一种含铜废水的高效处理装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种废水处理方法，尤其涉及一种含铜废水的高效处理装置和方法。
【背景技术】
[0002]随着经济的不断发展，重金属的污染问题日益被公众所重视；重金属原义是指比重大于5的金属(密度大于4.5克每立方厘米的金属)，包括金、银、铜、铁、铅等。重金属污染与其他有机化合物的污染不同。不少有机化合物可以通过自然界本身物理的、化学的或生物的净化，使有害性降低或解除。而重金属具有富集性，很难在环境中降解。水排出的重金属，即使浓度小，也可在藻类和底泥中积累，被鱼和贝类体表吸附，产生食物链浓缩，从而造成公害。水体中金属有利或有害不仅取决于金属的种类、理化性质，而且还取决于金属的浓度及存在的价态和形态，即使有益的金属元素浓度超过某一数值也会有剧烈的毒性，使动植物中毒，甚至死亡。重金属在人体内能和蛋白质及各种酶发生强烈的相互作用，使它们失去活性，也可能在人体的某些器官中富集，如果超过人体所能耐受的限度，会造成人体急性中毒、亚急性中毒、慢性中毒等，对人体会造成很大的危害。铜是人体健康不可缺少的微量营养素，是人体内血蓝蛋白的组成元素，对于血液、中枢神经和免疫系统，头发、皮肤和骨骼组织以及脑子和肝、心等内脏的发育和功能有重要影响;但是一旦人体铜过量，肝内含铜会增加数倍，超过忍受限度时，红细胞不能摄取全部铜，铜突然释放到血清内，结果发生溶血，铜引起溶血有多种原因。Cu2+与血红蛋白、红细胞以及其他细胞膜的SH基有亲合力，结果增加了红细胞的通透性而发生溶血，此外，铜抑制谷胱甘肽还原酶，并使细胞内还原型谷胱甘肽减少，铜使血红蛋白变性，发生溶血性贫血。铜过量还表现为引起Wilson氏症，其主要症状是胆汁排泄铜的功能紊乱，造成组织中铜贮留，首先蓄积于肝脏内，引起肝脏损害，出现慢性、活动性肝炎症状。当铜沉积于脑部引起神经组织病变时，则出现小脑运动失常和帕金氏综合症。铜沉积在近侧肾小管，引起氨基酸尿、糖尿、蛋白尿和尿酸尿。
[0003]含铜废水是常见的工业废水之一，已成为人类面临的重要环境问题，其主要来源于化工、印染、电镀、有色冶炼、有色金属矿山开采、电子材料漂洗废水和染料生产等过程。目前铜离子去除方法主要有离子交换法、电解法、化学沉淀法、电化学法、膜处理法等，但都存在一定的局限性，如费用高、操作条件苛刻、易形成二次污染等。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种含铜废水的高效处理装置和方法。
[0005]本发明通过以下技术方案来实现上述目的:
[0006]本发明一种含铜废水的高效处理装置，包括原料供给系统、泡沫分离系统、泡沫处理系统和控制系统，所述原料供给系统包括铜离子废水储罐、十二烷基硫酸钠溶液储罐、铜离子废水液输送离心栗、十二烷基硫酸钠溶液输送离心栗;所述泡沫分离系统包括泡沫分离塔、空气分布器、空气压缩机;所述泡沫处理系统包括泡沫收集器、丝网消泡装置、氢氧化钠溶液储罐、氢氧化钠溶液输送离心栗、离心过滤器;所述控制系统包括原料液流量比值控制系统、泡沫分尚塔液位与空气流量控制系统和氢氧化钠溶液流量控制系统，所述原料液流量比值控制系统包括十二烷基硫酸钠溶液流量控制器、第一比例运算器、铜离子废水溶液的流量控制器、第一控制阀和第二控制阀；所述泡沫分尚塔液位与空气流量控制系统包括液位控制器、第二比例运算器、空气流量控制器、第四控制阀和第五控制阀；所述氢氧化钠溶液流量控制系统包括氢氧化钠溶液流量控制器和第三控制阀。所述铜离子废水储罐的出料端分别与所述铜离子废水液输送离心栗的进料口与铜离子废水溶液的流量控制器的流量信号检测端连接，所述铜离子废水液输送离心栗的出料端经第一控制阀与泡沫分离塔的下端进口连接，所述铜离子废水溶液的流量检测信号和比例计算器的输出信号与铜离子废水溶液的流量控制器的信号输入端连接，经该流量控制器运算后其输出信号与第一流量控制阀的输入端连接;所述十二烷基硫酸钠溶液储罐的出料端通过所述十二烷基硫酸钠溶液输送离心栗与所述第一控制阀连接后再与泡沫分离塔的底部入口连接，所述十二烷基硫酸钠溶液储罐的流量检测信号与十二烷基硫酸钠溶液流量控制器的流量信号输入端连接，十二烷基硫酸钠溶液流量控制器将此信号与给定值比较后运算并输出信号，十二烷基硫酸钠溶液流量控制器信号输出端分别与所述第一比例计算器和第二控制阀的控制端连接;所述氢氧化钠溶液储罐下部流动管路经氢氧化钠溶液输送离心栗与泡沫收集器连接，所述泡沫收集器内碱度经检测装置检测后输入到氧化钠溶液流量控制器的第一输入端，所述的氧化钠溶液流量控制器接收该信号并与给定值比较运算后输出控制信号端与第三控制阀的控制端连接;所述空气压缩机的输出端与泡沫分离塔底部的空气分布器进口连接，所述空气分布器的压缩空气流量信号与压缩空气流量控制器的输入端连接，第二比例计算器的输出信号作为压缩空气流量控制器的给定信号与其输入端连接，压缩空气流量控制器将压缩空气流量信号和第二比例计算器的输出信号比较并运算后，其输出信号端与第四控制阀的控制端连接;所述泡沫分离塔中的残液出口管路流至第五控制阀，所述泡沫分离塔液位信号与液位控制器的输入端连接，液位控制器接收该信号与给定值比较并运算后其信号第一输出端与第五控制阀的控制端连接，液位控制器的第二输出端与第二比例计算器连接。
[0007]本发明一种含铜废水的高效处理方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0008](1)将模拟的浓度为20mg/L的铜离子废水溶液，用质量分数为5 %的硫酸调节器pH为6.0，置于铜离子废水储罐中，通过铜离子废水液输送离心栗增压输送至泡沫分离塔底部入口；
[0009](2)将浓度为375mg/L的十二烷基硫酸钠的表面活性剂溶液置于十二烷基硫酸钠溶液储罐中，通过十二烷基硫酸钠溶液输送离心栗增压输送至泡沫分离塔底部入口 ；
[0010](3)空气经压缩机增压输送至泡沫分离塔底部，再经空气分布器分布，为泡沫分离塔中表面活性剂气泡产生的动力及介质；
[0011 ] (4)铜离子废水溶液及十二烷基硫酸钠的表面活性剂溶液自泡沫分离塔底部入口进入塔内后被分布的气泡搅拌均匀，同时混合液中的铜离子被气泡表面的活性剂吸附，气泡上升至塔顶泡沫出口流入泡沫收集器，被泡沫收集器上端的消泡装置消泡后成液态积存于收集器底部，该液体即为铜离子浓缩液；
[0012](5)将质量分数为10%的氢氧化钠溶液置于氢氧化钠溶液储罐中，利用氢氧化钠溶液输送离心栗输送至泡沫收集器底部液相中，与浓缩液的铜离子反应，生成Cu(0H)2沉淀；
[0013](6)泡沫收集器中含Cu(0H)2沉淀的悬浮液经加压栗输送至离心过滤器中，离心过滤器转速8500r/min，将Cu(0H)2沉淀分离，在经烘干后可得Cu(0H)2产品;滤液可与铜离子废水溶液混合于铜离子废水储罐中，进一步回收其中的铜离子；
[0014](7)泡沫分离塔中铜离子溶液及十二烷基硫酸钠的表面活性剂溶液平均停留时间控制在2.5-3小时，经泡沫分离铜离子后的残液经塔底出口排出。
[0015](8)该工艺对浓度为201^/1的铜离子废水溶液处理后残液中012+的残留率为0.42-
0.51%，S卩0.102mg/L，达到了铜离子废水0.5mg/L的废水排放标准，泡沫分离塔中铜离子去除率97.8-98.4%,经后续工段回收后铜离子的回收率可达88.6-94.2 %。
[0016]本发明的有益效果在于:
[0017]本发明是一种含铜废水的高效处理装置和方法，与现有技术相比，本发明采用泡沫分离法，连续分离废水中的铜离子，并采用连续控制系统对工艺条件进行控制，达到持续、稳定、高效的去除废水中铜离子。该工艺对浓度为20mg/L的铜离子废水溶液处理后残液中Cu2+的残留率为0.42-0.51 %，