专利名称：一种含铜含铁酸性废水的处理方法
技术领域：
本发明涉及一种废水处理方法，尤其是一种含铜含铁酸性废水处理方法，本发明方法可用于硫化铜矿采矿生产过程中产生的含铜含铁酸性废水处理，也可以作为一种聚合硫酸铁的生产方法。
背景技术：
在硫化铜矿采矿生产过程中，所产生的含铜含铁酸性废水PH低，金属离子浓度高，对环境的污染大。目前含铜含铁酸性废水处理技术主要有化学法电解法、化学中和法、硫化沉淀法、沉淀浮选法；物化法反渗透法、离子交换法、液膜法、吸附法；生物法硫酸盐还原菌法、生物吸附法等。
电解法是一种比较成熟的方法，但是对低浓度的铜处理成本较高。化学沉淀法工艺简单，投资少，操作方便，但由于化学沉淀法要加入大量的石灰，会有大量废渣的产生，废水里面的铜等有价金属无法回收。硫化沉淀法能够有效回收废水中的铜，但是在酸性条件下会产生有毒气体硫化氢，会造成操作环境恶化。离子交换法存在处理成本高等缺点。生物法一般要求是处理低浓度的含铜废水，而且对酸度、温度等条件要求较高。发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供提供一种经济、合理、行之有效的综合处理含铜含铁酸性废水的方法，以解决现有技术中存在的上述问题。
本发明提供的技术方案如下
一种含铜含铁废水的处理方法，包括如下步骤
步骤一使用铁粉置换废水中的铜。溶液颜色变为淡绿色。过滤回收有价金属铜。 该步骤中Cu2+被置换出来，溶液中狗3+也被还原为狗2+，铁粉氧化为狗2+，溶液呈现狗2+的淡绿色。反应后测定Cu2+及!^2+浓度。
步骤二 活化培养氧化亚铁硫杆菌和氧化亚铁微螺菌。使用置换后的溶液对这两种菌种的混合液进行适应性驯化。活化及驯化过程中监测PH、氧化还原电位、细菌数量的变化。
步骤三通过曝气或者搅拌的方式通过细菌氧化!^2+生成狗3+。氧化过程中监测 pH、氧化还原电位、细菌数量的变化。氧化完成后测定！^2+、!^3+及总铁的浓度。
步骤四氧化后的溶液常压加热蒸发至粘稠后，放入烘箱烘干得到聚合硫酸铁产品。产品测定全铁质量分数、还原性物质质量分数、盐基度等国家规定的聚铁质量参数。
优选地，步骤一中，置换铁粉使用量为还原废水中Cu2+、狗3+等氧化剂所用理论量的1-2倍。置换时间2_4h。反应温度为常温。
优选地，置换后溶液中控制亚铁浓度30_60g/L。
步骤二所使用的两种菌种为常见菌，氧化亚铁硫杆菌 (Thiobacillusferrooxidans,T. f)是能产生三价铁离子的一类特殊细菌，属于铁细菌的一种。它们能加速亚铁离子的氧化，它是一种重要的浸矿微生物，可商业购买得到或从矿物废水中筛选培养得到。氧化亚铁微螺菌也类似。
优选地，细菌活化、驯化及氧化过程接种量为10% -50%。
优选地，细菌活化、驯化及氧化过程培育温度为30_45°C。
优选地，细菌活化、驯化及氧化过程pH为1. 5-1. 7。
优选地，细菌活化、驯化及氧化过程每毫升细菌数量IO6-IO8个。氧化反应过程中用Ag-AgCl电极监测电位变化，氧化完成后测定氧化还原电位550mv-700mv。反应结束后 Fe2+的量占总铁量比例小于0. 1%。反应搅拌强度100-200r/min。
优选地，步骤三细菌氧化置换后液的氧化时间为2-8天。
优选地，生产聚合硫酸铁所用氧化后液调整PH = 1. 0-1. 3，常压加热蒸发至粘稠， 烘干温度为50-90°C。
本发明主要是基于如下的原理进行的在适宜的温度、PH等条件下，氧化亚铁硫杆菌及氧化亚铁微螺菌可以有效的将狗2+氧化为狗3+。控制适宜的三价铁浓度和pH，在反应过程中不产生不溶性含铁沉淀。氧化后的狗3+溶液通过蒸发、水解、聚合生成聚铁产品。
由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明一种含铜含铁酸性废水的处理方法取得了如下有益效果
1、反应过程中只需要加入必要的铁粉和调节pH的酸碱溶液，不需要添加其他药剂。处理过程不会产生二次污染。
2、本发明可在常压较低温度条件下，对含铜含铁酸性废水进行集中处理，生产规模可大可小，且工艺简单，流程短，一次投资少，见效快，运行费用低廉，环境友好。处理后既能有效回收有价金属铜又能变废为宝生产新的产品聚铁，聚铁作为水处理剂具有絮凝体形成速度快、矾花密实、沉降速度快、对低温高浊度原水处理效果好、适用水体PH值范围广等独特的性能，同时还能去除水中的有机物、悬浮物、重金属、硫化物及致癌物、无铁离子的水相转移、脱色脱油、除臭除菌功能显著，且价格便宜，与其他净水剂相比，有着很强的市场竞争力，其经济效益也十分明显。本发明为厂矿企业含铜含铁废水的处理，提供一条有效且经济实用的途径。
具体实施方式
通过以下实施实例对本发明进一步说明。
1)某矿山酸性废水含 Cu2+lg/L，Fe2+10g/L, Fe3+30g/L, pH = 1. 3。还原铁粉的加入量为25g/L，搅拌反应池，反应后过滤。滤渣提铜。置换后液为淡绿色，溶液中Cu2+达到 0. 5mg/L，Fe2+ 浓度为 60g/L，溶液 pH = 3. 5。
2)使用9K培养基活化培养保藏的氧化亚铁硫杆菌及氧化亚铁微螺菌(9K 培养基的组分为(NH4)2SO4 3g/L、KH2PO4 0. 5g/L、KCl 1. Og/L、MgSO4 · 7H20 0. 5g/L、 Ca(NO3)2 · 4H200. Olg/L)。使用9K培养基和置换后液的混合液来驯化活化后的混合菌种， 置换后液占得比重依次为10%,30%,50%,70%,90%,100% 0活化及驯化接种比为20%， 过程中保持体系PH= 1.7，温度30°C，机械搅拌，搅拌速度150rpm。最终获得适应置换后液的菌种。
3)使用驯化好的菌种在pH = 1. 7，温度30°C，搅拌速度150rpm条件下氧化置换后液，得到红棕色溶液，氧化电位大于570mv，Fe2+小于0. 3g/L。
4)氧化好的置换后液调整pHl. 0-1. 3，常压加热蒸发至粘稠后，放入烘箱烘干。测得盐基度15. 5，总铁18. 23%, Fe2+小于0. 01%。满足国标II类的要求。
上述仅为本发明的一个具体实施例，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围
权利要求
1.一种处理含铜含铁酸性废水处理方法，其特征包括以下步骤步骤一使用还原铁粉置换废水中的铜，还原狗3+成为狗2+，过滤回收有价金属铜；步骤二 活化氧化亚铁硫杆菌和氧化亚铁微螺菌，使用置换后的溶液对菌种进行适应性驯化；步骤三通过曝气或者搅拌的方式使用驯化好的细菌氧化置换后液生成狗3+溶液；步骤四氧化后的溶液通过加热浓缩聚合生产聚铁。
2.如权利要求1所述的一种处理含铜含铁酸性废水处理方法，其特征在于步骤一中， 还原铁粉使用量为还原废水中Cu2+、Fe3+等氧化剂所用理论量的1-2倍，置换时间2-4h，反应温度为常温。
3.如权利要求1所述的一种处理含铜含铁酸性废水处理方法，其特征在于步骤一中， 置换后液中控制亚铁铁浓度为30-60g/L。
4.如权利要求1所述的一种处理含铜含铁酸性废水处理方法，其特征在于步骤二中， 活化培养、驯化及氧化置换后液过程中接种比为10-50% (V/V)。
5.如权利要求1所述的一种处理含铜含铁酸性废水处理方法，其特征在于细菌培养、 驯化及氧化的温度为30-45°C。
6.如权利要求1或5所述的一种处理含铜含铁酸性废水处理方法，其特征在于细菌培养、驯化及氧化的PH为1. 5-1. 7。
7.如权利要求1或5所述的一种处理含铜含铁酸性废水处理方法，其特征在于每毫升细菌数量IO6-IO8个。
8.如权利要求1所述的一种处理含铜含铁酸性废水处理方法，其特征在于步骤三细菌氧化置换后液的氧化时间为2-8天。
9.如权利要求1所述的一种处理含铜含铁酸性废水处理方法，其特征在于步骤四中， 生产聚铁的条件为调整氧化后液PHl. 0-1. 3，常压加热蒸发至粘稠，50-90°C烘干。
全文摘要
本发明公开了一种含铜含铁酸性废水的处理方法，包括以下步骤步骤一，使用铁粉置换废水中的铜并过滤；步骤二，使用置换后液对本单位保藏的菌种活化培养并驯化；步骤三，在搅拌或曝气条件下使用驯化好的细菌氧化置换后液；步骤四，使用氧化后的Fe3+溶液生产聚合硫酸铁。本发明工艺流程短、设备简单、投资少、成本低，没有外排物产生，对环境友好，并能回收有价金属，提高经济效益。
文档编号C02F9/14GK102531271SQ20101061250
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月29日 优先权日2010年12月29日
发明者刘升明, 季常青, 张卿, 李明浩, 董博文, 谢洪珍, 阴菡 申请人:厦门紫金矿冶技术有限公司