CN104556510B - 含铜废水回收处理系统及含铜废水回收处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种含铜废水回收处理系统及含铜废水回收处理方法。一种含铜废水回收处理系统，包括：双氧水储存装置，用于储存双氧水；紫外辐照装置，与所述双氧水储存装置连通，用于对收集的含铜废水及双氧水储存装置输送的双氧水的混合物进行紫外辐照处理制备预处理液；酸碱调节装置，与所述紫外辐照装置连通，用于调节所述预处理液的pH值为7～10得到碱性废水；无机陶瓷膜过滤装置，与所述酸碱调节装置连通，用于对所述碱性废水进行过滤得到浓液及可以进行排放的清液；及酸化装置，与所述无机陶瓷膜过滤装置连通，用于调节所述浓液的pH值为3～4得到含铜的回收液。上述含铜废水回收处理系统可以降低污染物排放。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理领域，尤其涉及一种含铜废水回收处理系统及含铜废水回收处理方法。
背景技术
电镀铜是PCB(PrintedCircuitBoard)制造工艺中必不可少的一项工艺技术，在电镀过程中不可避免的要产生大量含重金属铜的废水，废水中重金属铜离子属于一种高度污染物。在PCB电镀过程中为了镀层平整等目的往往要添加各种电镀添加剂，同时，为了PCB电镀过程中的过孔电镀等，也往往要使用各种特殊的电镀添加剂。电镀添加剂一般会含有有毒有害的有机物，如何对这些废水中所含的有毒有害有机物进行有效降解并达标排放，属于工业难题。
电镀企业对电镀过程中产生的含铜及有机污染物的废水多半采用委外的方式进行处理，或者工厂进行预处理，预处理后再汇集至附近的电镀污水处理站进行集中处理。委外处理属于污染物的转移过程，同时委外处理需要向被委托企业支付额外的处理费用。预处理后在污水站集中处理时也要收取额外的污水处理费。
传统的含铜电镀废水处理方式采用在废水中加入生石灰调节pH值至碱性，形成含铜的沉淀，然后再将污水加入PAC、PAM等絮凝剂、混凝剂后排入沉淀池中进行沉淀分离。上层清液再进行其它处理以去除有机污染物，下层污泥排出后进行压滤，压滤后的干污泥再委托专门的企业进行污泥处理。在以上过程中，絮凝沉淀过程中产生的污泥含有具有经济价值的重金属铜，而污泥进行后续掩埋处理等成本很高。
发明内容
基于此，有必要提供一种可以降低污染物排放的含铜废水回收处理系统及含铜废水回收处理方法。
一种含铜废水回收处理系统，包括：
双氧水储存装置，用于储存双氧水；
紫外辐照装置，与所述双氧水储存装置连通，用于对收集的含铜废水及双氧水储存装置输送的双氧水的混合物进行紫外辐照处理制备预处理液；
酸碱调节装置，与所述紫外辐照装置连通，用于调节所述预处理液的pH值为7～10得到碱性废水；
无机陶瓷膜过滤装置，与所述酸碱调节装置连通，用于对所述碱性废水进行过滤得到浓液及可以进行排放的清液；及酸化装置，与所述无机陶瓷膜过滤装置连通，用于调节所述浓液的pH值为3～4得到含铜的回收液。
在一个实施例中，还包括废水收集装置及第一污水泵，所述废水收集装置通过所述第一污水泵与所述紫外辐照装置连通。
在一个实施例中，所述紫外辐照装置包括污水池，紫外辐照器及搅拌器，所述双氧水储存装置与所述污水池连通，所述污水池用于收容含铜废水及双氧水储存装置输送的双氧水的混合物，所述搅拌器设置于所述污水池且用于对所述混合物进行搅拌，所述紫外辐照器至少部分插设于所述污水池中。
在一个实施例中，所述无机陶瓷膜过滤装置使用的无机陶瓷膜为氧化铝无机陶瓷膜或二氧化钛无机陶瓷膜。
在一个实施例中，所述无机陶瓷膜的孔径为5～10μm。
一种含铜废水回收处理方法，包括以下步骤：
向含铜废水中加入双氧水并进行紫外光辐照得到预处理液；
调节所述预处理液的pH值为7～10得到碱性废水；
使用无机陶瓷膜过滤装置对所述碱性废水进行过滤得到清液及浓液；
调节所述浓液的pH值为3～4得到含铜的回收液。
在一个实施例中，在向含铜废水中加入双氧水并进行紫外光辐照得到预处理液的步骤之前还包括步骤：检测所述含铜废水的CODCr值，每升废水中需要加入的双氧水的体积为V，其中，W为双氧水的质量百分比浓度，ρ为双氧水的密度，n是系数，n＝1～2。
在一个实施例中，所述紫外光辐照的功率为500W/m3～1000W/m3，紫外辐照的时间为2小时～4小时。
在一个实施例中，所述无机陶瓷膜过滤装置使用的无机陶瓷膜为孔径为氧化铝膜或二氧化钛膜。
在一个实施例中，使用硫酸调节所述浓液的pH值为3～4。
上述含铜废水回收处理系统利用现有的设备进行改装，可以实现废水的处理，在无机陶瓷膜装置过滤前利用紫外辐照装置对含铜废水进行讲解处理，清水储存装置储存的清液可以直接排放，酸化装置处理后得到硫酸铜，可以直接作为电镀过程再利用或者作为其它化工原料使用，处理废水后无有毒有害固体废弃物产生，降低了污染物的排放；上述含铜废水的回收处理方法，通过UV辐照处理下的H2O2和废水中重金属离子催化氧化实现了PCB电镀工业含铜废水的直接达标排放与重金属铜回收同时进行；由于可以直接回收重金属铜，所以没有有毒有害的固体废弃物产生，可以降低污染物排放，降低二次污染及相关的处理费用，节约了废水处理成本。
附图说明
图1为一实施方式的含铜废水回收处理系统结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
请参阅图1，一实施方式的含铜废水回收处理系统10，包括废水收集装置110、双氧水储存装置120、紫外辐照装置130、酸碱调节装置140、无机陶瓷膜过滤装置150、清水储存装置160及酸化装置170。
废水收集装置110用于收集含铜废水。废水收集装置110包括废水收集池及通过管道与废水收集池连通的第一污水泵115。
双氧水储存装置120用于储存双氧水。双氧水储存装置120包括依次连通的双氧水储存池、自动加药器及第一计量泵125。
紫外辐照装置130包括污水池、紫外辐照器及第一搅拌器。污水池通过管道与第一污水泵连通，从而第一污水泵可以通过管道将废水收集池中的废水输送至废水池。第一计量泵125通过管道与污水池连通，从而双氧水储存池中的双氧水通过自动加药器及第一计量泵125加入污水池中，污水池用于收容含铜废水及双氧水储存装置输送的双氧水的混合物。第一搅拌器设置于污水池且用于对含铜废水及双氧水的混合物进行搅拌。紫外辐照器包括紫外灯、灯套及驱动器。驱动器与紫外灯电连接，用于驱动紫外灯。紫外灯收容于灯套内，从而可以将灯套插设于污水池中对混合物进行紫外辐照处理。优选的，紫外辐照器有多个，多个紫外辐照器分布于污水池中。
酸碱调节装置140包括调节池142、碱液储存槽144、碱液自动加药器、第二计量泵146、第一pH计及第三污水泵148。调节池通过管道及第二污水泵135与污水池连通，用于收容污水池处理后的混合物。碱液储存槽用于储存碱液。碱液储存槽与碱液自动加药器通过管道连通，碱液自动加药器通过第二计量泵与调节池连通。第一pH计设于调节池，第二计量泵与第一pH计连通，从而可以根据pH值实现自动加药。
无机陶瓷膜过滤装置150用于对所述碱性废水进行过滤得到浓液及可以进行排放的清液。无机陶瓷膜过滤装置150通过第三污水泵148与调节池142连通，用于对经过调节池调节pH值的污水进行过滤。优选的，无机陶瓷膜过滤装置150使用的无机陶瓷膜为氧化铝无机陶瓷膜或二氧化钛无机陶瓷膜。无机陶瓷膜的孔径为5～10μm。
清水储存装置160与无机陶瓷膜过滤装置150连通，用于储存经过过无机陶瓷膜过滤装置150过滤得到的清液。可以理解，清水储存装置160可以省略，此时直接将清液进行排放即可。
酸化装置170包括酸化池172、污泥泵174、酸液储存槽176、酸液自动加药器、第三计量泵178、第二pH计及第二搅拌器。酸化池172通过污泥泵174与无机陶瓷膜过滤装置150连通，并储存经过无机陶瓷膜过滤装置150过滤得到的浓液。酸液储存槽176用于储存酸液，具体在本实施方式中，用于储存硫酸。酸液储存槽176与酸液自动加药器及第三计量泵依次连接，从而可以向酸化池172中自动加入酸液得到含铜的回收液。第三计量泵同时与第二pH计连通，第二pH计设于酸化池172中，从而根据酸化池中的pH值实现自动加药。第二搅拌器设于酸化池172，可以对酸化池中的浓液及加入的硫酸进行搅拌。
上述含铜废水回收处理系统10利用现有的设备进行改装，可以实现废水的处理，在无机陶瓷膜装置过滤前利用紫外辐照装置对含铜废水进行讲解处理，清水储存装置160储存的清液可以直接排放，酸化装置处理后得到硫酸铜，可以直接作为电镀过程再利用或者作为其它化工原料使用，处理废水后无有毒有害固体废弃物产生，降低了污染物的排放。
一实施方式的含铜废水的处理方法，包括以下步骤：
步骤S1、检测含铜废水的CODCr值。
具体在本实施方式中，使用含铜废水回收处理系统10的废水收集池收集含铜废水后，再进行检测，这样使得整个废水收集池中废水混合均匀后测定，测定较为准确。
优选的，收集到一定体积后按照《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法(GB11914-89)》所定义的方法测定CODCr值，确定溶液中有机污染的含量情况，为下一步处理提供数据。
步骤S2、向含铜废水中加入双氧水并进行紫外光辐照得到预处理液。
加入的双氧水按照每一个双氧水释放一个氧原子，每一个氧原子对应相同重量的废水CODCr值，按照计算，使上述双氧水释放的氧原子重量与废水CODCr值相等。按照上述计算值的100％～200％投加H2O2，优选值是150％。
每升废水中需要加入的双氧水的体积为V，其中，W为双氧水的质量百分比浓度，ρ为双氧水的密度，n是系数，n＝1～2。ρ的单位与CODCr值的单位一致，n是加入双氧水理论值的倍数，V的单位为mL/L，也就是每升废水中需要加入的双氧水的体积。
优选的，紫外光辐照的功率为500W/m3～1000W/m3，紫外辐照的时间为2小时～4小时。
优选的，在搅拌的情况下进行紫外辐照处理。
优选的，通过自动加药泵和第一计量泵向含铜废水中自动加药。
该步骤中，废水中含的Cu2+作为氧化过程中催化剂。
步骤S3、调节预处理液的pH值为7～10得到碱性废水。
优选的，调节预处理液的pH值为8～9。
优选的，向预处理液中加入碱液进行pH值调节。进一步的，加入的碱液为氢氧化钠浓液或氢氧化钾溶液，当然也可以根据需要选用其他碱性溶液，碱性溶液的浓度根据需要确定即可。
该步骤中，加入调节调节预处理液的pH值为7～10后生成沉淀。
步骤S4、使用无机陶瓷膜过滤装置对所述碱性废水进行过滤得到清液及浓液。
优选的，无机陶瓷膜过滤装置使用的无机陶瓷膜为氧化铝无机陶瓷膜或二氧化钛无机陶瓷膜。无机陶瓷膜的孔径为5～10μm。
处理后的清液中，重金属离子Cu2+以及CODCr值可以同时达到《电镀污染物排放标准(GB21900-2008)》规定的Cu2+不高于0.3mg/l，CODCr值不高于50mg/l的排放标准，可以直接排放。
步骤S5、调节浓液的pH值为3～4得到含铜的回收液。
优选的，使用硫酸进行调节。进一步优选的，使用浓硫酸进行调节。
上述含铜废水的回收处理方法，通过UV辐照处理下的H2O2和废水中重金属离子催化氧化实现了PCB电镀工业含铜废水的直接达标排放与重金属铜回收同时进行；由于可以直接回收重金属铜，所以没有有毒有害的固体废弃物产生，可以降低污染物排放，降低二次污染及相关的处理费用，节约了废水处理成本。
以下结合具体实施例进行说明。
实施例1
在本实施例中，废水收集池的体积14m3，UV辐照装置的污水池体积也是14m3，选用100W的UV灯100盏分别安装在相应灯套内，然后竖直插入污水池中的污水中。酸化池的体积是2.5m3。先在废水收集池中进行采样分析，得到废水中Cu2+的含量(工厂直接测出来的是CuSO4·5H2O的含量，经过换算后得到Cu2+的含量)是：12.4g/l。按照《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法(GB11914-89)》所述方法测定CODCr值为254mg/l。将上述废水泵入UV辐照装置后，加入34升(这个要按照体积计算，没有按照重量计算液体的)质量浓度为30％的双氧水，开动搅拌器及UV灯，辐照3h。
经过上述UV辐照后，废水排入调节池加入碱液，碱液为氢氧化钠溶液，本实施案例pH＝8.8。调节结束后，将污水抽入无机陶瓷膜过滤装置进行过滤。过滤后的清水直接排放到清水池，在清水池中分别按照《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法(GB11914-89)》所述方法测定CODCr值以及Cu2+含量，采用pH计测量清水池中废水的pH值。无机陶瓷膜过滤后的污泥排入酸化池中，加入质量浓度为98％的硫酸，调节pH值为3.2，得到硫酸铜。
经过处理后，废水中Cu2+含量为0.11mg/l，CODCr值23.5mg/l符合《电镀污染物排放标准(GB21900-2008)》表3规定的Cu2+不高于0.3mg/l，CODCr值不高于50mg/l的排放标准，清水的pH值是8.8，也符合表3规定的废水pH值6-9之间的排放要求。酸化池中硫酸铜经过实际回收计算，是1.2吨。
实施例2
在本实施例中，废水收集池的体积32m3，UV辐照装置的污水池体积也是32m3，选用100W的UV灯200盏分别安装在相应灯套内，然后竖直插入污水池中的污水中。酸化池的体积是5m3。先在废水收集池中进行采样分析，得到废水中Cu2+的含量(工厂直接测出来的是CuSO4·5H2O的含量，经过换算后得到Cu2+的含量)是47.7g/l。按照《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法(GB11914-89)》所述方法测定CODCr值为276mg/l。将上述废水泵入UV辐照系统后，加入67.6升质量浓度为30％的双氧水，开动搅拌器及UV灯，辐照3h。
经过上述UV辐照后，废水排入pH值调节池加入碱液，碱液为氢氧化钠溶液，调节pH值为8.5。调节结束后，将污水抽入无机陶瓷膜过滤装置进行过滤。过滤后的清水直接排放到清水池，在清水池中分别按照《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法(GB11914-89)》所述方法测定CODCr值以及Cu2+含量，采用pH计测量清水池中废水的pH值。无机陶瓷膜过滤后的污泥排入酸化池中，加入质量浓度为98％的硫酸，调节pH值为3.6，得到硫酸铜。
经过镀铜废水中铜离子回用及废水达标排放的方法处理后废水中主要污染物的检测结果经过处理后，废水中Cu2+含量为0.09mg/l，CODCr值31.7mg/l符合《电镀污染物排放标准(GB21900-2008)》表3规定的Cu2+不高于0.3mg/l，CODCr值不高于50mg/l的排放标准，清水pH值是8.5，也符合表3规定的废水pH值6-9之间的排放要求。经过测定酸化池中硫酸铜的含量，回收硫酸铜6.3t。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本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。
Claims (10)
1.一种含铜废水回收处理系统，其特征在于，包括：
双氧水储存装置，用于储存双氧水；
紫外辐照装置，与所述双氧水储存装置连通，用于对收集的含铜废水及双氧水储存装置输送的双氧水的混合物进行紫外辐照处理制备预处理液；
酸碱调节装置，与所述紫外辐照装置连通，用于调节所述预处理液的pH值为7～10得到碱性废水；
无机陶瓷膜过滤装置，与所述酸碱调节装置连通，用于对所述碱性废水进行过滤得到浓液及可以进行排放的清液；及
酸化装置，与所述无机陶瓷膜过滤装置连通，用于调节所述浓液的pH值为3～4得到含铜的回收液。
2.根据权利要求1所述的含铜废水回收处理系统，其特征在于，还包括废水收集装置及第一污水泵，所述废水收集装置通过所述第一污水泵与所述紫外辐照装置连通。
3.根据权利要求1所述的含铜废水回收处理系统，其特征在于，所述紫外辐照装置包括污水池，紫外辐照器及搅拌器，所述双氧水储存装置与所述污水池连通，所述污水池用于收容含铜废水及双氧水储存装置输送的双氧水的混合物，所述搅拌器设置于所述污水池且用于对所述混合物进行搅拌，所述紫外辐照器至少部分插设于所述污水池中。
4.根据权利要求1所述的含铜废水回收处理系统，其特征在于，所述无机陶瓷膜过滤装置使用的无机陶瓷膜为氧化铝无机陶瓷膜或二氧化钛无机陶瓷膜。
5.根据权利要求1所述的含铜废水回收处理系统，其特征在于，所述无机陶瓷膜的孔径为5～10μm。
6.一种含铜废水回收处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
向含铜废水中加入双氧水并进行紫外光辐照得到预处理液；
调节所述预处理液的pH值为7～10得到碱性废水；
使用无机陶瓷膜过滤装置对所述碱性废水进行过滤得到清液及浓液；
调节所述浓液的pH值为3～4得到含铜的回收液。
7.根据权利要求6所述的含铜废水回收处理方法，其特征在于，在向含铜废水中加入双氧水并进行紫外光辐照得到预处理液的步骤之前还包括步骤：检测所述含铜废水的CODCr值，每升废水中需要加入的双氧水的体积为V，其中，W为双氧水的质量百分比浓度，ρ为双氧水的密度，n是系数，n＝1～2，ρ的单位与CODCr值的单位一致，n是加入双氧水理论值的倍数，V的单位为mL/L，也就是每升废水中需要加入的双氧水的体积。
8.根据权利要求6所述的含铜废水回收处理方法，其特征在于，所述紫外光辐照的功率为500W/m3～1000W/m3，紫外辐照的时间为2小时～4小时。
9.根据权利要求6所述的含铜废水回收处理方法，其特征在于，所述无机陶瓷膜过滤装置使用的无机陶瓷膜为孔径为5～10μm的氧化铝无机陶瓷膜或二氧化钛无机陶瓷膜。
10.根据权利要求6所述的含铜废水回收处理方法，其特征在于，使用硫酸调节所述浓液的pH值为3～4。
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