申请日 20201009
公开（公告）日 20210202
IPC分类号 C02F9/04; C02F101/20; C02F101/16; C02F101/10
摘要
一种铜氨废水预处理一体化装置与方法，属于废水处理技术领域。废水先进入第一吹脱室，密度较小的污染物与曝气产生的细小气泡形成浮渣，同时废水中的部分氨氮被吹脱出水面。废水进入硫化室，调节废水的pH并添加硫化钠发生化学反应生成硫化铜。反应后的废水进入除铜室，颗粒大比重较大的硫化铜在重力的作用下下沉到除铜室的下部，颗粒小的硫化铜与浮选剂混合并通过曝气吹出的气泡粘附形成硫化铜浮渣。沉淀、浮选后的废水进入第二吹脱室，调节废水的pH值并通过曝气吹出的空气把废水中的NH3吹出水面，废水中的硫化氢气体也被吹出水面。吹脱后的废水进入脱硫室，单质硫在重力的作用下下沉到脱硫室的下部，废水被滤料过滤后通过溢流堰排出。
权利要求书
1.一种铜氨废水预处理一体化装置，其特征在于，包括第一吹脱室(1)、硫化室(2)、除铜室(3)、第二吹脱室(4)和脱硫室(5)；
所述的第一吹脱室(1)设有进水管(1-1)，第一吹脱室(1)的中下部设置有第一曝气盘(1-2)，所述的第一曝气盘(1-2)的上方设有布水管(1-3)，所述的布水管(1-3)上具有水平辐射出水口，且布水管(1-3)连接进水管(1-1)，所述的第一曝气盘(1-2)通过管道连接有第一吹脱室(1)外的第一鼓风机(1-4)；所述的第一吹脱室(1)的上部设有第一刮板(1-5)和第一浮渣槽(1-6)；
所述的第一吹脱室(1)和硫化室(2)之间设有挡流板(2-1)，挡流板(2-1)的下部设置有45度的转角，转角转向硫化室(2)一侧，确保第一吹脱室(1)的废水流进硫化室(2)的底部；硫化室(2)设有硫化剂添加计量器(2-2)和pH值调节器(2-3)，硫化室的中下部设有硫化室搅拌器(2-4)；
所述硫化室(2)和除铜室(3)之间设有第一导流板(3-1)，第一导流板(3-1)与铜氨废水预处理一体化装置的内壁形成作为废水进入除铜室(3)的水流通道，确保硫化室(2)的废水从上部溢出，通过水流通道流进除铜室(3)的底部；除铜室(3)的中下部设置有第二曝气盘(3-2)，所述的第二曝气盘(3-2)通过管道连接有除铜室(3)外的第二鼓风机(3-3)；第二曝气盘(3-2)上部设有浮选剂添加计量器(3-4)；第二曝气盘(3-2)靠近第二吹脱室(4)的一侧上部还设有三相分离器(3-5)；除铜室(3)的上部设有第二刮板(3-6)和第二浮渣槽(3-7)，除铜室(3)底部设计成锥形结构，在锥形结构下部设置有除铜室排放阀(3-8)；
所述的三相分离器(3-5)包括设置在除铜室(3)壁上的三角凸起和三角凸起上部的倾斜折板；三角凸起和三角凸起上部的倾斜折板之间设有水流通道，第二曝气盘(3-2)吹出的气泡在浮力的作用下向上移动，由于三角凸起和三角凸起上部的倾斜折板的阻挡，气泡只能上升至第二刮板(3-6)，废水通过三角凸起和三角凸起上部的倾斜折板之间的水流通道流出除铜室(3)；
所述除铜室(3)和第二吹脱室(4)之间设有第二导流板(4-1)，第二导流板(4-1)与铜氨废水预处理一体化装置的内壁形成作为废水进入第二吹脱室的水流通道，确保硫化室(3)的废水从上部溢出，通过水流通道流进第二吹脱室(4)的底部；第二吹脱室(4)下部设置有第三曝气盘(4-2)，所述的第三曝气盘(4-2)通过管道连接有第二吹脱室(4)外的第三鼓风机(4-3)，所述的第三曝气盘(4-2)下部设有碱液添加计量器(4-4)；
所述第二吹脱室(4)和脱硫室(5)之间设有隔板(5-1)，隔板(5-1)上设有水流口(5-2)；水流口(5-2)的下部和第三曝气盘(4-2)上部的隔板(5-1)上设有导气板(5-3)；脱硫室(5)上部设有滤料(5-4)；脱硫室(5)底部设计成锥形结构，在锥形结构下部设置有脱硫室排放阀(5-5)；脱硫室(5)上部设有溢流堰(5-6)，溢流堰(5-6)连接出水管，出水管排出的水进入污水处理厂进一步处理。
2.根据权利要求1所述的一种铜氨废水预处理一体化装置，其特征在于，布水管(1-3)设置成同心圆形状或十字形状。
3.根据权利要求1所述的一种铜氨废水预处理一体化装置，其特征在于，所述的第一曝气盘(1-2)是均匀设置有微孔的微孔式曝气盘；第一曝气盘(1-2)的吹出的空气与废水的体积比为2000～4000:1。
4.根据权利要求1所述的一种铜氨废水预处理一体化装置，其特征在于，所述硫化剂添加计量器(2-2)添加的硫化剂为硫化钠溶液；废水中的铜离子与硫离子的摩尔比为1:1.5～2。
5.根据权利要求1所述的一种铜氨废水预处理一体化装置，其特征在于，所述pH值调节器(2-3)通过添加盐酸、硫酸或氢氧化钠溶液来调节废水的pH值；所述pH值调节器(2-3)调节废水的pH值为9～11。
6.根据权利要求1所述的一种铜氨废水预处理一体化装置，其特征在于，所述的第二曝气盘(3-2)是均匀设置有微孔的微孔式曝气盘；进一步地，第二曝气盘(3-2)的吹出的空气与废水的体积比为1000～3000:1。
7.根据权利要求1所述的一种铜氨废水预处理一体化装置，其特征在于，所述浮选剂添加计量器(3-4)添加的浮选剂为异戊基钠黄药、异戊基钾黄药或丁铵黑药；废水中的铜离子与浮选剂的摩尔比为1:1～2。
8.根据权利要求1所述的一种铜氨废水预处理一体化装置，其特征在于，所述的第三曝气盘(4-2)是均匀设置有微孔的微孔式曝气盘；第三曝气盘(4-2)的吹出的空气与废水的体积比为2000～6000:1。
9.根据权利要求1所述的一种铜氨废水预处理一体化装置，其特征在于，所述碱液添加计量器(4-4)添加的碱液为氢氧化钠溶液；所述碱液添加计量器(4-4)添加的碱液调节废水的pH值为11～13；所述滤料(5-4)为塑料纤维滤料，当滤料(5-4)的滤速降低后进行反冲洗，回收单质硫。
10.采用权利要求1-9任一所述的一种铜氨废水预处理一体化装置进行废水处理的方法，其特征在于，步骤如下：
①废水通过进水管(1-1)以及布水管(1-3)进入第一吹脱室(1)，位于布水管(1-3)下方的第一曝气盘(1-2)吹出的空气产生大量细小气泡，气泡与密度较小的污染物形成浮渣在浮力作用下上升至水面，浮渣通过第一刮板(1-5)和第一浮渣槽(1-6)排出；废水中的部分氨氮被吹脱出水面；
②废水进入硫化室(2)，pH值调节器(2-3)通过添加盐酸、硫酸或氢氧化钠溶液来调节废水的pH值为9～11，硫化剂添加计量器(2-2)添加硫化剂，硫化室搅拌器(2-4)对废水进行搅拌，废水发生化学反应生成硫化铜；
③反应后的废水通过硫化室(2)和除铜室(3)之间的水流通道进入除铜室(3)，部分颗粒大比重较大的硫化铜在重力的作用下下沉到除铜室(3)的下部，通过底部的除铜室排放阀(3-8)排出、脱水回收利用；部分颗粒小的硫化铜与浮选剂混合并与第二曝气盘(3-2)吹出的气泡粘附形成硫化铜浮渣，硫化铜浮渣在浮力作用下上升至水面通过第二刮板(3-6)和第二浮渣槽(3-7)排出、脱水回收利用；
④沉淀、浮选后的废水通过第二导流板(4-1)进入第二吹脱室(4)，碱液添加计量器(4-4)调节废水的pH值为11～13，第三曝气盘(4-2)吹出的空气把废水中的NH3吹出水面，废水中的硫化氢气体也被吹出水面；第三曝气盘(4-2)吹出的空气把废水中的硫离子氧化成单质硫；
⑤吹脱后的废水通过水流口(5-2)进入脱硫室(5)，部分单质硫在重力的作用下下沉到脱硫室(5)的下部，通过底部的脱硫室排放阀(5-5)排出、脱水、回收利用，废水被滤料(5-4)过滤后通过溢流堰(5-6)和出水管排出，出水管排出的水进一步处理；当滤料(5-4)的滤速降低后，进水管(1-1)停止进水，排空铜氨废水预处理一体化装置，对滤料(5-4)进行反冲洗，滤料(5-4)上的单质硫通过脱硫室排放阀(5-5)排出、脱水回收利用。
说明书
一种铜氨废水预处理一体化装置与方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其是一种铜氨废水预处理一体化装置与方法。
背景技术
铜氨废水主要来自于工业生产，包括金属冶炼、印刷电路板等行业排放的废水。铜氨废水因含有铜和氨氮，同时具备铜和氨氮的污染性，危害极大。铜虽是人体必需的微量元素，在造血、细胞分裂、某些酶活性以及内分泌方面起着重要作用，但过多的铜会造成老年痴呆、肝硬化、神经损伤等疾病，铜会进入血清中发生溶血，还会抑制谷胱甘肽还原酶，使其含量减小。氨氮是微生物的一种营养物质，浓度过高会引起水体的富营养化，还会对水生物造成危害，其中游离氨毒性是胺的几十倍。同时氨氮由于具有还原性，在一定条件的水环境下会转变成亚硝酸盐，而亚硝酸与蛋白质反应会生成强致癌物质亚硝胺，危害人体。
利用蒸氨法去除铜氨废水中的氨氮，一般只能处理水量少、铜氨含量高的废水；同时去除铜和氨法存在成本高昂的问题；而微生物法只能针对浓度较低的铜氨废水。因此有必要对铜氨废水的处理工艺进行深入研究。
发明专利《铜氨络合废水中铜离子的两段法快速去除》(202010166365.7)公开了一种铜氨络合废水中铜离子的两段法快速去除方法。包括：⑴将碱加入到铜氨络合废水中，使废水调整到合适的pH值，进行一段破络沉淀，去除部分铜，⑵向得到的含铜悬浮液中加入氧肟酸型分离药剂，混合均匀后静置，二段深度螯合除铜和絮凝沉降分离；⑶沉降后的底流即高含量铜泥，取出后经脱水干燥形成高纯度氢氧化铜粉末；滤液和上清液溢流进入后续脱氨系统。该专利只考虑了铜离子的去除。
发明专利《线路板铜氨浓液浓酸分馏处理工艺》(201611257788.X)公开了一种线路板铜氨浓液浓酸分馏处理工艺，其步骤如下：先向反应罐加入浓硫酸，然后向反应罐里面的浓硫酸均匀缓慢地加入浓铜氨废水，加入的浓铜氨废水与浓硫酸进行混合后，产生强烈暴沸反应，反应罐的温度、压力就会大大升高，使浓液中的水与氨因为温度升高后再进行蒸发分馏，接着经冷凝后形氨水；随着浓铜氨废水的加入，反应的液体中不断产生硫酸铜晶体，而随着反应进行，浓硫酸变成了稀释的酸铜废水，反应完成。该发明的反应过程短，能回硫酸铜晶体。但该专利操作复杂，处理成本较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决铜氨废水处理难题，提供一种铜氨废水预处理一体化装置与方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种铜氨废水预处理一体化装置，包括第一吹脱室1、硫化室2、除铜室3、第二吹脱室4和脱硫室5；
所述的第一吹脱室1设有进水管1-1，第一吹脱室1的中下部设置有第一曝气盘1-2，所述的第一曝气盘1-2的上方设有布水管1-3，所述的布水管1-3上具有水平辐射出水口，且布水管1-3连接进水管1-1，所述的第一曝气盘1-2通过管道连接有第一吹脱室1外的第一鼓风机1-4。所述的第一吹脱室1的上部设有第一刮板1-5和第一浮渣槽1-6；
进一步地，为了废水处理的效果更好，布水管1-3设置成同心圆形状或十字形状。
进一步地，所述的第一曝气盘1-2是均匀设置有微孔的微孔式曝气盘。
进一步地，第一曝气盘1-2的吹出的空气与废水的体积比为2000～4000:1。
所述的第一吹脱室1和硫化室2之间设有挡流板2-1，挡流板2-1的下部设置有45度的转角，转角转向硫化室2一侧，确保第一吹脱室1的废水流进硫化室2的底部；硫化室2设有硫化剂添加计量器2-2和pH值调节器2-3，硫化室的中下部设有硫化室搅拌器2-4。
优选地，所述硫化剂添加计量器2-2添加的硫化剂为硫化钠溶液。废水中的铜离子与硫离子的摩尔比为1:1.5～2。
进一步地，所述pH值调节器2-3通过添加盐酸、硫酸或氢氧化钠溶液来调节废水的pH值。
进一步地，所述pH值调节器2-3调节废水的pH值为9～11。
所述硫化室2和除铜室3之间设有第一导流板3-1，第一导流板3-1与铜氨废水预处理一体化装置的内壁形成作为废水进入除铜室3的水流通道，确保硫化室2的废水从上部溢出，通过水流通道流进除铜室3的底部。除铜室3的中下部设置有第二曝气盘3-2，所述的第二曝气盘3-2通过管道连接有除铜室3外的第二鼓风机3-3。第二曝气盘3-2上部设有浮选剂添加计量器3-4。第二曝气盘3-2靠近第二吹脱室4的一侧上部还设有三相分离器3-5。除铜室3的上部设有第二刮板3-6和第二浮渣槽3-7，除铜室3底部设计成锥形结构，在锥形结构下部设置有除铜室排放阀3-8。
进一步，所述的第二曝气盘3-2是均匀设置有微孔的微孔式曝气盘。
进一步地，第二曝气盘3-2的吹出的空气与废水的体积比为1000～3000:1。
进一步地，所述的三相分离器3-5包括设置在除铜室3壁上的三角凸起和三角凸起上部的倾斜折板。三角凸起和三角凸起上部的倾斜折板之间设有水流通道，第二曝气盘3-2吹出的气泡在浮力的作用下向上移动，由于三角凸起和三角凸起上部的倾斜折板的阻挡，气泡只能上升至第二刮板3-6，废水通过三角凸起和三角凸起上部的倾斜折板之间的水流通道流出除铜室3。
优选地，所述浮选剂添加计量器3-4添加的浮选剂为异戊基钠黄药、异戊基钾黄药或丁铵黑药。废水中的铜离子与浮选剂的摩尔比为1:1～2。
所述除铜室3和第二吹脱室4之间设有第二导流板4-1，第二导流板4-1与铜氨废水预处理一体化装置的内壁形成作为废水进入第二吹脱室的水流通道，确保硫化室3的废水从上部溢出，通过水流通道流进第二吹脱室4的底部。第二吹脱室4下部设置有第三曝气盘4-2，所述的第三曝气盘4-2通过管道连接有第二吹脱室4外的第三鼓风机4-3，所述的第三曝气盘4-2下部设有碱液添加计量器4-4。
进一步地，所述的第三曝气盘4-2是均匀设置有微孔的微孔式曝气盘。
优选地，所述碱液添加计量器4-4添加的碱液为氢氧化钠溶液。
进一步地，所述碱液添加计量器4-4添加的碱液调节废水的pH值为11～13。
进一步地，第三曝气盘4-2的吹出的空气与废水的体积比为2000～6000:1。
所述第二吹脱室4和脱硫室5之间设有隔板5-1，隔板5-1上设有水流口5-2。水流口5-2的下部和第三曝气盘4-2上部的隔板5-1上设有导气板5-3。脱硫室5上部设有滤料5-4。脱硫室5底部设计成锥形结构，在锥形结构下部设置有脱硫室排放阀5-5。脱硫室5上部设有溢流堰5-6，溢流堰5-6连接出水管，出水管排出的水进入污水处理厂进一步处理。
优选地，所述滤料5-4为塑料纤维滤料，当滤料5-4的滤速降低后进行反冲洗，回收单质硫。
采用上述铜氨废水预处理一体化装置进行废水处理的方法如下：
①废水通过进水管1-1以及布水管1-3进入第一吹脱室1，位于布水管1-3下方的第一曝气盘1-2吹出的空气产生大量细小气泡，气泡与密度较小的污染物形成浮渣在浮力作用下上升至水面，浮渣通过第一刮板1-5和第一浮渣槽1-6排出。废水中的部分氨氮被吹脱出水面。
②废水进入硫化室2，pH值调节器2-3通过添加盐酸、硫酸或氢氧化钠溶液来调节废水的pH值为9～11，硫化剂添加计量器2-2添加硫化剂，硫化室搅拌器2-4对废水进行搅拌，废水发生化学反应生成硫化铜。
③反应后的废水通过硫化室2和除铜室3之间的水流通道进入除铜室3，部分颗粒大比重较大的硫化铜在重力的作用下下沉到除铜室3的下部，通过底部的除铜室排放阀3-8排出、脱水回收利用。部分颗粒小的硫化铜与浮选剂混合并与第二曝气盘3-2吹出的气泡粘附形成硫化铜浮渣，硫化铜浮渣在浮力作用下上升至水面通过第二刮板3-6和第二浮渣槽3-7排出、脱水回收利用。
④沉淀、浮选后的废水通过第二导流板4-1进入第二吹脱室4，碱液添加计量器4-4调节废水的pH值为11～13，第三曝气盘4-2吹出的空气把废水中的NH3吹出水面，废水中的硫化氢气体也被吹出水面。第三曝气盘4-2吹出的空气把废水中的硫离子氧化成单质硫。
⑤吹脱后的废水通过水流口5-2进入脱硫室5，部分单质硫在重力的作用下下沉到脱硫室5的下部，通过底部的脱硫室排放阀5-5排出、脱水、回收利用，废水被滤料5-4过滤后通过溢流堰5-6和出水管排出，出水管排出的水进一步处理。当滤料5-4的滤速降低后，进水管1-1停止进水，排空铜氨废水预处理一体化装置，对滤料5-4进行反冲洗，滤料5-4上的单质硫通过脱硫室排放阀5-5排出、脱水回收利用。
本发明的有益效果：本发明首先对废水进曝气气浮除渣并吹脱部分氨氮，利用硫化铜难溶于水的特性沉淀、气浮去除废水中的铜离子；利用吹脱法进一步去除废水中的氨氮和氧化水中的硫离子，再沉淀和过滤去除硫。本发明的铜氨废水预处理一体化装置占地面积小，结构简单，制造成本低，.运行简单，维护方便；能耗较低，对废水具有比较好的处理效果。 （发明人 徐成栋;万玉山 ）
