子随污水外排对周围环境的污染。

Claims (9)

1.一种去除化学镀污水中铜离子的方法，包括：顺序管路连接的污水池、一级反应槽、一级反应器、一级沉淀池、二级反应槽、二级反应器、二级沉淀池、中间池和清水池，其特征在于，依次执行以下步骤， 步骤1，将污水池中的污水溶液引入到一级反应槽，在一级反应槽中加入金属物，加热污水溶液至50—70℃并保持，使污水溶液中的铜离子与金属物发生氧化还原反应；同时，还向一级反应槽中加入碱液，以控制污水溶液的pH值在9—11，使铜离子与碱液反应，生成氢氧化铜沉淀； 步骤2，将上述步骤1的污水溶液从一级反应槽引入到一级反应器，向一级反应器中加入絮凝剂及助凝剂，均匀搅拌污水溶液，使污水溶液中的沉淀物在絮凝剂的作用下产生絮团； 步骤3，将上述一级反应器内的污水溶液从一级反应器引入到一级沉淀池，经过沉淀，使絮团沉淀至池底并排向污泥池； 步骤4，将上述一级沉淀池的出水污水溶液从一级沉淀池出水引入到二级反应槽，向二级反应槽中加入甲醛，加热污水溶液至70—80℃并保持；同时，均匀搅拌污水溶液，使甲醛与污水溶液中还剩下的氢氧化铜反应，生成氧化亚铜沉淀； 步骤5，将上述二级反应槽的污水从二级反应槽引入到二级反应器，向二级反应器中加入絮凝剂及助凝剂，均匀搅拌污水溶液，使污水溶液中的沉淀物在絮凝剂的作用下产生絮团； 步骤6，将上述二级反应器内的污水溶液从二级反应器引入到二级沉淀池，经过沉淀，使絮团沉淀至池底并排向污泥池；步骤7，将上述二级沉淀池的出水污水溶液通过过滤器引入到中间池，进行后续水处理。

2.根据权利要求1所述的一种去除化学镀污水中铜离子的方法，其特征在于：所述污水池和一级反应槽之间设有用于计量污水流量的流量计。

3.根据权利要求1所述的一种去除化学镀污水中铜离子的方法，其特征在于：所述一级反应槽和二级反应槽中设置有加热装置及温度检测仪。

4.根据权利要求1所述的一种去除化学镀污水中铜离子的方法，其特征在于：所述一级反应槽、中间池和清水池中设置有用于检测污水溶液pH值的检测计。

5.根据权利要求1所述的一种去除化学镀污水中铜离子的方法，其特征在于：所述二级反应槽中设置有用于检测污水溶液甲醛浓度的甲醛浓度检测仪。

6.根据权利要求1所述的一种去除化学镀污水中铜离子的方法，其特征在于：所述一级反应槽和二级反应槽中都设置有搅拌器。

7.根据权利要求1所述的一种去除化学镀污水中铜离子的方法，其特征在于：所述絮凝剂及助凝剂为聚合氯化铝（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM）、三氯化铁（FeCl₃） 和硫酸亚铁（FeSO₄）中的一种或多种组合。

8.根据权利要求1所述的一种去除化学镀污水中铜离子的方法，其特征在于：所述金属物为铁块或铁粉。

9.根据权利要求1所述的一种去除化学镀污水中铜离子的方法，其特征在于：将污泥池中污泥传输到板框压滤机，由板框压滤机对污泥中的污水进行脱水，污水再回流至污水池中。