申请日2013.04.08
公开(公告)日2013.07.10
IPC分类号C02F9/04; C02F103/16; C02F101/20
摘要
本发明涉及一种利用各工艺段排出废水相互综合调节来实现铜包铝电镀生产废水处理的简易方法，根据电镀法生产铜包铝各工艺段所产生废水的化学成分特性，采用归类分步处理方式，并尽可能利用不同工艺段废水之间的化学反应原理，通过溶液pH控制，采用破络、中和、沉淀、膜处理等综合方法实现废水中的重金属离子去除并回收，使处理水达到回用水标准，并且能够循环再利用。
权利要求书
1.一种简易处理铜包铝电镀生产废水的方法，
根据电镀法生产铜包铝各工艺段所产生的废水的化学成分特性，将其分为五类：碱蚀废水;浸锌废水;酸去锌废水;碱性预镀铜废水;酸性镀铜废水;对五类废水分别进行处理，每类废水中的重金属离子通过压滤得滤饼的形式去除并回收，而每类废水最后处理得到的滤液进入混合集中池内等待膜处理，膜处理之后得到的透过液作为生产中的漂洗水导入清水回用池中，膜处理之后得到的浓缩液又导入到混合集中池内等待下一次的膜处理，以做到混合集中池内的溶液循环处理;
A.对于碱蚀废水的处理步骤为：将碱蚀废水通过油水分离器去除漂浮于液面上的油性物，油性物通过完全燃烧去除;剩下的粘稠液进入反应池1#，并加入调pH用酸搅拌反应，控制混合溶液反应终点pH=1~3之间，然后通过板框式压滤机1#进行压滤，获得滤饼a和滤液a，滤饼a作为絮凝剂产品回收，滤液a进入混合集中池内等待膜处理;
B.对于浸锌废水的处理步骤为：将浸锌废水导入反应池2#，并加入调pH用酸搅拌反应，控制混合溶液反应终点pH=8~10之间，通过板框式压滤机2#进行压滤，获得滤饼b和滤液b，滤饼b作为絮凝剂产品回收，滤液b进入沉淀池1#，并加入调pH用酸搅拌反应，控制混合溶液反应终点pH=6.5~7.5，再加入过量的钙离子，然后通过板框式压滤机3#进行压滤，获得滤饼c和滤液c，滤饼c作为絮凝剂产品回收，滤液c进入中和池1#;
C.对于碱性预镀铜废水的处理步骤为：将碱性预镀铜废水导入破络池中，并加入双氧水进行破络反应，然后再往破络后的碱性预镀铜废水中加入调pH用酸，控制混合溶液反应终点pH=4~7，然后将该溶液导入沉淀池2#中，并加入过量的钙离子，再通过板框式压滤机4#进行压滤，获得滤饼d和滤液d，滤饼d作为絮凝剂产品回收，滤液d进入中和池1#;
D.对于酸性镀铜废水的处理步骤为：将酸性镀铜废水导入中和池2#中并加入氢氧化钠调整pH>7，然后通过板框式压滤机5#进行压滤，获得滤饼e和滤液e，滤饼e作为絮凝剂产品回收，滤液e进入混合集中池内等待膜处理;
E.对于进入中和池1#内混合溶液的处理步骤为：在中和池1#加入氢氧化钠控制pH>7，然后通过板框式压滤机6#进行压滤，获得滤饼f和滤液f，滤饼f作为絮凝剂产品回收，滤液f进入混合集中池内等待膜处理;
F.对于混合集中池内的溶液的处理步骤为：将混合集中池内的溶液导入到反渗透-超滤组成的膜处理系统经过若干次循环处理，每次膜处理后的浓缩液进入混合集中池待下一次的膜处理，而透过液作为生产中的漂洗水导入清水回用池中。
2.根据权利要求1所述的简易处理铜包铝电镀生产废水的方法，其特征在于，所述调pH用酸为酸去锌废水或盐酸或硫酸或硝酸。
3.根据权利要求1所述的简易处理铜包铝电镀生产废水的方法，其特征在于，在反应池1#、反应池2#、沉淀池1#、沉淀池2#、中和池1#、中和池2#中还加入絮凝剂。
4.根据权利要求3所述的简易处理铜包铝电镀生产废水的方法，其特征在于，所述的絮凝剂为聚乙烯醇。
说明书
一种简易处理铜包铝电镀生产废水的方法
技术领域
本发明涉及一种利用各工艺段排出废水相互综合调节来实现铜包铝电镀生产废水处理的简易方法，属于环保技术中的工业废水处理技术领域。
技术领域
本发明涉及一种利用各工艺段排出废水相互综合调节来实现铜包铝电镀生产废水处理的简易方法，属于环保技术中的工业废水处理技术领域。
背景技术
铜包铝结构是在铝杆上同心地包覆一层厚度铜而形成的双金属复合导线。这种复合材料复合了铝的高质量导电率、低成本、铜的低接触电阻和高化学稳定性的功能优势，因此在多领域被广泛应用。铜包铝制备最常用的是包覆焊接法和电镀法，其中电镀法因生产成本低的优势又受到推崇。但国内电镀法生产的许多企业为了节约废水处理成本，电镀漂洗废水都随意排放，这样造成严重的环境污染。
铜包铝电镀法产生废水的来源主要是各工艺段的漂洗废水以及生产过程中长期使用或调整不当而报废的镀液。而根据铜包铝电镀法生产的工艺流程，涉及的工艺段主要有碱蚀、浸锌、酸去锌、碱性预镀铜和酸性镀铜等环节，对应产生废水成分是：含铝离子的氢氧化钠碱性溶液，酒石酸钾钠与锌离子、镍离子、铁离子共络合存在的碱性溶液，硝酸，有机膦酸与铜离子络合存在的碱性溶液，含铜离子的酸性溶液。
对于铜包铝电镀法产生的废水，目前普遍使用集中处理的方法，即将所有的废水集中混合在一起通过调整pH值，加入一些化合物，然后通过沉淀-絮凝的方法实现废水处理。这种方法可能相对方便，但由于没有针对各工艺段废水的化学成分特性，因此使得废水处理效率低;加入许多化合物会产生二次污染;处理后产生的污泥中镍铜等重金属混合在一起，无法提炼，造成资源的浪费;更重要的是溶液中如铜镍等金属离子与酒石酸钾钠或有机膦酸以配位化合物的形式存在，如果简单采用pH中和、沉淀的方法根本不能去除这些金属离子，因此使得这种方法处理后的废水并不能达到排放标准甚至回用水标准，直接造成环境污染和水资源的严重浪费。
背景技术
铜包铝结构是在铝杆上同心地包覆一层厚度铜而形成的双金属复合导线。这种复合材料复合了铝的高质量导电率、低成本、铜的低接触电阻和高化学稳定性的功能优势，因此在多领域被广泛应用。铜包铝制备最常用的是包覆焊接法和电镀法，其中电镀法因生产成本低的优势又受到推崇。但国内电镀法生产的许多企业为了节约废水处理成本，电镀漂洗废水都随意排放，这样造成严重的环境污染。
铜包铝电镀法产生废水的来源主要是各工艺段的漂洗废水以及生产过程中长期使用或调整不当而报废的镀液。而根据铜包铝电镀法生产的工艺流程，涉及的工艺段主要有碱蚀、浸锌、酸去锌、碱性预镀铜和酸性镀铜等环节，对应产生废水成分是：含铝离子的氢氧化钠碱性溶液，酒石酸钾钠与锌离子、镍离子、铁离子共络合存在的碱性溶液，硝酸，有机膦酸与铜离子络合存在的碱性溶液，含铜离子的酸性溶液。
对于铜包铝电镀法产生的废水，目前普遍使用集中处理的方法，即将所有的废水集中混合在一起通过调整pH值，加入一些化合物，然后通过沉淀-絮凝的方法实现废水处理。这种方法可能相对方便，但由于没有针对各工艺段废水的化学成分特性，因此使得废水处理效率低;加入许多化合物会产生二次污染;处理后产生的污泥中镍铜等重金属混合在一起，无法提炼，造成资源的浪费;更重要的是溶液中如铜镍等金属离子与酒石酸钾钠或有机膦酸以配位化合物的形式存在，如果简单采用pH中和、沉淀的方法根本不能去除这些金属离子，因此使得这种方法处理后的废水并不能达到排放标准甚至回用水标准，直接造成环境污染和水资源的严重浪费。
发明内容
为了解决铜包铝电镀法生产过程中废水排放造成环境污染问题，提高废水处理的效率，最大限度降低废水处理成本，实现铜镍等重金属有效分离并回收，并使经处理后的废水实现回用甚至达到工业排放标准，本发明根据电镀法生产铜包铝各工艺段所产生废水的化学成分特性，采用归类分步处理方式，并尽可能利用不同工艺段废水之间的化学反应原理，通过溶液pH控制，采用破络、中和、沉淀、膜处理等综合方法实现废水中的重金属离子去除并回收，使处理水达到回收用水标准，并且能够循环再利用。
本发明的上述技术问题是通过以下技术方案得以实施的：
一种简易处理铜包铝电镀生产废水的方法，包括以下步骤：
根据电镀法生产铜包铝各工艺段所产生的废水的化学成分特性，将其分为五类：碱蚀废水;浸锌废水;酸去锌废水;碱性预镀铜废水;酸性镀铜废水;对应的化学成分是：含铝离子的氢氧化钠碱性溶液，酒石酸钾钠与锌离子、镍离子、铁离子共络合存在的碱性溶液，硝酸，有机膦酸与铜离子络合存在的碱性溶液，含铜离子的酸性溶液。对五类废水分别进行处理，每类废水中的重金属离子通过压滤得滤饼的形式去除并回收，而每类废水最后处理得到的滤液进入混合集中池待膜处理，膜处理之后得到的透过液作为生产中的漂洗水导入清水回用池中，膜处理之后得到的浓缩液又导入到混合集中池内等待下一次膜处理，以做到混合集中池内的溶液循环处理;
A.对于碱蚀废水的处理步骤为：将碱蚀废水通过油水分离器去除漂浮于液面上的油性物，油性物通过完全燃烧去除;剩下的粘稠液进入反应池1#，并加入调pH用酸搅拌反应，控制混合溶液反应终点pH=1~3之间，然后通过板框式压滤机1#进行压滤，获得滤饼a和滤液a，滤饼a作为絮凝剂产品回收，滤液a进入混合集中池内等待膜处理。
由于粘稠液中主要化分成分是饱和的偏铝酸钠及氢氧化钠，饱和的偏铝酸钠在过量酸性条件下发生水解反应生成聚合氢氧化铝沉淀。因此经板框式压滤机1#压滤所获滤饼a是聚合氢氧化铝，聚合氢氧化铝作为絮凝剂产品回收。
B.对于浸锌废水的处理步骤为：将浸锌废水导入反应池2#，并加入调pH用酸搅拌反应，控制混合溶液反应终点pH=8~10之间，通过板框式压滤机2#进行压滤，获得滤饼b和滤液b，滤饼b作为絮凝剂产品回收，滤液b进入沉淀池1#，并加入调pH用酸搅拌反应，控制混合溶液反应终点pH=6.5~7.5后，再加入过量的钙离子，然后通过板框式压滤机3#进行压滤，获得滤饼c和滤液c，滤饼c作为絮凝剂产品回收，滤液c进入中和池1#。
由于浸锌溶液中金属离子和酒石酸根离子和氢氧根离子反应生成一种复杂的配位化合物，加入调pH用酸后，氢氧根离子会首先与酸发生反应，从而打破生成配位化合物的反应平衡，使得金属离子不能与酒石酸根离子络合，在碱性溶液环境下，镍离子、铁离子就会以氢氧化物沉淀出现。因此经板框式压滤机2#压滤所获滤饼b是氢氧化镍和少量的氢氧化铁沉淀物，所获滤液b为钠盐、钾盐和酒石酸钾钠的澄清水溶液。继续往滤液b中加入调pH用酸控制PH=6.5~7.5，然后加入过量的钙离子，酒石酸钾钠与过量的钙离子生成酒石酸钙沉淀去除。因此经板框式压滤机3#压滤所获滤饼c是酒石酸钙，而滤液c为含钙离子的水溶液。
C.对于碱性预镀铜废水的处理步骤为：将碱性预镀铜废水导入破络池中并加入双氧水进行破络反应，然后再往破络后的碱性预镀铜废水中加入调pH用酸，控制混合溶液反应终点pH=4~7，然后将该溶液导入沉淀池2#中，并加入过量的钙离子，再通过板框式压滤机4#进行压滤，获得滤饼d和滤液d，滤饼d作为絮凝剂产品回收，滤液d进入中和池1#。
在双氧水的破络作用下，铜离子与有机膦酸根离子发生配位解离，然后再往破络后的碱性预镀铜废液中加入过量的钙离子，解离出来的铜离子及磷酸根离子和钙离子的作用，反应生成的磷酸钙铜沉淀。因此经板框式压滤机4#压滤所获滤饼d是磷酸钙铜，而滤液d为含钙离子的水溶液。
D.对于酸性镀铜废水的处理步骤为：将酸性镀铜废水导入中和池2#中并加入氢氧化钠调整pH>7，然后通过板框式压滤机5#进行压滤，获得滤饼e和滤液e，滤饼e作为絮凝剂产品回收，滤液e进入混合集中池内等待膜处理。
酸性镀铜废水的化学成分主要是：含铜离子的酸性溶液，加入氢氧化钠溶液，铜离子便于氢氧根离子反应生产氢氧化铜沉淀。因此经板框式压滤机5#压滤所获滤饼e是氢氧化铜。
E.对于进入中和池1#内混合溶液的处理步骤为：在中和池1#加入氢氧化钠控制pH>7，然后通过板框式压滤机6#进行压滤，获得滤饼f和滤液f，滤饼f作为絮凝剂产品回收，滤液f进入混合集中池内等待膜处理。
由于中和池1#内的溶液主要是含钙离子的水溶液，因此加入氢氧化钠便会反应得到氢氧化钙沉淀。故经板框式压滤机6#压滤所获滤饼f是氢氧化钙。
F.对于混合集中池内的溶液的处理步骤为：将混合集中池内的溶液导入到反渗透-超滤组成的膜处理系统经过若干次循环处理，每次膜处理后的浓缩液进入混合集中池内等待下一次的膜处理，而透过液作为生产中的漂洗水导入清水回用池中。
经分析，透过液中化学组成为：Cu≤2ppm，Ca≤10ppm，K≤15ppm，P≤15ppm，S≤30ppm，Na≤213ppm，Cl≤5ppm，符合生产漂洗水使用要求。
作为优选，所述调pH用酸为酸去锌废水、盐酸、硫酸或硝酸。盐酸、硫酸、硝酸是中和反应中常用的酸，在处理上述过程能达到相同的效果。而酸去锌废水的主要成分为硝酸，所以在处理过程中也能达到很好的效果，而且还可以废水再利用，降低外加物质的投入，降低处理成本。
作为优选，在反应池1#、反应池2#、沉淀池1#、沉淀池2#、中和池1#、中和池2#中还加入絮凝剂，其目的在于，使沉淀更快的沉降。
作为优选，所述絮凝剂为聚乙烯醇(PAM)。
综上所述，本发明与现有技术相比，具有的有益效果在于：
1) 根据工艺流程，将不同工艺段产生的废水根据化学成分特性进行归类分步处理，这样使得废水处理步骤设计更有针对性，提高废水处理效率。
2) 利用不同工艺段废水之间的化学反应原理，通过混合，控制混合液的pH，发生沉淀，直接达到废水处理的目的。如碱蚀废水与酸去锌废水混合后就可实现溶液中铝的去除。这样工艺简便，最大限度地降低了外加物质投入，降低处理成本。
3) 整个废水处理过程中，如果调pH用酸只采用第三类酸去锌废水处理液，那么外加的物质只有双氧水和钙盐，而双氧水和钙盐都容易从溶液中去除，因此避免了添加外加物质带来二次污染的问题。
4) 整个废水处理过程中，实现铝离子、镍离子、铜离子等以氢氧化物形式得到回收利用。各废液中的重金属回收，这不仅减少因排放过程带出大量的有毒化学物质和金属所造成的环境污染，而且通过回收减少了资源浪费、节约了生产成本。
5) 该方法操作简单，处理后的水达到电镀生产漂洗水的回用标准，更为环保。
