CN211712804U - 一种处理铜加工废水并富集铜离子的污水处理池 - Google Patents

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陆和炜
赵欢
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Abstract

本实用新型公开了一种处理铜加工废水并富集铜离子的污水处理池,包括含铜废水预处理装置和废水深度处理装置,所述含铜废水预处理装置包括依次相连通的格栅井、收集池、一级反应池、一级沉淀池、二级反应池、二级沉淀池,所述废水深度处理装置包括依次相连通的中间水池、pH回调池、气浮池和砂滤池。本实用新型采用多级沉淀去除含铜废水中的重金属离子,以提高处理效果,气浮池、砂滤池作末端出水保障设施,使出水澄清。

Description

一种处理铜加工废水并富集铜离子的污水处理池
技术领域
本实用新型涉及污水处理技术领域,具体属于铜加工废水处理技术。
背景技术
目前铜生产加工行业中紫铜管生产过程中存在酸洗环节,酸洗就是利用酸溶液与附着铜金属表面的氧化物发生化学反应,达到去除表面氧化物的过程。铜管在酸洗槽液中浸洗之后用清水冲洗。硫酸残液和冲洗废水等含铜废水没有经过处理直接排放河域,造成土壤、水体等环境的污染。如何处理含铜废水,达到排放标准是目前环保关注的焦点。
同时,含铜废水处理过程中形成的含铜污泥(危险废物),一般经过压滤机压滤使含水率达到一定程度时,形成泥饼外运直接焚烧处理。但含铜污泥中氢氧化铜极不稳定,放置室外,不及时处理,易导致铜离子溶出污染土壤或地下水环境,为危险废物,且在金属资源又极度稀缺的情况下,若能在冶炼技术回收含铜污泥中前富集稳定的含铜污泥,既能保护环境,降低对环境的危害,又降低了金属资源的持续消耗。
实用新型内容
针对含铜废水的特点,本实用新型所要解决的技术问题就是提供一种处理铜加工废水并富集铜离子的污水处理池,高效处理含铜废水,降低排水中的铜离子含量,富集铜离子为后续提纯铜金属回用到铜加工生产阶段提供便利。
为解决上述技术问题,本实用新型采用如下技术方案:一种处理铜加工废水并富集铜离子的污水处理池,包括含铜废水预处理装置和废水深度处理装置,所述含铜废水预处理装置包括依次相连通的格栅井、收集池、一级反应池、一级沉淀池、二级反应池、二级沉淀池,所述格栅井的进口通入废水,在格栅井的进口与出口之间设有格栅,所述收集池的底部安装有微孔曝气管和潜水提升泵,所述微孔曝气管与鼓风机的出风口连接,所述收集池与一级反应池通过泵送管道相连通,所述潜水提升泵与泵送管道连接,将收集池内污水泵送至一级反应池,所述一级反应池和二级反应池用于废水与氢氧化钠反应,所述一级沉淀池和二级沉淀池用于使反应后的含铜固体沉淀物沉淀,所述废水深度处理装置包括依次相连通的中间水池、pH回调池、气浮池和砂滤池,所述中间水池与二级沉淀池出水口连通,所述中间水池中设有微孔曝气管,所述微孔曝气管与鼓风机的出风口连接,通过微孔曝气管向中间水池充入空气,使废水与空气进行充分搅拌混合,所述pH回调池用于废水与硫酸反应,以调节废水pH值,所述气浮池从废水中分离固体颗粒,所述砂滤池中设有砂滤填料,用于对废水进水过滤,使污水处理池出水澄清。
优选的,所述一级反应池、二级反应池、pH回调池中设有高效双曲面搅拌机。
优选的,所述收集池设有液位计,通过液位计联控潜水提升泵。
优选的,所述气浮池从前至后依次包括絮凝室、气泡接触室、分离室,所述气泡接触室与分离室之间设有进水挡板,所述气浮池的出水口前侧安装有出水挡渣板,所述分离室的底部设有污泥斗。
优选的,所述气泡接触室中安装有溶气管,溶气管底部连接发散器,能将过饱和的空气释放出来,形成微小气泡,迅速附着在悬浮物上,并将悬浮物提升至气浮池的表面,所述分离室在污泥斗的上方安装有穿孔集水管,通过穿孔集水管将处理过的部分废水均匀的循环流入溶气管,作气浮池溶气水使用。
优选的,所述气浮池的底部连接有排泥管,气浮池池底沉淀的固体物质通过排泥管定期外排处理,所述气浮池的顶部安装有用于刮除气浮池表面的污泥浮层的刮渣机。
优选的,所述砂滤池中从上到下依次设有砂滤进水布水堰、砂滤填料、滤板、储水槽,所述储水槽连接砂滤出水管。
优选的,所述砂滤填料自上而下依次包括上层滤料和下层滤料,且在上层滤料和下层滤料之间设有隔离布。
优选的,所述上层滤料采用无烟煤,下层滤料采用石英砂,其中,无烟煤层厚1400mm粒度2.0-3.2mm,石英砂层厚700mm粒度0.5-2.0mm。
优选的,在砂滤池顶部砂滤进水布水堰一侧连接有砂滤排空管,当砂滤池使用反冲洗水泵进行反冲洗时,通过砂滤排空管排放反洗废水至收集池中。
本实用新型采用上述技术方案,具有如下有益效果:
1、针对含铜锌废水,污水处理池根据废水水质特点,设置收集池、一级反应池、一级沉淀池、二级反应池、二级沉淀池,采用多级沉淀去除含铜废水中的重金属离子,以提高处理效果。
2、针对铜加工废水,污水处理池设有气浮池、砂滤池作末端出水保障设施,所述的气浮池利用气浮微小气泡浮选功能,将废水中非溶解油及剩余细小SS从水中剥离,进而使废水得到净化澄清,水中污染物质进一步被去除。所述的砂滤池指废水经过无烟煤、石英砂堆叠而形成的过水孔隙,细小SS和微量油脂被截留至填料表面,进一步去处污水中残留的SS,提高废水SS处理效率。
3、自动化程度高、进水耐冲击、操作维护少、可长期连续自动运行、能耗低等优点,投资费用低。
本实用新型的具体技术方案及其有益效果将会在下面的具体实施方式中结合附图进行详细的说明。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步描述:
图1是本实用新型一种处理铜加工废水并富集铜离子的污水处理池的结构示意图;
图中:1-格栅井、2-收集池、21-微孔曝气管、3-一级反应池、4-一级沉淀池、5-二级反应池、6-二级沉淀池、7-中间水池、71-微孔曝气管、8-pH回调池、9-气浮池、91-进水挡板、92-出水挡渣板、93-过水管、94-穿孔集水管、95-溶气管、96-排泥管、10-砂滤池、101-砂滤进水布水堰、102-砂滤填料、103-滤板、104-砂滤出水管、105-砂滤排空管、11-人工格栅、12-潜水提升泵、13-高效双曲面搅拌机、14-鼓风机、15-刮渣机、16-反冲洗水泵。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
一种处理铜加工废水并富集铜离子的污水处理池,由含铜废水预处理装置和废水深度处理装置组成,具体如图1所示,包括格栅井1、收集池2、一级反应池3、一级沉淀池4、二级反应池5、二级沉淀池6、中间水池7、pH回调池8、气浮池9、砂滤池10。
在格栅井1中,格栅井设有人工格栅1,格栅井1与收集池2通过过水口相连接,在格栅井中,过水口的设置位置位于其侧面的底部。
在收集池2中安装有鼓风机14、微孔曝气管21、潜水提升泵12,鼓风机14在废水处理池的外部,微孔曝气管21在收集池2的底部,两者相连通,其中微孔曝气管21主管管径DN80,支管管径DN50,曝气支管沿斜下45度方向开5mm曝气孔,同侧开孔间距为150mm。通过鼓风机14和微孔曝气管21向收集池2充入空气,与废水进行充分预搅拌,防止收集池2底部积泥。收集池2底部安装有潜水提升泵12,潜水提升泵12通过自耦装置安装于收集池2底部,铜加工废水通过潜水提升泵12保证后续构筑物污水处理的连续性。收集池2与一级反应池3通过泵送管道相连通。
一级反应池3安装有高效双曲面搅拌机13,高效双曲面搅拌机13通过池顶槽钢支架支撑,高效双曲面搅拌机13其立体螺旋式的搅拌流态,具有均匀、高效、节能等优越性,其结构和接近池底安装位置决定了它的防沉降作用及大面积的水体交换,能有效地消除搅拌死角,使铜加工废水与碱液充分混合,增强反应效果。一级反应池3与一级沉淀池4通过过水孔相连接,在一级反应池3中,过水口的设置位置位于其侧面的底部。
一级沉淀池4与二级反应池5通过溢流堰过水孔相连接,在一级沉淀池4中,过水孔设置位置位于其侧面的顶部。
二级反应池5安装有高效双曲面搅拌机13,高效双曲面搅拌机13通过池顶槽钢支架支撑,高效双曲面搅拌机13其立体螺旋式的搅拌流态,具有均匀、高效、节能等优越性,使铜加工废水与碱液充分混合,增强反应效果。二级反应池5与二级沉淀池6通过过水孔相连接,在二级反应池5中,过水口的设置位置位于其侧面的底部。
二级沉淀池6与中间水池7通过溢流堰过水孔相连接,在二级沉淀池6中,过水孔设置位置位于其侧面的顶部。
在中间水池7中还安装有微孔曝气管71,微孔曝气管71主管管径DN80,支管管径DN50,曝气支管沿斜下45度方向开5mm曝气孔,同侧开孔间距为150mm。微孔曝气管71在中间水池7的底部,与鼓风机14相连通,通过鼓风机14和微孔曝气管71向中间水池7充入空气,使废水进行充分搅拌混合,防止中间水池7底部积泥。中间水池7与pH回调池8通过溢流堰过水孔相连接,在中间水池7中,过水孔设置位置位于其侧面的顶部。
pH回调池8安装有高效双曲面搅拌机13,高效双曲面搅拌机13通过池顶槽钢支架支撑,高效双曲面搅拌机13其立体螺旋式的搅拌流态,具有均匀、高效、节能等优越性,调整废水pH值,使其满足气浮池9进水pH要求。pH回调池8与气浮池9通过过水孔相连接,在pH回调池8中,过水口的设置位置位于其侧面的顶部。
在气浮池9中设有进水挡板91、出水挡渣板92、过水管93、穿孔集水管94、溶气管95、排泥管96和刮渣机15。过水管93管径DN150,穿孔集水管94管径DN100,溶气管95管径DN50,排泥管96管径DN200。气浮池9从左至右分别是絮凝室、气泡接触室、分离室等三部分组成。进水挡板91安装在气泡接触室后端,防止气泡接触室溶气水对分离室泥水分离效果的影响。出水挡渣板92安装在气浮池9出水口前端,防止携出气浮池9表面的污泥浮层,影响出水水质。穿孔集水管94安装在气浮池9的分离室的中下层,污泥斗上部,穿孔集水管94两侧布置10mm集水孔,集水孔间距为50mm,穿孔集水管94其作用是将处理过的部分废水均匀的循环流入溶气罐,作气浮池9溶气水使用。溶气管95安装在气浮池9的气泡接触室,溶气管95底部的发散器能将过饱和的空气释放出来,形成了微小气泡,迅速附着在悬浮物上,将它提升至气浮池9的表面。气浮池9底沉淀的较重的固体物质通过底部的排泥管96定期外排处理。刮渣机15安装在气浮池9顶部,用于刮除气浮池9表面的污泥浮层。气浮池9与砂滤池10通过过水管93相连接,在气浮池9中,过水管93的设置位置位于其侧面的顶部。
在砂滤池10中设有砂滤进水布水堰101、砂滤填料102、滤板103、砂滤出水管104、砂滤排空管105。砂滤进水布水堰101安装在砂滤池10顶部,其作用是连接气浮池9与砂滤池10,使砂滤池10进水均匀,增强过滤效果。砂滤填料102自上而下依次上层滤料和下层滤料,各层之间设有隔离布,本实施例中,上层滤料粒径大,由密度小的轻质滤料无烟煤组成;下层滤料粒径小,密度居中的石英砂组成。其中无烟煤层厚1400mm粒度2.0-3.2mm,石英砂层厚700mm粒度0.5-2.0mm。上层滤料起粗滤作用,下层滤料起精滤作用,出水水质明显好于单层滤料的滤池。滤板103位于砂滤池10底部,其作用主要为支撑砂滤填料102,防止砂滤填料102流失。砂滤出水管104管径DN200,安装在砂滤池10和滤板103底部,砂滤出水管104两侧布置15mm出水孔,出水孔间距为40mm。砂滤排空管105管径DN300,安装在砂滤池10顶部砂滤进水布水堰101一侧,其作用是砂滤池10使用反冲洗水泵16进行反冲洗时,排放反洗废水至收集池2中。砂滤出水经水质监测,达标后排放。
一种处理铜加工废水并富集铜离子的污水处理方法,采用上述的铜加工废水并富集铜离子的污水处理池进水废水处理,包括如下步骤:
步骤一:将铜加工废水送入格栅井1进行过滤,进出水pH为2~3;
步骤二:经过步骤一处理后的铜加工废水进入收集池2。通过鼓风机14和微孔曝气管21向收集池2充入空气,与废水进行充分预曝气搅拌,防止收集池2底部积泥。收集池2设有液位计,通过液位计联控潜水提升泵12,进水充足时收集池2的潜水提升泵12连续运行,进水不足时,通过设计液位的停泵液位,一旦收集池2内液位低于停泵液位,潜水提升泵12停泵,系统实现间歇运行。水力停留时间为3.5~4h,曝气强度3~5m3/m2·h,进出水pH为2~3;
步骤三:经过步骤二收集后的铜加工废水通过收集池2内潜水提升泵12提升至一级反应池3,通过在一级反应池3进水端投加浓度10%氢氧化钠,并在高效双曲面搅拌机13的均匀、高效的搅拌作用下,将铜加工废水与10%氢氧化钠充分混合反应,使铜加工废水pH调节至10~11。在一级反应池3中,水力停留时间为0.5~1h,高效双曲面搅拌机13转速50~100r/min,进水pH为2~3,最终出水pH为10~11。
步骤四:经过步骤三处理后的铜加工废水进入一级沉淀池4进行沉淀处理,经过步骤三处理后使铜加工废水中铜离子转化为含铜固体沉淀物,通过一级沉淀池4重力沉淀,使含铜固体沉淀物沉淀于一级沉淀池4池底,一级沉淀池4上层则为经沉淀后的上清液,实现泥水分离。经过步骤四处理后的铜加工废水包括含铜固体沉淀物和处理水。本实施例中,含铜固体沉淀物,实现了铜离子的富集为后续提纯铜金属回用到铜加工生产阶段提供便利。在一级沉淀池4中,沉淀时间为1.5~2.0h,表面水力负荷为1.0m3/(m2·h)~1.5m3/(m2·h),进水pH为10~11,出水pH为8.5~9.5。
步骤五:经过步骤四处理后的铜加工废水自流进入二级反应池5进行处理,通过在二级反应池5进水端投加浓度10%氢氧化钠,并在高效双曲面搅拌机13的均匀、高效的搅拌作用下,将铜加工废水与10%氢氧化钠充分混合反应,使铜加工废水pH调节至10~11。在二级反应池5中,水力停留时间为0.5~1h,高效双曲面搅拌机13转速50~100r/min,进水pH为8.5~9.5,出水pH为10~11。
步骤六:经过步骤五处理后的铜加工废水进入二级沉淀池6再次进行沉淀处理,进一步降低铜加工废水中铜离子的含量,使铜加工废水中95%以上的铜离子转化为含铜固体沉淀物,进一步提高含铜固体沉淀物中铜离子的含量,提高了提纯铜金属工艺的经济性,实现了铜离子的富集为后续提纯铜金属回用到铜加工生产阶段提供便利。在二级沉淀池6中,沉淀时间为1.5~2.0h,表面水力负荷为1.0m3/(m2·h)~1.5m3/(m2·h),进水pH为10~11,出水pH为8.5~9.5。
步骤七:经过步骤六处理后的铜加工废水自流进入中间水池7进行处理,通过鼓风机14和微孔曝气管71向中间水池7充入空气,使废水进行充分搅拌混合,防止中间水池7底部积泥。在中间水池7中,水力停留时间为4.0~5.0h,曝气强度3~5m3/m2·h,进出水pH为8.5~9.5。
步骤八:经过步骤七处理后的铜加工废水通过中间水池7顶的溢流堰均匀进入pH回调池8,通过在pH回调池8进水端中投加3%硫酸,并在高效双曲面搅拌机13的均匀、高效的搅拌作用下,将铜加工废水与3%硫酸充分混合反应,使铜加工废水pH调节至7.5~8.0。在pH回调池8中,水力停留时间为0.5~1h,高效双曲面搅拌机13转速50~100r/min,进水pH为8.5~9.5,最终出水pH为7.5~8.0。
步骤九:经过步骤八处理后的铜加工废水通过pH回调池8顶的过水孔进入气浮池9。经气浮池9处理过的部分废水循环流入溶气罐,在加压空气状态下,空气过饱和溶解,然后在气浮池9进水端与加入PAC絮凝剂、PAM助凝剂的铜加工废水混合,由于压力减小,过饱和的空气释放出来,形成了微小气泡,迅速附着在悬浮物上,将它提升至气浮池9的表面。利用刮渣机15将气浮池9表面形成的污泥浮层刮除,较重的固体物质沉淀在池底,通过排泥管96定期外排处理。在气浮池9中,溶气罐停留时间3~5min,气浮池9内的停留时间30~40min,其中气浮池9的絮凝室停留时间10min,进入溶气罐加压溶气的循环水量一般为气浮池9处理水量的25%~50%,气浮池9进水pH为7.5~8.0,出水pH为7.0~7.5。
步骤十:经过步骤九处理后的铜加工废水通过气浮池9顶的过水管93自流进入砂滤池10。砂滤填料102自上而下依次为无烟煤和石英砂,无烟煤、石英砂耐酸碱性强,过滤阻力小,比表面积大,较高的含碳量百分比,具有的较好的固体颗粒保持能力和较低的均匀系数,能有效去除大粒径的杂质颗粒、胶体和悬浮物,使废水处理池出水澄清,出水达标。在砂滤池10中,水力停留时间为1.5~2h,进出水pH为7.0~7.5。当砂滤池10正常过滤后水质变差、浸水和出水管道的压力增大,同时出水流量降低,滤池液位抬升,证明此时砂滤填料102已经吸附饱和,需对砂滤填料102进行反冲洗。利用反冲洗水泵16通过砂滤出水管104将洁净水泵入砂滤池10中,水流逆向通过滤料层,使滤层膨胀、悬浮,借水流剪切力和颗粒碰撞摩擦力清洗滤料层并将滤层内污物排除,达到清洁滤料的作用。
以上所述,仅为本实用新型的具体实施方式,但本实用新型的保护范围并不局限于此,熟悉该本领域的技术人员应该明白本实用新型包括但不限于上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本实用新型的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (10)

1.一种处理铜加工废水并富集铜离子的污水处理池,其特征在于:包括含铜废水预处理装置和废水深度处理装置,所述含铜废水预处理装置包括依次相连通的格栅井、收集池、一级反应池、一级沉淀池、二级反应池、二级沉淀池,所述格栅井的进口通入废水,在格栅井的进口与出口之间设有格栅,所述收集池的底部安装有微孔曝气管和潜水提升泵,所述微孔曝气管与鼓风机的出风口连接,所述收集池与一级反应池通过泵送管道相连通,所述潜水提升泵与泵送管道连接,将收集池内污水泵送至一级反应池,所述一级反应池和二级反应池用于废水与氢氧化钠反应,所述一级沉淀池和二级沉淀池用于使反应后的含铜固体沉淀物沉淀,所述废水深度处理装置包括依次相连通的中间水池、pH回调池、气浮池和砂滤池,所述中间水池与二级沉淀池出水口连通,所述中间水池中设有微孔曝气管,所述微孔曝气管与鼓风机的出风口连接,通过微孔曝气管向中间水池充入空气,使废水与空气进行充分搅拌混合,所述pH回调池用于废水与硫酸反应,以调节废水pH值,所述气浮池从废水中分离固体颗粒,所述砂滤池中设有砂滤填料,用于对废水进水过滤,使污水处理池出水澄清。
2.根据权利要求1所述的一种处理铜加工废水并富集铜离子的污水处理池,其特征在于:所述一级反应池、二级反应池、pH回调池中设有高效双曲面搅拌机。
3.根据权利要求1所述的一种处理铜加工废水并富集铜离子的污水处理池,其特征在于:所述收集池设有液位计,通过液位计联控潜水提升泵。
4.根据权利要求1所述的一种处理铜加工废水并富集铜离子的污水处理池,其特征在于:所述气浮池从前至后依次包括絮凝室、气泡接触室、分离室,所述气泡接触室与分离室之间设有进水挡板,所述气浮池的出水口前侧安装有出水挡渣板,所述分离室的底部设有污泥斗。
5.根据权利要求4所述的一种处理铜加工废水并富集铜离子的污水处理池,其特征在于:所述气泡接触室中安装有溶气管,溶气管底部连接发散器,能将过饱和的空气释放出来,形成微小气泡,迅速附着在悬浮物上,并将悬浮物提升至气浮池的表面,所述分离室在污泥斗的上方安装有穿孔集水管,通过穿孔集水管将处理过的部分废水均匀的循环流入溶气管,作气浮池溶气水使用。
6.根据权利要求5所述的一种处理铜加工废水并富集铜离子的污水处理池,其特征在于:所述气浮池的底部连接有排泥管,气浮池池底沉淀的固体物质通过排泥管定期外排处理,所述气浮池的顶部安装有用于刮除气浮池表面的污泥浮层的刮渣机。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的一种处理铜加工废水并富集铜离子的污水处理池,其特征在于:所述砂滤池中从上到下依次设有砂滤进水布水堰、砂滤填料、滤板、储水槽,所述储水槽连接砂滤出水管。
8.根据权利要求7所述的一种处理铜加工废水并富集铜离子的污水处理池,其特征在于:所述砂滤填料自上而下依次包括上层滤料和下层滤料,且在上层滤料和下层滤料之间设有隔离布。
9.根据权利要求8所述的一种处理铜加工废水并富集铜离子的污水处理池,其特征在于:所述上层滤料采用无烟煤,下层滤料采用石英砂,其中,无烟煤层厚1400mm粒度2.0-3.2mm,石英砂层厚700mm粒度0.5-2.0mm。
10.根据权利要求9所述的一种处理铜加工废水并富集铜离子的污水处理池,其特征在于:在砂滤池顶部砂滤进水布水堰一侧连接有砂滤排空管,当砂滤池使用反冲洗水泵进行反冲洗时,通过砂滤排空管排放反洗废水至收集池中。
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