申请日2017.04.20
公开(公告)日2017.09.19
IPC分类号C02F9/04; C22B15/00; C02F103/36
摘要
本发明属于水处理应用及资源化领域，涉及一种高效回收高浓度黄连素废水中铜的工艺。该工艺将黄连素含铜废水加入水处理絮凝剂及聚丙烯酰胺(PAM)混合药剂，不同转速下1000‑5000r/min强烈搅拌使药剂与废水充分混合;再加入NaOH，将废水pH值调节到2～3.5;然后过滤离心去除沉淀和悬浮物。得到的废水加热后，再缓慢加入铁粉。反应完成后，过滤得到铜单质沉淀，出水进入二级反应;反应20‑30min,过滤沉淀后上清液达标排放。该工艺操作简单、运行稳定、成本低廉、回收铜单质纯度高，具有很好的经济效益和良好的应用前景。
权利要求书
1.一种高效回收高浓度黄连素废水中铜的工艺，其特征在于以下步骤，
(1)混合均匀一个生产周期的黄连素含铜废水，根据COD浓度加入水处理絮凝剂及聚丙烯酰胺(PAM)混合药剂，所述的水处理絮凝剂包含硫酸铝、氯化铝、硫酸铁、氯化铁、聚合硫酸铁、聚合氯化铝、聚合氯化铝铁等絮凝剂;不同转速下1000-5000r/min强烈搅拌使药剂与废水充分混合;
(2)加入NaOH，充分搅拌混合均匀，将废水pH值调节到2～3.5，静置30min;
(3)采用过滤式离心机对上述废水进行离心分离，转速为3000-5000r/min，离心时间为10-25min，去除沉淀和悬浮物，离心分离的上清液进入一级铁还原反应;
(4)将废水加热到75～95℃;然后根据废水中Cu2+浓度，根据还原反应所需铁粉量，缓慢分布式加入过量10-40%的铁粉;加入铁粉时，持续搅拌废水，使铁粉与废水之间充分接触;加入全部铁粉后，继续搅拌保温中80-95℃下反应20-50min，反应完成后，过滤得到铜单质沉淀，出水进入二级反应;
(5)一级还原反应后的出水，在80-95℃保温下，加入一级反应中所加铁总量的10～20%，进行二级反应，反应20-30min,过滤沉淀后上清液达标排放。
说明书
一种高效回收高浓度黄连素废水中铜的工艺
技术领域
本发明属于水处理应用及资源化领域，涉及一种简易但高效的絮凝+铁还原法回收高浓度含铜黄连素废水中铜的工艺。
背景技术
黄连素含铜废水主要来源于生成黄连素中的脱铜工艺环节，为脱铜反应的废液和黄连素粗品清洗液的混合物，成分主要为黄连素、铜离子以及反应的中间产物。黄连素含铜废水是一种典型的化学合成类制药废水，由于该废水为暗黑绿色溶液，具有强烈酸性刺激味，pH值为1左右，有机物浓度高达几万到十几万mg/L，且废水中氯化铜含量也平均值1.5～2万mg/L。由于废水中铜离子浓度较高，不经预处理排放到污水处理厂，对后续污水处理厂生物处理工艺带来巨大冲击。同时，由于该废水中铜离子含量较高，具有较高的回收利用价值。
因此，将回收黄连素含铜废水中的铜进行回收，一方面能起到资源化利用，另一方面能减轻后续废水处理难度。目前为回收黄连素生产废水中的铜离子，发明专利(曾萍等，ZL201310042379.8)公开了一种利用黄连素含铜废水制备碱式氯化铜的工艺，可回收废水中99.9%的铜。但是，该方法回收的碱式氯化铜还需进一步处理，而且水中的黄连素和酸类还需进一步处理，使得工艺更加复杂;肖书虎等人采用电化学双极法处理高浓度含铜黄连素制药废水(环境工程技术学报，2011，1(4)：295-299)，黄连素和铜的去除率分别达到93.3%和99.9%以上，铜的平均回收率高达97.1%，每吨含铜废水中可回收铜约21.4kg。但是该方法在实践应用中，电极易结垢，影响反应的进一步进行，使得生产无法进行。崔晓宇等采用铁碳微电解池-离子交换柱组合工艺对黄连素制药废水进行铜回收，铜离子去除率达到97%左右，有机物浓度去除率达44%以上，每吨废水可回收铜13kg(环境工程技术学报，2012,2(4)：319-324)。但这些方法处理黄连素含铜废水在实际工程中均无法有效长期运行，原因在于废水中含有一类胶状物质，当废水中pH值调节到3以上时，该类胶状物质由溶解状态变为固态，一方面影响铜离子还原成单质铜的反应过程，使得其反应不充分;另一方面，析出的胶状物粘附于反应器壁，且极容易造成废水传送管道堵塞，影响废水后续处理。
基于含铜废水中实际回收过程中存在的胶状物影响反应过程和反应效率问题，我们提出首先采用絮凝去除胶状有机物，再用二级铁单质置换铜离子的工艺进行黄连素含铜废水的铜回收。在已有的报道中，尚未见有采用絮凝+铁二级还原联合对黄连素含铜废水进行回收的工艺。
发明内容
本发明提供一种高效回收高浓度黄连素废水中铜的工艺，该工艺操作简单、运行稳定、成本低廉、回收铜单质纯度高，具有很好的经济效益和良好的应用前景。
本发明的一种高效回收高浓度黄连素废水中铜的工艺，采用如下技术方案：
(1)混合均匀一个生产周期的黄连素含铜废水，根据COD浓度加入水处理絮凝剂及聚丙烯酰胺(PAM)混合药剂，所述的水处理絮凝剂包含硫酸铝、氯化铝、硫酸铁、氯化铁、聚合硫酸铁、聚合氯化铝、聚合氯化铝铁等絮凝剂;不同转速下1000-5000r/min强烈搅拌使药剂与废水充分混合;
(2)加入NaOH，充分搅拌混合均匀，将废水pH值调节到2～3.5，静置30min;
(3)采用过滤式离心机对上述废水进行离心分离，转速为3000-5000r/min，离心时间为10-25min，去除沉淀和悬浮物。离心分离的上清液进入一级铁还原反应;
(4)将废水加热到75～95℃;然后根据废水中Cu2+浓度，根据还原反应所需铁粉量，缓慢分布式加入过量10-40%的铁粉。加入铁粉时，持续搅拌废水，使铁粉与废水之间充分接触。加入全部铁粉后，继续搅拌保温中80-95℃下反应20-50min，反应完成后，过滤得到铜单质沉淀，出水进入二级反应;(2)一级还原反应后的出水，在80-95℃保温下，加入一级反应中所加铁总量的10～20%，进行二级反应，反应20-30min,过滤沉淀后上清液达标排放。
该方法以高浓度含铜黄连素生产废水为处理对象，主要先采用絮凝剂去除废水中胶状有机物，然后采用廉价铁粉为原料，通过简易铁的还原作用还原废水中的Cu2+为铜单质，起到金属铜的资源回收和循环利用，同时还能去除废水中胶状有机物，降低废水中COD的同时,减少了工厂实际运行中废水中胶状有机物对管道的堵塞。该方法能回收废水中99%以上的铜，出水中Cu2+浓度低于50mg/L，有效提高了废水的可生化性。
