浅谈污水处理A厂络合铜废水处理工艺的改进与研究

【摘 要】污水处理A厂原电镀废水处理工艺采用Na2S破络除Cu2+可以使Cu2+达标排放（Cu2+≤0.5mg/L），但是污水中COD难以达标。因此针对COD不达标的情况进行了多次废水处理工艺改进，通过控制源头污染和加入Fenton试剂的方法，现在废水各项污染物指标都达到了地区污染物排放标准，污水处理成本也有了很大幅度降低。

【关键词】废水处理 工艺改进 工艺研究

一、络合铜废水概述

（一）络合铜废水来自蚀刻、沉铜、沉银等工序，约占印制线路板生产废水总量的8%。废水中含有高浓度的络合铜、柠檬酸等。

（二）络合废水必须先破除络合物（铜螯合物）才能将铜沉淀去除，而络合物的稳定性与溶液的pH有关。正常pH条件下，络合铜离子比Cu（OH）2稳定，因此无法通过调节pH产生Cu（OH）2沉淀的方法将络合铜离子去除。但是CuS比络合铜离子更加稳定，通过投加Na2S可以产生CuS沉淀，从而破坏络合铜离子的平衡，达到去除络合铜离子的目的，最后通过混凝沉淀进行泥水分离。

（三）要使络合铜离子完全沉淀下来，必须加入过量的Na2S，因此如何控制Na2S的投加量是一个非常关键的因素。一方面，硫离子对后续的生化处理中微生物的培养有一定的毒害作用；另一方面，硫离子也是出水控制指标之一。因此，过量的Na2S需加入FeSO4来去除。

（四）典型的络合铜废水处理工艺如下图：

二、实例分析

下面以我实际研究过的某污水处理厂为例（以下简称：污水处理A厂）介绍一下络合铜废水处理工艺的改进与研究。

（一）污水处理A厂原污水处理工艺

1.污水中主要污染物含量

COD：1847mg/L、Cu2+：823 mg/L、（SS可处理达标，不作为研究对象）

2.工艺流程（见图2）

3.工艺说明

该工艺利用生物（活性污泥）法来降解C0D，其原理是：在厌氧或好氧的条件下，厌氧微生物或好氧微生物将有机物进行降解或合成自身细胞物质，然后将合成细胞的菌体进行沉淀、分离，从而达到去除COD的目的。但是，在此工程竣工试运行期间经过大量监测数据分析，数据显示并没有达到去除COD的目的（含量280mg/L左右）。经多方面查找原因，结果检测出污水中含有大量甲醛。甲醛、酚、醇等对活性污泥微生物有毒害作用，可使微生物的生物蛋白变性或使蛋白脱水而使微生物致死。因此，污水处理A厂决定对工艺进行改进。

（二）污水处理A厂第一次工艺改进

由于原污水处理工艺未达到预期目的。于是，此次污水处理工艺改进改换思路，控制废水产生源头，减少污染物和废水产生量。为此决定：

1.对回收桶内残留的药水进行分类收集后再清洗；

2.化验室产生的络合废水及外来样品集中收集；

3.清洗废水集中收集。

本次改进主要针对电镀废液等高浓度废水进行集中处理，清洗废水和冷却水简单处理后回收再利用。

经过上述三项措施，使污水产生量和污水中的污染物大幅降低，控制前后水质变化情况见表1。

表1 废水源头控制前后废水产生量和污染物含量对比表

日污水产生量（t/d） COD（mg/L） Cu2+（mg/L）

控制前 13―14 1800（平均值） 800（平均值）

控制后 9-10 ≤1200 600以下

污水处理A厂实行减污减排的同时进行了大量的研究实验，确定了用NaCLO3氧化污水中有机物去除COD。经多次实验，污水COD≤1200 mg/L时加入8g/L的NaCLO3可使污水COD达标排放（≤90 mg/L，为地区排放标准）。最终污水处理A厂确定如图3所示的工艺：

此工艺可使废水中的COD、Cu2+达标排放，但是电镀废液处理成本较高，同时分开处理也无法通过环保部门验收，所以污水处理A厂决定再次工艺改进。

（三）污水处理A厂第二次工艺改进

第二次工艺改进是在原工艺基础上利用生化细菌为改进方向进行研究实验。原工艺未成功的原因是：含大量甲醛的废水进入厌氧池时使厌氧菌变性甚至死亡，达不到降解有机物并使难降解的大分子有机物分解为小分子有机物的目的。因此，以怎样把废水中大分子有机物分解为小分子有机物提高污水可生化性为实验研究对象进行了研究。经过大量实验和查阅相关资料，以H2O2做氧化剂、FeSO4・7H2O做催化剂（组合体系称为Fenton试剂）来氧化废水中的有机物。H2O2和亚铁离子反应产生的羟基自由基氧化电势高达2.80EV，氧化能力在溶液中仅次于氟气。因此，一般试剂难以氧化的芳香类化合物及一些杂环类化合物，Fenton试剂都能氧化降解掉。为此，污水处理A厂做了如下实验（取其中一组实验）：

污水COD：876.2 mg/L 、 Cu2+ ：143.6mg/L 、PH=3.5 ，等量置于三个烧杯中并分别加入30%工业级H2O2，其中1#加H2O2：1.5 ml/L、 FeSO4・7H2O：0.4g/L； 2#加H2O2： 3 ml/L、FeSO4・7H2O：0.8g/L ；3#加H202： 5 ml/L、FeSO4・7H2O：1g/L； ①搅拌反应1.5小时后用NaOH调至pH=9使未完全反应的H2O2分解（pH=9也是Na2S破络除铜的最佳pH），②加Na2S：0.6 g/L搅拌反应（边加边搅拌）3分钟，③加FeSO4・7H2O：0.8g/L、 PAC： 0.9g/L、PAM：0.0005g/L 静置沉淀15分钟，④分别移取1、2、3#上清液用重铬酸钾法（用WMX-Ⅲ-B型消解仪代替冷凝回流）测COD，WFX-120B型原子分光光度计测Cu2+，结果分别见表2。

表2.实验测定COD、Cu2+结果

根据测定结果，污水处理A厂在固定H2O2加入量为：1.5 ml/L的情况下增加FeSO4・7H2O的加入量。结果表明FeSO4・7H2O加入量的增加对COD的去除无任何帮助，而且，FeSO4・7H2O加入量的增加使上清液变黄。

考虑到污水处理成本及生化反应的作用。污水处理A厂确定了H2O2的加入量为：污水COD≤500 mg/L，H2O2加入量为：1.0 ml/L、FeSO4・7H2O加入量为：0.25 g/L；污水COD：500-900 mg/L， H2O2加入量为：1.5 ml/L、FeSO4・7H2O加入量为：0.4g/L；污水COD：900-1200 mg/L，H2O2加入量为：2.5 ml/L、FeSO4・7H2O加入量为：0.6g/L。通过以上实验的经验和数据，污水处理A厂又在废水处理现场将按上述加药量处理过的废水进入生化反应池进行了现场试验。

通过现场试验说明Fenton试剂可以氧化废水中包括甲醛在内的大多数有机物，且可以提高废水的可生化性，使污水处理A厂的废水达标排放。第二次工艺改进成功后污水处理A厂的污水处理项目通过了环保部门的验收。最终，污水处理A厂确定的污水处理工艺如图4。

三、结束语

污水处理A厂污水处理工艺经过多次研究改进，不但使污水能够达标排放，同时处理成本由原来的14元/吨左右降低为现在的5.5元/吨。但是，随着社会的不断发展，污水处理技术的进步，环保法规的日趋严厉，人们对污水处理的发展、技术改进、技术研发会越来越关注。我国是一个严重缺水大国，怎样利用好废水资源，处理好污水回收再利用，将是一个长期的研究方向。

参考文献：

[1]张自杰《排水工程下册》（第四版） 中国建筑工业出版社 2000.（06）

[2]涂锦胞《电镀废水处理手册》机械工业出版社 1989（02）

[3]奚旦立《环境监测》（修订版） 高等教育出版社 1995（04）

[4]崔玉川《城市与工业节约用水手册》化学工业出版社.2002（05）

[5]金洁蓉 《络合铜电镀废水处理研究》 浙江大学硕士学位论文.2008（06）

[6]《电镀污染物排放标准》（GB21900-2008）环境保护部. 2008（08）