申请日2007.08.02
公开(公告)日2009.02.04
IPC分类号C02F9/04; C02F1/62; C01C1/02; C01G3/02; C02F1/52
摘要
本发明为一种重金属废水零污泥资源化处理装置与回收方法，其将含铜为主的重金属废水经由化学混凝沉淀处理后，浓集形成高浓度铜离子的污泥，重金属污泥经由硫酸与双氧水混合液浸渍后，得到高浓度铜离子的浸渍液，并以氨水调整浸渍液酸碱值，进行选择性浸渍，经固液分离后能得到氨铜溶液与富含铁或铝的残渣，将氨铜溶液进行加热蒸氨程序则回收可得利用价值极高的氧化铜与氨气，其中所产生的残渣回收作为混凝剂，直接添加在废水处理流程的快混槽，经由湿式处理使的无害化，或以干式冶炼方式回收铁或铝使的资源化，以及在加热蒸氨程序所产生的氨气可回收再利用。能达到零污泥、零废弃、零排放产出的目的。
权利要求书
1.一种重金属废水零污泥资源化处理回收方法，其特征在于：其主要是将含 铜重金属废水经由化学混凝沉淀处理后，得到含高铜离子浓度的污泥，将所述的 含铜重金属污泥经由硫酸与双氧水混合液逆向流方式浸渍后，得到高铜离子浓度 的浸渍液，所述的高铜离子浓度的浸渍液以氨水调整酸碱值在碱性条件氨浸后， 再以压滤机进行固液分离，而能得到氨铜溶液，再把氨铜溶液进行加热蒸氨程序 即可得到利用价值极高的氧化铜与可回收再利用的氨气。
2.根据权利要求1所述的重金属废水零污泥资源化处理回收方法，其特征在 于：所述的含铜重金属废水是以氨水调整pH值，并维持在9-11之间。
3.根据权利要求1所述的重金属废水零污泥资源化处理装置与回收方法，其 特征在于：由硫酸与双氧水混合液浸渍后所得低铜离子浓度的残渣可经由湿式矿 化处理使的无害化，而在于进行氨水选择性浸渍步骤后经固液分离所含大量铁或 铝的残渣，可以冶炼方式回收铁或铝予以资源化。
4.根据权利要求1所述重金属废水零污泥资源化处理装置与回收方法，其特 征在于：所述的氨铜溶液(过滤液)进行加热蒸氨程序，适时添加适量碱液，使蒸 氨沉淀槽的pH值维持在10～11之间。
5、根据权利要求4所述重金属废水零污泥资源化处理装置与回收方法，其特 征在于：所述的碱液为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化镁、氨水其中之 一。
6.一种重金属废水零污泥资源化处理装置，其特征在于：其包含有：
一废水调匀槽，提供处理前废水贮存的用，也可调节原水浓度变化影响;
一快混槽，添加混凝剂提高废水中金属离子浓度;
一pH调整槽，调整pH值在碱性环境，以利金属氢氧化物形成;
一胶凝慢混槽，加入高分子凝集剂加速所形成的金属氢氧化物沉淀;
一沉淀槽，分离金属、氢氧化物沉淀与上层废水;
一过滤设施，过滤上层废水的其它杂质或对水质有影响的物质;
一中和放流槽，调整凝放流水的pH值符合放流水标准;
一污泥浓缩槽，将沉淀槽底部所导入的沉淀物，进行浓缩程序，上层液体导 回调匀槽与原废水混合后，再进行处理，连接一酸浸渍槽酸浸渍槽内贮置由硫酸 与双氧水依比例混合浸渍;
一含铜重金属废水暂存槽，将含铜重金属废水储存在废水暂存槽。
一含铜重金属污泥暂存槽，将所述的含铜量达3～40%的有害含铜重金属污泥 置在所述的污泥暂存槽。
一酸浸渍槽，利用稀硫酸与双氧水的混合浸渍液连续浸渍萃取有害含铜重金 属污泥。取下层浓集污泥在酸浸渍槽进行浸渍以获得含铜金属萃取液，使含铜废 水经由废水处理设备处理后，具有符合标准的放流水，而污泥部分则在酸浸渍槽 经酸浸渍后，萃取出可直接提供作为制程原料的高经济价值含铜金属溶液，另， 在酸浸渍槽底部产生的固相残渣可回收作为混凝剂加入快混槽中;
一固液分离槽，将高浓度含铜离子浸渍液，进行固液分离程序。
一脱水机，进行强制固、液分离，经压滤后的滤液与固相残渣。
一浸渍液暂存槽，提供经压滤后滤液注入浸渍液暂存槽。
一氨水储存槽，提供氨水储存的槽体;
一氨浸渍槽，将浸渍液暂存槽的浸渍液送入此槽进行氨浸渍，调整氨浸渍槽 中的pH值，使的维持在9～11之间;
一氨气回收槽，回收产生浓度约3～10%的稀氨水导入此槽体;
一蒸氨沉淀槽，将氨铜溶液导入此槽体并逐步加入氢氧化钠溶液使蒸氨沉淀 槽的pH值维持在10～11之间，并加热使蒸氨沉淀槽的温度保持至少90度;
一氢氧化钠回收槽，将稀氢氧化钠溶液，并回流至此槽体，供蒸氨沉淀槽再 利用。
7.根据权利要求6所述的重金属废水零污泥资源化处理装置，其特征在于： 所述的含铜重金属废水是以氨水调整pH值，并维持在9-11之间。
8.根据权利要求1所述的重金属废水零污泥资源化处理装置，其特征在于： 在所述的污泥浓缩槽中，由硫酸与双氧水混合液浸渍后所得低铜离子浓度的残渣 可经由湿式矿化处理使的无害化，而在于进行氨水选择性浸渍步骤后经固液分离 所含大量铁或铝的残渣，冶炼方式回收铁或铝予以资源化。
9.根据权利要求1所述重金属废水零污泥资源化处理装置，其特征在于：在 所述的蒸氨沉淀槽中，进入的氨铜溶液(过滤液)进行加热蒸氨程序，适时添加适 量碱液使蒸氨沉淀槽的pH值维持在10～11之间。
10、根据权利要求9所述重金属废水零污泥资源化处理装置，其特征在于： 所述的碱液为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化镁、氨水其中之一。
说明书
一种重金属废水零污泥资源化处理装置与回收方法
技术领域
本发明涉及的是一种重金属废水零污泥资源化处理装置与回收方法，特别是 在印刷电路板业与电镀业中，提供将含铜为主的重金属废水经由化学混凝沉淀， 浓集形成含铜为主的重金属污泥后，进行浸渍回收的处理流程，利用稀硫酸与双 氧水的混合液浸渍萃取含铜污泥，并经由氨水进行选择性浸渍，将有价金属与铁 或铝予以分离，再以加热方式回收氨水与产生高纯度的氧化铜;同时产生的残渣 可取代原废水处理流程所添加的混凝剂或经由湿式冶金处理，或以冶炼方式回收 铁或铝使的资源化，达到零污泥、零废弃、零污染的目的，兼顾环保、资源回收 再利用与经济效益等多层面价值考虑。
背景技术
由于传统上以化学混凝沈降法(Chemical Coagulationand Precipitation)处理重 金属废水，其程序是在重金属废水中先加入多元氯化铝(PAC)、硫酸铁 (Fe2(SO4)3)、硫酸亚铁(FeSO4)或氯化铁(FeCl3)等混凝药剂(Coagulant)，此时溶液 中的pH值大约是在2～3左右，然后快混添加氢氧化钠提高溶液中pH值至碱性范 围大约6～9间，使其形成不溶性金属氢氧化物，参阅图1所示，是金属氢氧化物 溶液中平衡常数(CKSP)与pH安定领域图，化学式如式(1)所示，与废水达到分离 效果。
然，由于业者为达较快速又明显的沈降分离效果，故一般都添加高分子凝集 剂(polymer)进行处理。其中，上层液虽符合放流水排放标准，分析结果如表1所 示，但是后续经带滤式、离心式、螺杆式、圆胴真空过滤式或板框式压滤机固液 分离后所产生的固体残渣(污泥饼)，由于无法通过TCLP溶出试验，所以仍视为 有害事业废弃物，分析结果如表2所示，因此业者必须委托清除处理污泥，遂造 成庞大的处理负担。
表1 不同厂内重金属废水经化学混凝处理后滤液分析结果单位：mg/L
表2 不同厂内重金属废水经化学混凝处理后固体残渣TCLP分析结果单位： mg/L
NO. 处理后的固 体残渣 铜 铬 镍 锌 1 铜离子浓度 -675mg/L 124.5 25.3 35.7 24.9
重金属污泥的产生源业别多、分布广、种类复杂且数量庞大，其中尤以印刷 电路板业与金属工业，化学则主要为电镀业、印刷电路板业、电池制造业、电线 电缆业与金属表面处理业等，因其制程中所产生废弃物处理后的污泥中所含重金 属经TCLP测试后大都超过法规标准，故此类型重金属污泥为目前最迫切需要妥 善处理的事业废弃物之一。
针对重金属污泥的铜金属回收技术，较具有可行性的方式，主要有高温熔融、 酸液(氨、硫酸)浸渍萃取或将的固定化，做为它种用途(如砖化烧结、发泡炼石、 陶瓷颜料等)。现行的铜金属回收处理技术中，高温熔融等技术除浪费大量电与热 能外，产生的残渣仍为有害废弃物;酸液(氨、硫酸)浸渍、萃取等技术针对含铜 污泥的浸渍率仅达60～70%，仍然产生大量的有害废弃物残渣;固定化技术虽可 将有害污泥转为无害后再予以掩埋或制成地砖，但却造成其中所含有价金属(如 铜、镍、锌等)资源浪费。
因此传统的处理技术不仅无法提高含铜污泥的回收率，也无法有效解决环境 污染的问题，同时又相对的造成环境与处理成本相当大的负担。发明人有鉴于现 有污泥处理技术的缺失，并不能满足现代所需，于是乃极力苦思解决的道，并配 合本身的专业与多年来的工作经验，终于研发出本发明，且本发明所提供的流程 中，可有效提高含铜为主的重金属污泥的回收率、提供高纯度的氧化铜产品并能 降低有害污泥对环境的冲击，实为兼顾资源再利用与污染防治的极佳制造流程。
发明内容
本发明主要目的在于，提供一种重金属废水零污泥资源化处理装置与回收方 法，用以克服上述技术缺陷。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案在于，提供一种重金属废水零污泥 资源化处理回收方法，其主要是将含铜重金属废水经由化学混凝沉淀处理后，得 到含高铜离子浓度的污泥，将所述的含铜重金属污泥经由硫酸与双氧水混合液逆 向流方式浸渍后，得到高铜离子浓度的浸渍液，所述的高铜离子浓度的浸渍液以 氨水调整酸碱值在碱性条件氨浸后，再以压滤机进行固液分离，而能得到氨铜溶 液，再把氨铜溶液进行加热蒸氨程序即可得到利用价值极高的氧化铜与可回收再 利用的氨气。
其次提供了一种重金属废水零污泥资源化处理装置，其特征在于：其包含有：
一废水调匀槽，提供处理前废水贮存的用，也可调节原水浓度变化影响;
一快混槽，添加混凝剂提高废水中金属离子浓度;
一pH调整槽，调整pH值在碱性环境，以利金属氢氧化物形成;
一胶凝慢混槽，加入高分子凝集剂加速所形成的金属氢氧化物沉淀;
一沉淀槽，分离金属、氢氧化物沉淀与上层废水;
一过滤设施，过滤上层废水的其它杂质或对水质有影响的物质;
一中和放流槽，调整凝放流水的pH值符合放流水标准;
一污泥浓缩槽，将沉淀槽底部所导入的沉淀物，进行浓缩程序，上层液体导 回调匀槽与原废水混合后，再进行处理，连接一酸浸渍槽酸浸渍槽内贮置由硫酸 与双氧水依比例混合浸渍;
一含铜重金属废水暂存槽，将含铜重金属废水储存在废水暂存槽。
一含铜重金属污泥暂存槽，将所述的含铜量达3～40%的有害含铜重金属污泥 置在所述的污泥暂存槽。
一酸浸渍槽，利用稀硫酸与双氧水的混合浸渍液连续浸渍萃取有害含铜重金 属污泥。取下层浓集污泥在酸浸渍槽进行浸渍以获得含铜金属萃取液，使含铜废 水经由废水处理设备处理后，具有符合标准的放流水，而污泥部分则在酸浸渍槽 经酸浸渍后，萃取出可直接提供作为制程原料的高经济价值含铜金属溶液，另， 在酸浸渍槽底部产生的固相残渣可回收作为混凝剂加入快混槽中;
一固液分离槽，将高浓度含铜离子浸渍液，进行固液分离程序。
一脱水机，进行强制固、液分离，经压滤后的滤液与固相残渣。
一浸渍液暂存槽，提供经压滤后滤液注入浸渍液暂存槽。
一氨水储存槽，提供氨水储存的槽体;
一氨浸渍槽，将浸渍液暂存槽的浸渍液送入此槽进行氨浸渍，调整氨浸渍槽 中的pH值，使的维持在9～11之间;
一氨气回收槽，回收产生浓度约3～10%的稀氨水导入此槽体;
一蒸氨沉淀槽，将氨铜溶液导入此槽体并逐步加入氢氧化钠溶液使蒸氨沉淀 槽的pH值维持在10～11之间，并加热使蒸氨沉淀槽的温度保持至少90度;
一氢氧化钠回收槽，将稀氢氧化钠溶液，并回流至此槽体，供蒸氨沉淀槽再 利用。
本发明的优点是针对于含铜为主的重金属废水化学混凝沉淀处理流程后，浓 集形成含铜为主的重金属污泥，利用稀硫酸与双氧水的混合浸渍液浸渍萃取有害 含铜重金属污泥，并经由氨水进行选择性浸渍，将有价金属予以分离，再以加热 方式回收氨水与产生高纯度的氧化铜，达零污泥、零废弃、零污染的目标。