CN105152343A - 一种处理工业含铜污水的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种处理工业含铜污水的装置，包括自上而下层叠设置的N个处理腔，处理腔包括4个壁板和1个具有网孔的底板，处理腔内壁上部设置有磷酸滴加头，处理腔顶部设有光照设备，处理腔壁上设有连通孔，连通孔上安装有连管，不同处理腔间通过连管连通；所述底板的下部设有闸门。本发明提供一种处理工业含铜污水的装置，具有成本低廉、污水处理效果出众，且适用于矿山开采环境等特点。
Description
技术领域
本发明涉及水、废水或污水的生物处理领域，特别是关于一种处理工业含铜污水的装置。
背景技术
铜的化合物以一价或二价状态存在。在天然水中，溶解的铜量随pH值的升高而降低。pH值6～8时，溶解度为50～500微克/升。pH值小于7时，以碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]的溶解度为最大；pH值大于7时，以氧化铜(CuO)的溶解度为最大，此时，溶解铜的形态以Cu2+，CuOH+为主；pH值升高至8时，则Cu(CO3)卆逐渐增多。水体中固体物质对铜的吸附，可使溶解铜减少，而某些络合配位体的存在，则可使溶解铜增多。世界各地天然水样品铜含量实测的结果是：淡水平均含铜3微克/升，海水平均含铜0.25微克/升。
铜锌矿的开采和冶炼、金属加工、机械制造、钢铁生产、塑料电镀铜化合物生产的废水中都含有铜，其中以铜锌矿的开采和冶炼、金属加工所排废水含铜量最高，每升废水含铜几十至几百毫克。这种废水排入水体，会影响水的质量。水中铜含量达0.01毫克/升时，对水体自净有明显的抑制作用；超过3.0毫克/升，会产生异味；超过15毫克/升，就无法饮用。若用含铜废水灌溉农田，铜在土壤和农作物中累积，会造成农作物特别是水稻和大麦生长不良，并会污染粮食籽粒。灌溉水中硫酸铜对水稻危害的临界浓度为0.6毫克/升。铜对水生生物的毒性很大，有人认为铜对鱼类毒性浓度始于0.002毫克/升，但一般认为水体含铜0.01毫克/升对鱼类是安全的。在一些小河中，曾发生铜污染引起水生生物的急性中毒事件；在海岸和港湾地区，曾发生铜污染引起牡蛎肉变绿的事件。
考虑到处理成本问题，现有的矿山污水处理多普遍采用自然净化处理的方法净化污水、降低污水中铜的含量。自然净化法的构筑物主要是尾矿库，具有稀释、沉淀、水解作用，是一种自然曝气氧化塘，能够氧化降解废水中的各种有机物，但其氧化降解效果差，处理后的污水难以达到国家规定的标准。
矿山开采过程中，为避免发生矿山坍塌事故，必须将矿坑中的污水及时排出；但传统污水处理装置的污水输入量值受限，不具备短时输入大量污水的能力；为确保矿坑中的污水能够实时排出，不受限于污水处理装置的污水输入量值，矿山的污水处理装置旁，还需要额外建造一个专门的污水储蓄池，用以保证污水的排出稳定可靠，但这一做法，无疑大大增加了污水处理的成本。
目前现有的污水处理方法，难以兼顾成本与效果，亟待研发一种成本低廉、污水处理效果出众，且适用于矿山开采环境的含铜污水处理装置。
发明内容
有鉴于此，本发明为解决上述技术问题，提供一种处理工业含铜污水的装置，具有成本低廉、污水处理效果出众，且适用于矿山开采环境等特点。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种处理工业含铜污水的装置，包括自上而下层叠设置的N个处理腔，处理腔包括4个壁板和1个具有网孔的底板，处理腔内壁上部设置有磷酸滴加头，处理腔顶部设有光照设备，处理腔壁上设有连通孔，连通孔上安装有连管，不同处理腔间通过连管连通；所述底板的下部设有闸门；所述N个处理腔自上而下依次是第一处理腔、第二处理腔、依此类推直至第N-1处理腔和第N处理腔，第一处理腔顶部设有与其壁一体成型的顶板，顶板上设有用于输入污水的开窗和顶连通孔，第一处理腔底板为网板，网板上设有孔径为800-1500纳米的膜，除第一处理腔外的所有处理腔顶部均为完全留空敞开，第N-1处理腔的壁板上端与第N-2处理腔的壁板下端连接；所述连通孔固定有连通短管，所述连管的两端部分别通过法兰与连通短管连接，法兰与连通短管、连管通过螺纹密封连接；处理腔内壁的下部设有PH传感器；第一处理腔与第二处理腔通过连管一连接，连管一的两端分别与第一处理腔的连通孔、第二处理腔的连通孔连接；依此类推，第N-2处理腔与第N-1处理腔通过连管N-2连接，连管N-2的两端分别与第N-2处理腔的连通孔、第N-1处理腔的连通孔连接；第N-1处理腔与第一处理腔通过连管N-1连接，连管N-1的两端分别与第N-1处理腔的连通孔、第一处理腔的顶连通孔连接，连管N-1中连接有水泵，所述第N-1处理腔连通孔上方设有距离传感器，所述距离传感器被包裹于透明玻璃内，距离传感器与水泵电讯连接；第一处理腔的上方设有电源系统，电源系统包括电池、容纳电池的电池仓和与电池连通的开关控制电路，所述N个处理腔的壁板设有留空的走线空间，走线空间内布置有用于连通磷酸滴加头、光照设备和电源系统的电线；电源系统还与外置的电子计时器相连通，开关控制电路导通时，磷酸滴加头、光照设备和电子计时器同时导通电流；所述磷酸滴加头与磷酸管道接通，磷酸滴加头并通过磷酸管道与磷酸存储盒连通，磷酸存储盒设置在电源系统旁；磷酸滴加头设有开关阀，所述开关阀和PH传感器均与电源系统联通；所述处理腔内植入有细叶满江红；所述处理工业含铜污水的装置的使用方法，包括
步骤一，在上述装置的各个处理腔内植入适量细叶满江红，使用H3PO4滴定，直至水体环境的PH值处于6.0-6.2；
步骤二，将待处理污水由上述开窗引入第一处理腔内；
步骤三，将开关控制电路导通，各个处理腔内的PH传感器检测污水中的PH值，通过控制磷酸滴加头内的开关阀来控制H3PO4的实时添加，时刻保持水体环境的PH值处于6.0-6.2；与此同时，光照设备发出的光照射在处理腔中的细叶满江红上，该光的强度为1600Lx-2200Lx、波长为400nm--446nm；
步骤四，利用电子计时器计时，上述光照持续12-18小时后，开启闸门，污水进入下一处理腔，然后重复步骤二和步骤三，直至第N个处理腔；
步骤五，将由第N处理腔流出的经过处理的污水排放至蓄水池，待检测合格后再排放。
所述光照设备为LED灯；所述LED灯发出强度是1600Lx-2200Lx、波长是400nm--446nm的光；所述N为大于或等于4的自然数。
本发明相较于现有技术的有益效果是：
本发明的装置的处理腔内植入有细叶满江红，利用磷酸滴加头与PH传感器实时向处理腔内的污水中滴入H3PO4，利用光照设备向处理腔内的污水添加光照，使得处理腔中的细叶满江红处在光照、略酸的环境下,利用上述环境下的细叶满江红对矿山开采过程中产生的污水进行处理，有效降低污水中铜离子的浓度，达到净化污水的效果。
发明人发现，在略酸环境下，对细叶满江红生活的水体添加光照强度为1600Lx-2200Lx的波长为400nm--446nm的光照，可以使得细叶满江红细胞膜上Cu离子的氨基酸受体活性增强，通过氨基酸受体通道的Cu离子吸收效率增加数十倍，从而对含铜污水的处理效果显著。
本装置还通过多个连管将多个处理腔连通，当污水大量输入时，能够将第一处理腔内的过量污水输送到第二处理腔，在第二处理腔内发生污水溢满的情况下，将过量污水输送到第三处理腔内，通过合理利用多个处理腔的空间，大大提升本污水处理装置在矿山开采业的实用性，能够有效解决矿山开采中常发生的短时爆炸性增长的污水量。为确保污水得到充分的净化，本处理装置需设置至少四个处理腔，且第N处理腔完全封闭，不与其余处理腔连通；第N-1处理腔与第一处理腔连通，当污水过量而通过连管进入第二处理腔时，启动应急污水处理方案，待爆炸性输入的污水输入结束后，水泵启动并将第N-1处理腔中的污水缓慢有序地抽回第一处理腔，流至第N-1处理腔中的污水重新由第一处理腔内，再进行一次完整的N个处理腔的N级处理，保证污水中的铜离子浓度低于国家标准。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明的处理工业含铜污水的装置的剖面图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本发明作进一步详细描述。
请参照图1，本发明实施例包括：
一种处理工业含铜污水的装置，包括自上而下层叠设置的4个处理腔，处理腔包括4个壁板和1个具有网孔的底板6，4个处理腔自上而下依次是第一处理腔1、第二处理腔2、第三处理腔3和第四处理腔4，处理腔内壁上部设置有磷酸滴加头51，处理腔顶部设有光照设备52，处理腔壁上设有连通孔84，连通孔84上安装有连管，不同处理腔间通过连管连通；底板的下部设有闸门；前述4个处理腔自上而下依次是第一处理腔1、第二处理腔2、第三处理腔3和第四处理腔4，第一处理腔1顶部设有与其壁一体成型的顶板，顶板上设有用于输入污水的开窗11和顶连通孔12，第一处理腔1底板为网板6，网板6上设有孔径为800-1500纳米的膜7，除第一处理腔外的所有处理腔顶部均为完全留空敞开，第二处理腔2的壁板上端与第一处理腔1的壁板下端连接，第三处理腔3的壁板上端与第二处理腔2的壁板下端连接，第四处理腔4的壁板上端与第三处理腔3的壁板下端连接；连通孔84固定有连通短管85，连管的两端部分别通过法兰86与连通短管85连接，法兰86与连通短管85、连管通过螺纹密封连接；处理腔内壁的下部设有PH传感器56；第一处理腔1与第二处理腔2通过连管一81连接，连管一81的两端分别与第一处理腔1的连通孔84、第二处理腔2的连通孔84连接；第二处理腔2与第三处理腔3通过连管二82连接，连管二82的两端分别与第二处理腔2的连通孔84、第三处理腔3的连通孔84连接；第三处理腔3与第一处理腔1通过连管三83连接，连管三83的两端分别与第三处理腔3的连通孔84、第一处理腔1的顶连通孔84连接，连管三83中连接有水泵9，第三处理腔3的连通孔84上方设有距离传感器91，距离传感器91被包裹于透明玻璃内，距离传感器91与水泵9电讯连接；第一处理腔1的上方设有电源系统54，电源系统54包括电池、容纳电池的电池仓和与电池连通的开关控制电路，前述4个处理腔的壁板设有留空的走线空间，走线空间内布置有用于连通磷酸滴加头51、光照设备52和电源系统54的电线；电源系统54还与外置的电子计时器相连通，开关控制电路导通时，磷酸滴加头51、光照设备52和电子计时器同时导通电流；磷酸滴加头51与磷酸管道55接通，磷酸滴加头51并通过磷酸管道55与磷酸存储盒53连通，磷酸存储盒53设置在电源系统54旁；磷酸滴加头51设有开关阀57，开关阀57和PH传感器56均与电源系统联通；所述处理腔内植入有细叶满江红；处理工业含铜污水的装置的使用方法，包括
步骤一，在上述装置的各个处理腔内植入适量细叶满江红，使用H3PO4滴定，直至水体环境的PH值处于6.0-6.2；
步骤二，将待处理污水由上述开窗引入第一处理腔内；
步骤三，将开关控制电路导通，各个处理腔内的PH传感器检测污水中的PH值，通过控制磷酸滴加头内的开关阀来控制H3PO4的实时添加，时刻保持水体环境的PH值处于6.0-6.2；与此同时，光照设备发出的光照射在处理腔中的细叶满江红上，该光的强度为1600Lx-2200Lx、波长为400nm--446nm；
步骤四，利用电子计时器计时，上述光照持续12-18小时后，开启闸门，污水进入下一处理腔，然后重复步骤二和步骤三，直至第N个处理腔；
步骤五，将由第N处理腔流出的经过处理的污水排放至蓄水池，待检测合格后再排放。
光照设备52为LED灯，LED灯发出强度是1600Lx-2200Lx、波长是400nm--446nm的光。
本发明的装置的处理腔内植入有细叶满江红，利用磷酸滴加头与PH传感器实时向处理腔内的污水中滴入H3PO4，利用光照设备向处理腔内的污水添加光照，使得处理腔中的细叶满江红处在光照、略酸的环境下,利用上述环境下的细叶满江红对矿山开采过程中产生的污水进行处理，有效降低污水中铜离子的浓度，达到净化污水的效果。
发明人发现，在略酸环境下，对细叶满江红生活的水体添加光照强度为1600Lx-2200Lx的波长为400nm--446nm的光照，可以使得细叶满江红细胞膜上Cu离子的氨基酸受体活性增强，通过氨基酸受体通道的Cu离子吸收效率增加数十倍，从而对含铜污水的处理效果显著。
本装置还通过多个连管将多个处理腔连通，当污水大量输入时，能够将第一处理腔内的过量污水输送到第二处理腔，在第二处理腔内发生污水溢满的情况下，将过量污水输送到第三处理腔内，通过合理利用多个处理腔的空间，大大提升本污水处理装置在矿山开采业的实用性，能够有效解决矿山开采中常发生的短时爆炸性增长的污水量。为确保污水得到充分的净化，本处理装置需设置至少四个处理腔，且第N处理腔完全封闭，不与其余处理腔连通；第N-1处理腔与第一处理腔连通，当污水过量而通过连管进入第二处理腔时，启动应急污水处理方案，待爆炸性输入的污水输入结束后，水泵启动并将第N-1处理腔中的污水缓慢有序地抽回第一处理腔，流至第N-1处理腔中的污水重新由第一处理腔内，再进行一次完整的N个处理腔的N级处理，保证污水中的铜离子浓度低于国家标准。
效果检测：
选取四个处理腔，按照处理顺序记做第一处理腔、第二处理腔、第三处理腔和第四处理腔，然后将各处理腔处理前后的污水取样进行铜离子的含量测定，获取数据制备表格如下表1：
表1：（单位：mg/L）
| 第一处理腔 | 第二处理腔 | 第三处理腔 | 第四处理腔 | |
| 处理前 | 28.12 | 10.34 | 4.78 | 1.34 |
| 处理后 | 10.43 | 4.35 | 1.35 | 0.21 |
根据检测结果发现，经过四级处理的污水铜含量为0.21mg/L，根据《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的标准，污水中铜含量的一级排放标准为0.5mg／L，本发明装置四级处理后的污水铜含量符合该标准。
最后应当说明的是，以上实施例说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (4)
1.一种处理工业含铜污水的装置，其特征在于，包括自上而下层叠设置的N个处理腔，处理腔包括4个壁板和1个具有网孔的底板（6），处理腔内壁上部设置有磷酸滴加头（51），处理腔顶部设有光照设备（52），处理腔壁上设有连通孔（84），连通孔（84）上安装有连管，不同处理腔间通过连管连通；所述底板的下部设有闸门；所述N个处理腔自上而下依次是第一处理腔（1）、第二处理腔（2）、依此类推直至第N-1处理腔和第N处理腔，第一处理腔（1）顶部设有与其壁一体成型的顶板，顶板上设有用于输入污水的开窗（11）和顶连通孔（12），第一处理腔（1）底板为网板（6），网板（6）上设有孔径为800-1500纳米的膜（7），除第一处理腔外的所有处理腔顶部均为完全留空敞开，第二处理腔（2）的壁板上端与第一处理腔（1）的壁板下端连接，第N-1处理腔的壁板上端与第N-2处理腔的壁板下端连接；所述连通孔（84）固定有连通短管（85），所述连管的两端部分别通过法兰（86）与连通短管（85）连接，法兰（86）与连通短管（85）、连管通过螺纹密封连接；处理腔内壁的下部设有PH传感器（56）；第一处理腔（1）与第二处理腔（2）通过连管一（81）连接，连管一（81）的两端分别与第一处理腔（1）的连通孔（84）、第二处理腔（2）的连通孔（84）连接；依此类推，第N-2处理腔与第N-1处理腔通过连管N-2连接，连管N-2的两端分别与第N-2处理腔的连通孔（84）、第N-1处理腔的连通孔（84）连接；第N-1处理腔与第一处理腔（1）通过连管N-1连接，连管N-1的两端分别与第N-1处理腔的连通孔（84）、第一处理腔（1）的顶连通孔（84）连接，连管N-1中连接有水泵（9），所述第N-1处理腔连通孔上方设有距离传感器（91），所述距离传感器（91）被包裹于透明玻璃内，距离传感器（91）与水泵（9）电讯连接；所述第一处理腔（1）的上方设有电源系统（54），电源系统（54）包括电池、容纳电池的电池仓和与电池连通的开关控制电路，所述N个处理腔的壁板设有留空的走线空间，走线空间内布置有用于连通磷酸滴加头（51）、光照设备（52）和电源系统（54）的电线；电源系统（54）还与外置的电子计时器相连通，开关控制电路导通时，磷酸滴加头（51）、光照设备（52）和电子计时器同时导通电流；所述磷酸滴加头（51）与磷酸管道（55）接通，磷酸滴加头（51）并通过磷酸管道（55）与磷酸存储盒（53）连通，磷酸存储盒（53）设置在电源系统（54）旁；磷酸滴加头（51）设有开关阀（57），所述开关阀（57）和PH传感器（56）均与电源系统联通；所述处理腔内植入有细叶满江红。
2.根据权利要求1所述的处理工业含铜污水的装置，其特征在于，所述光照设备（51）为LED灯。
3.根据权利要求2所述的处理工业含铜污水的装置，其特征在于，所述LED灯发出强度是1600lx-2200lx、波长是400nm--446nm的光。
4.根据权利要求1所述的处理工业含铜污水的装置，其特征在于，所述N为大于或等于4的自然数。
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