化学沉铜废水除铜处理工艺及其系统
申请日期为2015年12月21日
公示（公告）日期为2016.03.30
IPC编号C02F9/06;/20;/16
总结
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本发明提供一种化学铜沉淀废水脱铜处理系统，包括通过管道连续连接的调节罐、微电解反应罐、pH调节罐、絮凝罐、缓冲罐和MCR罐;此外，还提供了化学沉铜废水脱铜处理工艺，包括调质、酸化、微电解反应、中和、絮凝、物理沉淀、MCR处理等步骤。本发明取代了传统的通过微电解反应添加断路器的方法，无需添加外部断路器，稳定性和分断效果极佳。MCR池代替沉淀池，出水效果极其稳定，不受水质波动、反应效果差等因素影响，无需添加大量絮凝剂。来自MCR罐的污泥返回到絮凝罐，这进一步减少了絮凝剂的投加量，节省了化学品的成本。本发明避免了传统处理工艺稳定性差、药剂投入量大、抗负荷冲击能力差等问题，大大降低了劳动强度，提高了处理效率，符合实际生产需求。
抽象绘图
索赔
1.一种化学沉铜废水除铜处理系统，其特征在于：包括通过管道依次连接的调节罐、微电解反应罐、pH调节罐、絮凝罐、缓冲罐和用于废水破碎处理的MCR罐;其中，所述调节罐用于接收生产线排放的化学沉淀铜废水，对水质和水量进行全面调节;微电解反应罐包括配水配气装置、微电解填料层和出水装置，沿废水流动方向自下而上布置;pH调节罐用于将微电解反应罐处理的废水调节到絮凝反应的最佳pH值;絮凝罐用于将废水中的铜离子充分反应形成絮凝体;所述缓冲池，用于在重力作用下使上述絮状物形成沉淀排放，缓冲池内设有污泥桶，污泥桶底部与污泥排放管道连接，缓冲池上方设置有与MCR池相连的出水口;MCR罐用于缓冲罐排出的废水的深度处理，并配有浸没式超滤膜模块，该模块带有吸泵，与浸没式超滤膜模块的排水口相连，实现废水的排放。
2.如权利要求1所述的化学沉铜废水除铜处理系统，其特征在于：所述调节罐与所述微电解反应池之间的管道上设有用于硫酸与废水充分混合的管道混合器，所述管道混合器用于调节硫酸的用量，使微电解处理前的pH值达到3~4;第一台用于硫酸自动投加的pH在线控制装置也与管道相连。
3.根据权利要求1所述的化学沉铜废水脱铜处理系统，其特征在于：所述配水和配气装置还设有用于获取压缩空气进行曝气的空气管道。
4.根据权利要求1所述的化学沉铜废水除铜处理系统，其特征在于：所述pH调节罐连接有第二在线pH控制装置，该控制装置用于调节pH调节罐内废水的pH值达到8.5~9.0。
5.根据权利要求1所述的化学沉铜废水脱铜处理系统，其特征在于：所述pH调节罐还设置有第一机械混合装置，所述混合搅拌强度控制平均速度梯度G值为500~1000s-1;絮凝罐内还设有第二机械混合装置，混合搅拌强度控制平均速度梯度G值为30~60s-1。
6.根据权利要求1至5任一项所述的化学沉铜废水除铜处理系统，其特征在于：所述MCR罐的底部设有与所述絮凝罐相连的污泥回流管路，所述管路包括污泥回流泵，该管路设置在污泥回流泵上并延伸至所述MCR罐底部的连接管， 并设置在污泥回流泵上，并与絮凝池的回流管相连。
7.根据权利要求6所述的化学沉铜废水脱铜处理系统，其特征在于：污泥桶顶部还设置有隔板。
8.一种化学沉铜废水的脱铜处理工艺，其特征在于，采用如权利要求1至7任一项所述的化学沉铜废水除铜处理系统的工艺，包括以下步骤：
步骤（1）、向废水中加入硫酸，将废水的pH值调节至3~4;
步骤（2）、将步骤（1）中处理的废水输送至微电解反应罐，经曝气和微电解填料处理后排放;微电解反应罐内水力停留时间为1~2h，微电解填料与废水反应时间控制在30~60min，微电解填料层分为1~3层，每层高度为0.5~1.5m，压缩空气曝气强度为5~8L/s.m2;
步骤（3）中，将步骤（2）处理的废水输送至pH调节罐，加入氢氧化钠，其pH控制在8.5~9.0，pH调节罐的水力停留时间为10~15min;
步骤（4）中，将步骤（3）处理的废水输送至絮凝罐，加入高分子絮凝剂，高分子絮凝剂投加量计算为2~5mg/L，絮凝罐的水力停留时间控制在20~40min;
步骤（5）中，将步骤（4）处理的废水输送至缓冲罐，停留时间为60~90min，该步骤使废水中的絮凝体在重力作用下自然沉淀，大部分含铜沉淀物下降后从污泥料斗排出，一小部分含铜介质随废水流入MCR罐;
步骤（6）中，含铜介质的废水进入MCR罐，停留时间为30~60min，经浸没式超滤膜组件过滤后，由吸泵抽出排出，污泥在池底截留。
9.如权利要求8所述的化学沉铜废水脱铜处理工艺，其特征在于：在步骤（1）之前，还包括通过调节池调节化学沉铜废水水质和水量的步骤。
10.如权利要求9所述的化学沉铜废水脱铜处理工艺，其特征在于：在步骤（1）和步骤（3）中，硫酸和氢氧化钠的投加量可以通过在线pH控制装置根据池内pH值的实时变化自动调节。
说明书
一种化学析铜废水脱铜处理工艺及系统
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及化学沉淀铜废水脱铜处理工艺及系统。
背景技术
化学镀铜，俗称沉铜，本身就是一种催化氧化还原反应。首先，用活化剂处理，在绝缘基板表面吸附一层活性颗粒，通常用金属钯颗粒，铜离子首先在这些活性金属钯颗粒上被还原，这些还原的金属铜晶核本身就成为铜离子的催化层，使铜的还原反应在这些新的铜晶核表面继续进行。目前，化学镀铜在PCB制造业中已得到广泛应用，并且会产生大量的化学镀铜废水。
由于这些废水中含有强络合剂EDTA，EDTA与铜形成络合铜-Cu-EDTA，Cu-EDTA的稳定性极高，而传统的投加沉淀除铜工艺不能使铜形成析出物，无法达到脱铜的目的。对于化学铜沉淀废水的处理，一级处理是破碎络合物，即破碎络合的Cu-EDTA，使铜离子游离，然后通过加药沉淀和除铜工艺将铜在沉淀池中析出，或破碎后直接形成铜沉淀。
常用的Cu-EDTA断裂工艺有：（1）通过硫酸亚铁变形，亚铁离子和Cu-EDTA被置换形成Fe-EDTA，使铜离子游离;（2）通过添加硫化钠或阻塞剂，硫化钠或阻合剂可以与稳定系数高于Cu-EDTA的铜形成沉淀物，药剂直接从Cu-EDTA中抢夺铜;（3）通过高级氧化破碎，在适当条件下，高级氧化剂会氧化破坏EDTA，使其失去络合能力，放出铜离子。
以上三种工艺是化学铜沉淀废水处理中较常用的Cu-EDTA破碎工艺，这三种工艺的原理不同，但有一个共同点——它们都需要添加外用破碎剂。由于废水水质的波动，不同水质的添加剂用量不同，外用破药用量难以控制，一般都是用药过量，会造成化学品的浪费甚至二次污染（如硫化物）。因此，外联网断路器存在适应性差、抗负载冲击能力差、成本高等问题。
此外，传统的化学铜沉淀废水分解后，是通过投加形成铜的沉淀物，然后加入大量的絮凝剂形成较大的絮凝剂，然后进入沉淀池进行沉淀去除，上述方法受反应效果差等因素的影响， 细碎形成絮凝体、沉淀性能差、不能及时排出泥浆、负荷过大等，往往导致沉淀池出水效果不佳，出水超标。
发明内容
鉴于此，本发明的目的之一是提供一种化学铜沉淀废水脱铜处理方法，解决了传统处理工艺稳定性差、药剂投入量大、负荷冲击差等问题。
本发明的另一目的在于提供一种化学析铜废水除铜处理系统，该系统可以大大降低脱铜处理的成本，并具有极强的工艺适应性。
为了解决上述技术问题，作为本发明的化学沉铜废水除铜处理系统的主题，包括通过管道依次连接的调节罐、微电解反应罐、pH调节罐、絮凝罐、缓冲罐和MCR罐。
其中，调节罐用于接收生产线排放的化学铜沉淀废水，对水质和水量进行全面调节。此外，调节罐的排水管还配有提升泵。
为保证微电解反应池全反应的最佳pH值，在调节罐与微电解反应池之间的管道上设置了硫酸和废水充分混合的管道混合器，并使用管道混合器调节硫酸的量，使pH值达到微电解处理前的3~4， 硫酸的投加量由布置在管道上的第一pH在线控制装置自动控制。
微电解反应罐用于实现废水的断网处理，包括自下而上依次设置的配水配气装置、微电解填料层和出水装置，废水通过配水和配气装置自下而上从调节罐流出， 微电解填料层和出水装置，最后流向pH调节罐。优选地，用于接入压缩空气进行曝气的空气管还设置在底部的配水和配气装置上。
pH调节罐用于将微电解反应器处理过的废水调节到絮凝反应的最佳pH值。pH调节罐连接第二在线pH控制装置，该控制装置用于调节pH调节罐内废水的pH值，达到8.5~9.0。此外，pH调节罐还设有第一机械混合装置，混合强度控制平均速度梯度G值为500~1000s-1。
絮凝罐用于使废水中的铜离子反应形成较大的絮凝体，絮凝罐内还设有第二机械混合装置，混合搅拌强度控制平均速度梯度G值为30~60s-1。
这
缓冲罐用于接收从絮凝罐流出的絮凝液，使其在重力作用下形成沉积物排放，缓冲罐上设有污泥料斗，优选地，在污泥桶上方还设置有隔板。废水进入缓冲罐后，大部分含铜沉淀物在那里沉淀，从污泥料斗底部的污泥排放管排出。
MCR罐用于缓冲罐排出的废水的深度处理，罐内设有浸没式超滤膜组件，MCR罐底部设有与絮凝罐相连的污泥回流管路，该管包括污泥回流泵、设置在污泥回流泵上并延伸到MCR罐底部的连接管， 以及安装在污泥回流泵上并与絮凝池相连的回水管。废水由浸没式超滤膜组件过滤，由吸泵抽出并排出，而污泥则被困在罐的底部。优选地，截留的污泥由污泥回流泵返回絮凝池，可以进一步减少絮凝剂的投加量，节约化学品成本。
作为本发明化学沉铜废水除铜处理工艺的主体，采用化学沉铜废水脱铜处理系统，包括以下步骤：
在步骤（1）中，向废水中加入硫酸，并将废水的pH值调节至3~4。
步骤（2）、将步骤（1）中处理的废水输送至微电解反应罐，经曝气和微电解填料处理后排放;具体来说，微电解反应罐中的水力停留时间为1~2h，微电解填料与废水的反应时间控制在30~60min。此外，微电解填料层可分为1~3层，每层高度为0.5~1.5m，压缩空气曝气强度为5~8L/s.m2。
步骤（3）中，将步骤（2）处理的废水输送至pH调节罐，加入氢氧化钠控制其pH值在8.5~9.0，pH调节罐的水力停留时间为10~15min。
步骤（4）中，将步骤（3）中处理的废水输送至絮凝罐，加入高分子絮凝剂，高分子絮凝剂的投加量计算为2~5mg/L，絮凝罐的水力停留时间控制在20~40min。
步骤（5）中，将步骤（4）处理的废水输送至缓冲罐，停留时间为60~90min，该步骤使废水中的絮凝体在重力作用下自然沉淀，大部分含铜沉积物下降后从污泥桶排出，一小部分含铜介质随废水流入MCR罐。
步骤（6）中，含铜介质的废水进入MCR罐，停留时间为30~60min，经浸没式超滤膜组件过滤后，由吸泵抽出排出，污泥在池底截留。
优选地，步骤（1）优选地，在步骤（1）之前有一个步骤，以调节通过调节池的化学铜沉淀废水的水质和水量。
优选地，在步骤（1）和（3）中，可以通过在线pH控制装置，根据池中pH值的实时变化自动调节硫酸和氢氧化钠的投加量。
优选地，所述高分子絮凝剂为聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、聚苯乙烯磺酸酯和聚环氧乙烷中的任意一种。
本发明的有益效果：本发明取代了传统的通过微电解反应添加断路器的方法，无需添加外部断路器，稳定性和断路器效果均优于传统的处理工艺。此外，采用MCR池代替沉淀池，出水效果极其稳定，不受水质波动、反应效果差等因素影响，无需添加大量絮凝剂。来自MCR罐的污泥返回到絮凝罐，这进一步减少了絮凝剂的投加量，节省了化学品的成本。
本发明通过调节、酸化、微电解反应、中和、絮凝、物理沉淀、MCR处理等步骤的处理，大大提高了出水效果，避免了传统处理工艺稳定性差、药剂投入量大、抗负荷能力差的问题，大大降低了劳动强度，提高了处理效率， 并满足实际生产需求。
以下结合附图和实施例的描述，对本发明进行更详细的描述