专利名称：一种藻类治理低含铜蚀刻废液装置的制作方法
技术领域：
一种藻类治理低含铜蚀刻废液装置技术领域[0001]本实用新型属于水环境的保护与治理装置，具体涉及一种藻类治理低含铜蚀刻废液装置，适用于PCB企业低含铜蚀刻废液的治理。
背景技术：
[0002]随着工业生产的发展，水体中重金属污染物的排入量日趋增加，使水生态环境遭受破坏，导致水体污染。鉴于重金属污染物对水生态环境的危害，保护水环境、防治水污染， 有效治理水体重金属污染是十分必要。[0003]目前，治理重金属废水技术主要为物化处理方法，该技术使用中面临处理不彻底、 易造成二次污染和处理成本高等不足，需要寻求克服现有技术的不足、治理效果好的技术。 分布于水体中的藻类，具有生长能力强、比表面积大，对低浓度金属离子具有一定的吸附能力。将藻类用于重金属废水治理，可以避免以上技术的不足，通过藻对废水中金属的吸附和解析分离，回收该废水中重金属资源，保护水环境。[0004]我国印制电路板(PCB)工业发展迅速，产生了大量金属废水，直接排放后导致水体污染。在印制电路板生产中，采用了酸性氯化铜或碱性铜氨溶液作为蚀刻液，当蚀刻工序完成后，排放蚀刻废液中含有大量的铜离子，常采用电沉积工艺，回收蚀刻废液中铜。该工艺能对蚀刻废液中铜离子进行较好回收，降低蚀刻废液中铜离子浓度，但是随着蚀刻废液中铜离子浓度的下降，其耗电量液不断增大，会增加其处理成本；当蚀刻废液中铜离子浓度在1. 0 g/L以下，尤其是低于0. 5 g/L时，该工艺不仅处理成本高，而且难于继续使铜离子浓度下降。因此，需要寻求新的治理技术，有效治理低含铜蚀刻废液。[0005]在关于利用藻类处理含铜废液的研究中，文献报道较少。铜为藻类生长微量物质，当藻细胞中铜含量过高时，会对藻种生长产生抑制。近年来，在藻类治理含铜废液技术中，出现了 Pairat Kaewsarn 等学者(Pairat Kaewsarn. Biosorption of copper (II) from aqueous solutions by pre—treated biomass of marine algae Padina sp. Chemospherej 2002,47 1081-1085 ；Edson Antonio da Silva，Eneida Sala Cossich and Celia Regina Granhen. Modeling of copper(II) biosorption by marine alga Sargassum sp. in fixed-bed column. Process Biochemistry, 2002,38 :791-799 ；Y. Prasanna Kurnarj P. King and V. S. R. K. Prasad. Removal of copper from aqueous solution using Ulva fasciata sp. —A marine green algae. Journal of Hazardous Materials ^,2006,137 :367-373 ；Vitor J. P. VilariCidalia M. S. Botelho and Jose M. Loureiro. Biosorption of copper by marine algae Gelidium and algal composite material in a packed bed column. Bioresource Technology, 2008,99 :5830-5838.) 利用淡水藻或海藻的藻粉吸附浓度低于100 mg/L的含铜溶液，取得了一定的铜离子去除效果。另夕卜，K. Vijiayareghavan 等学者(K. Vijiayareghavan, J. Jegan and K. Palanivelu. Biosorption of copper， cobalt and nickel by marine green alga Ulva reticulata in a packed column. Chemosphere:419-426 ；K. Vijayaraghavan,J. Jegan and K. Palanivelu. Batch and column removal of copper from aqueous solution using a brown marine alga Turbinaria ornata. Chemical Engineering Journal,2歐106 :177-184)利用藻粉吸附浓度为100 1000 mg/L的含铜溶液，也取得了一定的铜离子去除效果。然而，报道文献所述为藻粉吸附含铜溶液的实验研究，将该方法用于含铜废水处理时，将具有以下不足(1)采用间歇处理方法，其实验藻粉为对培养的藻种离心分离、恒温干燥等工艺制备，工艺过程复杂，不适合处理量大的含铜废液。( 采用柱连续吸附方法，含铜溶液以较慢速度流入反应柱，并与反应柱中藻粉接触，吸附溶液中铜离子，但是反应柱中相同高度的藻粉与含铜溶液接触并不均勻，出现了相同高度藻粉吸附量的差异，降低了反应柱中藻粉吸附效率；另外，对吸附条件中温度和酸度也较难控制。(3) 利用藻粉吸附含铜溶液，从实验室水平对藻粉吸附条件和吸附量进行分析，为考虑吸附后含铜溶液的达标排放，该方法不能用于含铜废液的工程化治理，需要寻求含铜废液藻类治理的适宜技术。[0006]另外，李建宏等国内学者(李建宏，邰子厚，曾昭琪.Cxx2+对HSpirulina maxima 光合作用的抑制机理.植物生理学报，1997,23:77-82 ；阎海，潘纲，霍润兰.铜、锌和锰抑制月形藻生长的毒性效应.环境科学学报，2001，21:3观-334 ；刘红涛，李杰，席宇.铜离子对铜绿微囊藻生长及生理的影响.郑州大学学报，2004，39 :58-61;吴能表，付启昌，龙云.不同小球藻对工业废水中金属离子吸附能力比较.西南农业大学学报，2005,27:111-113.) 进行了铜离子对藻类生长影响的研究报道，为铜离子对藻类生长产生抑制或致死，由于藻类种属不同，对铜离子的耐受剂量差异。当铜离子浓度低于50 mg/L时，如小球藻、鞘丝藻和衣藻等属类的部分藻种，仍有一定的生长能力，可以利用生长代谢过程吸附培养液中铜 1 子。[0007]通过筛选对铜离子耐受能力强的藻种，使其适应于较低浓度的含铜培养液中生长，利用藻生长代谢过程吸附培养液中铜离子，实现含铜废液达标排放。同时，利用藻粉吸附的实验研究基础，寻求含铜废液的藻粉吸附和藻类生长培养吸附联合处理技术，构建藻粉吸附-解析和藻类培养工艺的含铜废液治理技术，应用于低含铜蚀刻废液治理，使其满足含铜废液达标排放，并获得铜资源。发明内容[0008]本实用新型所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，而提供一种藻类治理低含铜蚀刻废液装置，该装置不仅能有效处理低浓度含铜废液，还可以将吸附于藻体中的铜离子解析，通过电沉积工艺回收废液中的铜，保护水环境。[0009]本实用新型采用的技术方案是这种藻类治理低含铜蚀刻废液装置，由藻粉吸附一解析室和藻培养室通过液体管道连接构成，藻粉吸附一解析室和藻培养室分别有N个分室，N为大于等于1的自然数，当N为大于1的自然数时，分室与分室通过液体管道串联。[0010]上述技术方案中，藻粉吸附-解析分室结构为顶部安装支架，支架上部安装中速叶轮搅拌器，支架下部安装蚀刻废液入口，分室内液位线下部安装第一温控调节器，分室液体底面弧形凹面中心位置开孔处安装过滤筛网，过滤筛网底部安装液体泵，液体泵出口连接三通管道，三通管道出口安装控制阀门，控制阀门通过液体管道分别连接电沉积器和吸附滤液管道，吸附滤液通过液体管道输送至液体收集器。4[0011 ] 上述技术方案中，所述的藻培养分室结构为顶部安装支架，支架上部安装低速叶轮搅拌器，支架下部分别安装可见光源、培养液入口和营养源投加器，分室内液位线下部安装第二温控调节器，分室内液体底面弧形凹面上部安装空气扩散板，藻培养分室侧边处安装空气压缩机和空气净化器，空气扩散板、空气压缩机和空气净化器通过空气输送管连接， 分室的液体底面弧形凹面中心位置开孔处安装藻细胞收集器，藻细胞收集器连接外排出[0012]上述技术方案中，所述的藻粉吸附-解析室有N个藻粉吸附-解析分室时，第一分室过滤筛网排出的吸附滤液通过液体管道与第二分室蚀刻废液入口处的酸碱蚀刻混合液管道连接，并按此顺序依次连接，第N-I分室的吸附滤液与第N分室中蚀刻废液入口处的酸碱蚀刻混合液管道连接；在藻培养室有N个藻培养分室时，第一分室外排出口排放的藻培养滤液通过液体管道进入第二分室培养液入口，并按此顺序依次连接，第N-I分室外排出口排放的藻培养滤液通过液体管道进入第N分室培养液入口。[0013]本实用新型装置结构简单，使用操作方便。同时，在藻类治理低含铜蚀刻废液装置中，由于采用了利用藻类生长培养吸附和藻粉吸附的联合治理技术，当含铜蚀刻废液浓度高于藻类培养吸附所需含铜浓度(一般低于50 mg/L)时，首先采用藻粉吸附处理，将含铜蚀刻废液通过N个藻粉吸附-解析分室处理，使其浓度降至藻类培养吸附所需含铜浓度， 再进行藻类培养生长代谢吸附处理，使其浓度降至含铜废液达标排放要求(低于1.0 mg/ L)；当藻类培养中藻体含铜量达到饱和时，将培养藻进行藻细胞收集，并用于补充藻粉吸附-解析中藻粉损失；在藻粉吸附-解析中，对解析后的含铜液输送至电沉积器，收集解析液中铜资源。[0014]PCB企业生产线排放的酸性蚀刻废液和碱性蚀刻废液，分别通过电沉积提铜处理后，将废液中铜离子降至较低浓度，其中电沉积提铜后酸性蚀刻废液10中铜离子浓度低于 1000. 0 mg/L和pH为1. 0 1. 5。将电沉积提铜的酸性蚀刻废液10和碱性蚀刻废液混合， 其酸碱蚀刻混合液11中铜离子浓度低于1000. O mg/L，铵离子浓度低于1000. 0 mg/L和pH 为 4. 5 5. 5。[0015]本实用新型可用于低含铜蚀刻废液的治理，作为蚀刻废液铜离子电沉积的后续治理技术，可以有效解决低含铜蚀刻废液的污染治理，并收集铜资源；利用本技术处理低含铜蚀刻废液，使其满足达标排放，有效保护水资源。另外，藻类在生长过程中，不断吸收二氧化碳并释放出氧气，并将有机废物转化为生长机体，可以有效减少大气中的二氧化碳排放量， 为一种低碳经济环境治理技术。
[0016]图1为本实用新型实施例1结构示意图；[0017]图2为本实用新型实施例2结构示意图；[0018]图3为本实用新型实施例3结构示意图；[0019]图4为本实用新型实施例4结构示意图；[0020]图5为本实用新型单个藻粉吸附-解析分室的结构示意图；[0021]图6为本实用新型单个藻培养分室的结构示意图。[0022]图中，数字标注为电源控制器1，电线2，支架3，液位线4，控制阀门5，[0023]底部凹面6，液体管道7，三通管道8，蚀刻废液入口 9，酸性蚀刻废液10，酸碱蚀刻混合液11，中速叶轮搅拌器12，第一温控调节器13，过滤筛网14，液体泵15，电沉积器16， 液体收集器17，吸附滤液18，可见光源19，低速叶轮搅拌器20，培养液入口 21，[0024]营养源投加器22，第二温控调节器23，空气扩散板24，空气输送管25，空气净化器沈，空气压缩机27，藻细胞收集器观，外排出口四。
具体实施方式
[0025]
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。[0026]如图1、2、3和4所示，本实用新型由藻粉吸附-解析室和藻培养室通过液体管道 7连接构成，藻粉吸附-解析室和藻培养室分别有N个分室，N为大于等于1的自然数，当N 为大于1的自然数时，分室与分室通过液体管道串联。[0027]图5所示为藻粉吸附-解析分室结构示意图，其顶部安装支架3，支架上部安装中速叶轮搅拌器12，支架下部安装蚀刻废液入口 9，液位线4下部安装第一温控调节器13，分室的液体底面弧形凹面6中心位置开孔处安装过滤筛网14，过滤筛网14底部安装液体泵 15，液体泵15出口连接三通管道8、三通管道8出口安装控制阀门5，控制阀门5通过液体管道7分别连接电沉积器16和吸附滤液18管道，吸附滤液18通过液体管道7输送至液体收集器17。[0028]图6所示为藻类培养分室结构示意图，其顶部安装支架3，支架3上部安装低速叶轮搅拌器20，支架3下部分别安装可见光源19、培养液入口 21和营养源投加器22，液位线 4下部安装第二温控调节器23，液体底面弧形凹面6上部安装空气扩散板24，藻类培养分室侧边处安装空气压缩机27和空气净化器沈，空气扩散板24、空气压缩机27和空气净化器沈通过空气输送管25连接，分室的液体底面弧形凹面6中心位置开孔处安装藻细胞收集器观，藻细胞收集器观连接外排出口四。[0029]所述藻粉吸附-解析分室中藻粉吸附的具体操作为(1)从蚀刻废液入口 9中加入PCB企业排放的酸碱蚀刻混合液11，并加入藻培养室获得的藻粉颗粒，使混合液总体积为液位线4高度；O)开启中速叶轮搅拌器12和第一温控调节器13，使吸附反应处于最适反应条件；(3)当酸碱混合液11的铜离子浓度降至一较低浓度(耐受藻能生长的铜离子浓度)时，关闭中速叶轮搅拌器12和第一温控调节器13，使反应液静置沉淀；(4)将流向液体收集器17的控制阀门5打开，开启液体泵15进行过滤，使吸附滤液18输送至液体收集器 17中储备。[0030]所述藻粉吸附-解析分室中藻粉解析的具体操作为(1)当吸附滤液18过滤完成后，将液体泵15和流向液体收集器17的控制阀门5同时关闭，并从蚀刻废液入口 9中加入适量的PCB企业排放的酸性蚀刻废液10 (藻粉解析所需酸性蚀刻废液最小体积)；(2)开启中速叶轮搅拌器12和第一温控调节器13，使解析反应处于最适反应条件；(3)当解析液中铜离子浓度不再增大时，关闭中速叶轮搅拌器12和第一温控调节器13，使反应液静置沉淀；(4)将流向电沉积器16的控制阀门5打开，开启液体泵15进行过滤，使解析滤液输送至电沉积器16中进行电沉积提铜。[0031]所述藻类培养分室中藻类培养的具体操作为(1)将液体收集器17中储备的吸附滤液18通过液体管道7输送至培养液入口 21，并从营养源投加器21中投加藻类生长所需营养物(如碳源)，投加所筛选的耐受藻种接种液，使藻类培养液总体积为液位线4高度； (2)开启可见光源19、低速叶轮搅拌器20、第二温控调节器23和空气压缩机27，使生长藻类处于最适培养条件；C3)当藻类培养液中的铜离子浓度降至低于1.0 mg/L，且培养液 CODcr低于50 mg/L时，关闭可见光源19、低速叶轮搅拌器20、第二温控调节器23和空气压缩机27，使培养液静置沉淀；(4)打开藻细胞收集器观过滤浓缩功能过滤收集藻细胞，滤液从外排出口四排放，当过滤收集藻细胞完成时，开启藻细胞收集器观水分干化功能，将湿藻细胞干化成藻粉颗粒备用。[0032]图1所示的实施例1中，其结构由单个藻粉吸附-解析分室和单个藻类培养分室组成。藻粉吸附-解析分室的液体收集器17通过液体管道7与藻类培养分室的培养液入口 21连接。[0033]具体操作为(1)在单个藻粉吸附-解析分室中，首先进行藻粉吸附操作，将获得的吸附滤液18输送至液体收集器17中储备，再进行藻粉解析操作，将解析滤液输送至电沉积器16中进行电沉积提铜；O)当液体收集器17中收集足够的吸附滤液18时，在藻类培养分室中进行藻类培养操作，通过藻细胞收集器观的过滤浓缩和水分干化作用，将滤液从外排出口四排放，获得藻粉颗粒。[0034]图2所示的实施例2中，其结构由单个藻粉吸附-解析分室和N个藻类培养分室组成。N个藻类培养分室通过管道串联连接，其顺序为第一个藻类培养分室的外排出口四与第二个藻类培养分室培养液入口 21的进液管道连接，并按此顺序依次连接，最后为第N-I 个藻类培养分室的外排出口四与第N个藻类培养分室培养液入口 21的进液管道连接；单个藻粉吸附-解析分室的液体收集器17通过液体管道7与第一个藻类培养分室的培养液入口 21连接，再通过N-I个藻类培养分室依次连接。[0035]具体操作为(1)在单个藻粉吸附-解析分室中，首先进行藻粉吸附操作，将获得的吸附滤液18输送至液体收集器17中储备，再进行藻粉解析操作，将解析滤液输送至电沉积器16中进行电沉积提铜；(2)当液体收集器17中收集足够的吸附滤液18时，再在N个藻类培养分室中依次进行藻类培养操作，通过N个藻类培养分室对铜离子的生长吸附处理， 最后在第N个藻类培养分室的外排出口四将滤液排放，并从N个培养分室的藻细胞收集器中获得藻粉颗粒。[0036]图3所示的实施例3中，其结构由N个藻粉吸附-解析分室和单个藻类培养分室组成。N个藻粉吸附-解析分室通过管道串联连接，其顺序为第一个藻粉吸附-解析分室中吸附滤液18的液体管道7与第二个藻粉吸附-解析分室中蚀刻废液入口 9的酸碱蚀刻混合液11管道连接，并按此顺序依次连接，最后为第N-I个藻粉吸附-解析分室中吸附滤液 18的液体管道7与第N个藻粉吸附-解析分室中蚀刻废液入口 9的酸碱蚀刻混合液11管道连接；第N个藻粉吸附-解析分室的液体收集器17通过液体管道7与单个藻类培养分室的培养液入口 21连接。[0037]具体操作为(1)在第一个藻粉吸附-解析分室中，首先进行藻粉吸附操作，将获得的吸附滤液18通过液体管道7输送至第二个藻粉吸附-解析分室的酸碱蚀刻混合液11 管道，当第一个藻粉吸附-解析分室的吸附滤液18输送完成后，再进行藻粉解析操作，将解析滤液输送至电沉积器16中进行电沉积提铜；( 当第一个藻粉吸附-解析分室的吸附滤液18完全输送至第二个藻粉吸附-解析分室时，开始进行藻粉吸附操作，将获得的吸附滤液18通过液体管道7输送至第三个藻粉吸附-解析分室的酸碱蚀刻混合液11管道，当第二个藻粉吸附-解析分室的吸附滤液18输送完成后，再进行藻粉解析操作，将解析滤液输送至该分室电沉积器16中进行电沉积提铜；C3)按照从第一个藻粉吸附-解析分室到第二个藻粉吸附-解析分室的操作方式，依次进行后面藻粉吸附-解析分室的操作，当操作至第N 藻粉吸附-解析分室时，将该分室所获得的吸附滤液18输送至液体收集器17中储备，再进行该分室的藻粉解析操作，将解析滤液输送至该分室电沉积器16中进行电沉积提铜；(4) 当液体收集器17中收集足够的吸附滤液18时，在单个藻类培养分室中进行藻类培养操作， 通过藻细胞收集器观的过滤浓缩和水分干化作用，将滤液从外排出口四排放，获得藻粉颗粒。[0038]图4所示的实施例4中，其结构由N个藻粉吸附-解析分室和N个藻类培养分室组成。N个藻粉吸附-解析分室通过管道串联连接，其顺序为第一个藻粉吸附-解析分室中吸附滤液18的液体管道7与第二个藻粉吸附-解析分室中蚀刻废液入口 9的酸碱蚀刻混合液11管道连接，并按此顺序依次连接，最后为第N-I个藻粉吸附-解析分室中吸附滤液 18的液体管道7与第N个藻粉吸附-解析分室中蚀刻废液入口 9的酸碱蚀刻混合液11管道连接；N个藻类培养分室通过管道串联连接，其顺序为第一个藻类培养分室的外排出口 29与第二个藻类培养分室培养液入口 21的进液管道连接，并按此顺序依次连接，最后为第 N-I个藻类培养分室的外排出口四与第N个藻类培养分室培养液入口 21的进液管道连接； 第N个藻粉吸附-解析分室的液体收集器17通过液体管道7与第一个藻类培养分室的培养液入口 21连接，再通过N-I个藻类培养分室依次连接。[0039]具体操作为(1)在第一个藻粉吸附-解析分室中，首先进行藻粉吸附操作，将获得的吸附滤液18通过液体管道7输送至第二个藻粉吸附-解析分室的酸碱蚀刻混合液11 管道，当第一个藻粉吸附-解析分室的吸附滤液18输送完成后，再进行藻粉解析操作，将解析滤液输送至电沉积器16中进行电沉积提铜；( 当第一个藻粉吸附-解析分室的吸附滤液18完全输送至第二个藻粉吸附-解析分室时，开始进行藻粉吸附操作，将获得的吸附滤液18通过液体管道7输送至第三个藻粉吸附-解析分室的酸碱蚀刻混合液11管道，当第二个藻粉吸附-解析分室的吸附滤液18输送完成后，再进行藻粉解析操作，将解析滤液输送至该分室电沉积器16中进行电沉积提铜；( 按照从第一个藻粉吸附-解析分室到第二个藻粉吸附-解析分室的操作方式，依次进行后面藻粉吸附-解析分室的操作，当操作至第N 藻粉吸附-解析分室时，将该分室所获得的吸附滤液18输送至液体收集器17中储备，再进行该分室的藻粉解析操作，将解析滤液输送至该分室电沉积器16中进行电沉积提铜；(4) 当液体收集器17中收集足够的吸附滤液18时，再在N个藻类培养分室中进行藻类培养操作，通过N个藻类培养分室对铜离子的生长吸附处理，最后在第N个藻类培养分室藻细胞收集器观中进行过滤浓缩和水分干化作用，将滤液从第N个藻类培养分室的外排出口四排放，并从N个培养分室的藻细胞收集器中获得藻粉颗粒。
权利要求1.一种藻类治理低含铜蚀刻废液装置，其特征在于由藻粉吸附一解析室和藻培养室通过液体管道连接构成，藻粉吸附一解析室和藻培养室分别有N个分室，N为大于等于1的自然数，当N为大于1的自然数时，分室与分室通过液体管道串联。
2.根据权利要求1所述的藻类治理低含铜蚀刻废液装置，其特征在于藻粉吸附-解析分室结构为顶部安装支架，支架上部安装中速叶轮搅拌器，支架下部安装蚀刻废液入口，分室内液位线下部安装第一温控调节器，分室液体底面弧形凹面中心位置开孔处安装过滤筛网，过滤筛网底部安装液体泵，液体泵出口连接三通管道，三通管道出口安装控制阀门，控制阀门通过液体管道分别连接电沉积器和吸附滤液管道，吸附滤液通过液体管道输送至液体收集器。
3.根据权利要求1所述的藻类治理低含铜蚀刻废液装置，其特征在于所述的藻培养分室结构为顶部安装支架，支架上部安装低速叶轮搅拌器，支架下部分别安装可见光源、 培养液入口和营养源投加器，分室内液位线下部安装第二温控调节器，分室内液体底面弧形凹面上部安装空气扩散板，藻培养分室侧边处安装空气压缩机和空气净化器，空气扩散板、空气压缩机和空气净化器通过空气输送管连接，分室的液体底面弧形凹面中心位置开孔处安装藻细胞收集器，藻细胞收集器连接外排出口。
4.根据权利要求1所述的藻类治理低含铜蚀刻废液装置，其特征在于所述的藻粉吸附-解析室有N个藻粉吸附-解析分室时，第一分室过滤筛网排出的吸附滤液通过液体管道与第二分室蚀刻废液入口处的酸碱蚀刻混合液管道连接，并按此顺序依次连接，第N-I 分室的吸附滤液与第N分室中蚀刻废液入口处的酸碱蚀刻混合液管道连接；在藻培养室有 N个藻培养分室时，第一分室外排出口排放的藻培养滤液通过液体管道进入第二分室培养液入口，并按此顺序依次连接，第N-I分室外排出口排放的藻培养滤液通过液体管道进入第N分室培养液入口。
专利摘要本实用新型涉及一种藻类治理低含铜蚀刻废液装置，由藻粉吸附—解析室和藻培养室通过液体管道连接构成，藻粉吸附—解析室和藻培养室分别有N个分室，N为大于等于1的自然数，当N为大于1的自然数时，分室与分室通过液体管道串联。该装置不仅能有效处理低浓度含铜废液，还可以将吸附于藻体中的铜离子解析，通过电沉积工艺回收废液中的铜，保护水环境。
文档编号C02F3/32GK202246267SQ20112039563
公开日2012年5月30日 申请日期2011年10月18日 优先权日2011年10月18日
发明者廖兴盛, 罗晓 申请人:罗晓, 长沙学院