固体硫化剂、微蚀含铜废水资源化处理系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开一种固体硫化剂、微蚀含铜废水资源化处理系统及控制方法，固体硫化剂的原料为黄铁矿和纯闪锌矿中的一种或两种组合，将原料破碎磨矿，过筛处理，高温焙烧，冷却再次过筛即得；处理系统包括反应单元和控制单元，反应单元包括依次连接的贮水池、预处理池、反应池和沉淀池，预处理池连接有第一加药机构，反应池连接第二加药机构，控制单元包括pH在线检测机构、铜离子浓度在线检测机构和控制器。本发明专利技术固体硫化剂采用纯黄铁矿和纯闪锌矿作为原料，经过高温改性后得到，可实现硫离子的可控释放，在酸性条件下释放的硫离子与含络合状态的铜离子积极反应，能够达到破除络合与除去重金属铜的效果，实现电铜离子的短流程、安全且高选择性去除。高选择性去除。高选择性去除。

【技术实现步骤摘要】
固体硫化剂、微蚀含铜废水资源化处理系统及控制方法


[0001]本专利技术涉及污水处理
，具体涉及一种固体硫化剂、微蚀含铜废水资源化处理系统及控制方法。

技术介绍

[0002]全国每年产生的重金属废水约超40亿吨，不仅造成资源的损失，而且造成严重的环境污染。电镀废水是一种典型的重金属污染废水，目前电镀废水已成为世界三大污染源之一，其特点是：排放量大，成份复杂，含有多种重金属离子、有机物、悬浮物等、而且浓度高、污染性非常强，难被生物降解。重金属废水如不加以有效治理而直接排放，必会使周边水环境造成严重的污染；造成管道、河道的阻塞和腐蚀；天然水接纳后，水体的缓冲作用被破坏，使水质恶化，抑制或阻止水中微生物的繁殖及生存，降低水体的自净能力，对水生物及农作物造成严重的危害；而水中的各种重金属离子不会被微生物降解，通过污染江、河、湖、海，渗入土壤而破坏农作物，在植物或动物体内吸附、积累和富集，然后通过食物链威胁到人类健康。
[0003]电镀废水还兼具一定的资源属性，废水中金属离子的资源化利用具有重要意义。含铜废水广泛存在于电镀、冶金等工业生产领域，重金属污染特别是高毒性和强稳定性重金属废水处理越来越受到社会各界和科学研究工作者的关注，含铜废水的排放也受到了严格的控制。
[0004]电镀废水处理常用的方法有：离子交换法、化学沉淀法、电解法、混凝法、吸附法、反渗透法等。氢氧化物沉淀法因其成本低廉、操作方便、易于管理在重金属废水处理中受到广泛应用，但是对于络合态重金属废水，氢氧化物沉淀法往往去除效果不佳，其应用受到极大的限制。另外，现有的电镀废水处理针对铜离子的资源化回收利用率较低，无法实现完善的含铜废水资源化处理，导致大量铜资源的浪费。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种固体硫化剂、微蚀含铜废水资源化处理系统及控制方法，以解决上述技术问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是
[0007]本专利技术第一方面提供了一种固体硫化剂，所述固体硫化剂的原料为纯黄铁矿和纯闪锌矿中的一种或两种组合，通过以下步骤制备：
[0008]S1将所述原料破碎磨矿，之后过筛处理，得到颗粒a；
[0009]S2将所述颗粒a高温焙烧，冷却后再次过筛处理即得。
[0010]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：
[0011]进一步的，所述步骤S1中的过筛处理和步骤S2中的过筛处理均是指用100目筛网过筛后收集筛后颗粒。
[0012]进一步的，所述步骤S2中的高温焙烧是指在220～240℃下焙烧2h。
[0013]本专利技术的固体硫化剂采用黄铁矿、闪锌矿或两者组合作为原料，通过对天然矿石进行选矿除杂提纯得到纯黄铁矿和闪锌矿，也可以直接选择高纯度的二硫化亚铁或硫化锌替代，将矿石经过高温改性后得到的固体硫化剂，能够作为良好的硫源补充，可以实现硫离子的可控释放，在酸性条件下释放的硫离子与含络合状态的铜离子积极反应，能够达到破除络合与除去重金属铜的效果，实现电镀微蚀含铜废水中铜离子的短流程、安全且高选择性去除。
[0014]本专利技术第二方面提供了一种微蚀含铜废水资源化处理系统，包括反应单元和控制单元，所述反应单元包括依次连接的贮水池、预处理池、反应池和沉淀池，所述预处理池连接有用于添加预处理剂的第一加药机构，所述反应池连接有用于添加上述固体硫化剂的第二加药机构，所述控制单元包括pH在线检测机构、铜离子浓度在线检测机构和控制器，所述pH在线检测机构和铜离子浓度在线检测机构设置在所述贮水池内检测废水的pH和铜浓度，且将检测数据反馈给所述控制器，所述控制器根据检测数据控制所述第一加药机构、第二加药机构工作，所述控制器还用于控制废水在所述反应单元内转移。
[0015]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：
[0016]进一步的，所述反应单元还包括设置在所述反应池和沉淀池中间的中转池，所述中转池分别与所述反应池和沉淀池连接，且中转池还通过回流泵与所述反应池连接实现回流。
[0017]进一步的，所述反应池内设有搅拌叶片。
[0018]进一步的，所述预处理剂为氢氧化钠溶液或稀硫酸溶液。
[0019]本专利技术第三方面提供了上述微蚀含铜废水资源化处理系统的控制方法，包括如下步骤：
[0020]S1预设出水铜浓度阈值C1，预设所述反应池内废水pH值为a，预设所述预处理池容积V1，所述反应池容积V2，且V2大于V1；
[0021]S2所述pH在线检测机构检测废水的初始pH为b，铜离子浓度在线检测机构检测废水中铜初始浓度为C0；
[0022]S3所述控制器控制V1体积废水由所述贮水池转移至所述预处理池，同时控制第一加药机构向所述预处理池内添加浓度为C3的氢氧化钠溶液或稀硫酸溶液，所述氢氧化钠溶液或稀硫酸溶液的添加量V
预
＝|10
‑
b
‑
10
‑
a
|*V1/C3，所述预处理池经过t时间后预处理完成；
[0023]S4所述控制器控制将经过预处理的废水全部转移至所述反应池，并同步控制所述搅拌叶片工作，控制器控制第二加药机构向所述反应池内添加固体硫化剂，所述固体硫化剂的添加量m
硫
＝M
r
*1.25*(C0‑
Ksp/C1)*V2，其中Ksp为硫化铜的溶度积常数，M
r
为固体硫化剂的分子量，当经过预处理的废水全部转移后重复步骤S3将废水由贮水池转移至预处理池，所述反应池经过t时间后反应完成；
[0024]S5所述控制器控制经过反应的废水经过所述中转池转移至所述沉淀池内，同时控制器控制所述回流泵工作将部分经过反应的废水回流至所述反应池内，回流的废水体积V3＝V2‑
V1，所述反应池内废水转移回流完成后，重复步骤S4；
[0025]S6经过反应的废水在所述沉淀池内沉淀，收集溢出液，回收沉淀。
[0026]通过采用上述方案，控制器根据预设的反应池pH值和检测的废水初始pH值来精确控制氢氧化物药剂给药量，根据预设的出水铜浓度阈值和检测废水初始铜浓度来精确控制
固体硫化剂给药量，从而保证废水的高效和自动化处理；
[0027]控制器控制进行序批式废水处理，废水依次经过预处理池、反应池和沉淀池，同时在每一时间段预处理池、反应池均在工作状态，有效提高处理效率；
[0028]控制器控制部分经过反应的废水回流至反应池内进行二次反应，一方面对经过预处理的废水进行稀释，提高铜处理效果，另一方面也保证固体硫化剂的足量添加，保证了处理效果。
[0029]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：
[0030]进一步的，所述步骤S1中的出水铜浓度阈值C1＝0.25mg/L。
[0031]通过采用上述方案，298K时，CuS的溶度积为Ksp＝6.3
×
10
‑
36
，当CuS沉淀完全，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固体硫化剂，其特征在于，所述固体硫化剂的原料为纯黄铁矿和纯闪锌矿中的一种或两种组合，通过以下步骤制备：S1将所述原料破碎磨矿，之后过筛处理，得到颗粒a；S2将所述颗粒a高温焙烧，冷却后再次过筛处理即得。2.根据权利要求1所述的固体硫化剂，其特征在于，所述步骤S1中的过筛处理和步骤S2中的过筛处理均是指用100目筛网过筛后收集筛后颗粒。3.根据权利要求1所述的固体硫化剂，其特征在于，所述步骤S2中的高温焙烧是指在220～240℃下焙烧2h。4.一种微蚀含铜废水资源化处理系统，其特征在于，包括反应单元和控制单元，所述反应单元包括依次连接的贮水池、预处理池、反应池和沉淀池，所述预处理池连接有用于添加预处理剂的第一加药机构，所述反应池连接有用于添加权利要求1至3任一所述的固体硫化剂的第二加药机构，所述控制单元包括pH在线检测机构、铜离子浓度在线检测机构和控制器，所述pH在线检测机构和铜离子浓度在线检测机构设置在所述贮水池内检测废水的pH和铜浓度，且将检测数据反馈给所述控制器，所述控制器根据检测数据控制所述第一加药机构、第二加药机构工作，所述控制器还用于控制废水在所述反应单元内转移。5.根据权利要求4所述的微蚀含铜废水资源化处理系统，其特征在于，所述反应单元还包括设置在所述反应池和沉淀池中间的中转池，所述中转池分别与所述反应池和沉淀池连接，且中转池还通过回流泵与所述反应池连接实现回流。6.根据权利要求4所述的微蚀含铜废水资源化处理系统，其特征在于，所述反应池内设有搅拌叶片。7.根据权利要求4所述的微蚀含铜废水资源化处理系统，其特征在于，所述预处理剂为氢氧化钠溶液或稀硫酸溶液。8.根据权利要求1至7任一所述的微蚀含铜废水资源化处理系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1预设出水铜浓度阈值C1，预设所述反应池内废水pH值为a，预设所述预处...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟，张晨阳，岳彤，韩明君，李赛，余恒，何建勇，张洪亮，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：