膜分离技术在冶金工业中的应用——铜箔废水处理与铜回收

膜分离技术在冶金工业中的应用——铜箔废水处理与铜回收

第三届膜分离技术在冶金工业中的应用学术研讨会论文集，2009年10月・115・

铜箔废水零排放处理

乔宝文

（招远 ）

摘要：铜箔加工过程中产生大量的含铜废水，废水酸性较强，对环境造成很大的污染。

为了有效保护环境，回收废水中的铜，废水处理迫在眉睫。采用膜法处理铜箔废水并回收利用

其中的铜还可以用于处理后的水的再利用，取得很好的经济效益和社会效益。

摩天有限公司设计安装生产工艺水及铜回收处理工程。

水源为生产过程中产生的含铜废水，处理后的淡水可作为生产工艺用水，浓缩液可用于

铜的提取，该工艺不仅满足了生产过程的用水需求，而且回收了铜，实现废水零排放处理。

关键词：铜箔废水；膜技术；零排放

中图分类号：TQ028.8 文献标识码：B

近年来，我国在啤酒、酒精等废水处理方面取得了很大进展。

— 取得了一些突破，但对于其他废水如含重金属的工业废水、生活污水 — １ｉ — ■ｉ■ — Yun — ｉ万 — Ｉｉ-

在水、含氨废水、油田注入水等的处理方面，目前还没有系统的办法。

系统和推广配套设施，这种类型的废水处理-

一直是生活污水处理领域的难题，生活污水排放量取决于原水水质，铜箔废水酸性较大，含有大量的

大企业不得不从国外高价进口设备，这不仅加剧了

明胶，通过实验，调节废水的pH值，使明胶在水中

企业的经济负担也影响了国内环保产业的发展，膜处于悬浮状态，铜离子没有析出。

分离技术是一门新兴的高科技前沿科学，利用能源、电能和活性炭过滤器去除水中的悬浮物、胶体，降低出水浊度。

电子、石油化工、食品、饮料、医药、环保、轻工等领域及人们的程度和SDI都满足反渗透产水要求，反渗透淡水更进一步

在日常生活中发挥着越来越重要的作用，特别是经过循环处理后，水质达到Cuｚ＋≤0.5纳克/升，电导率≤30纳克/升。

适用于S/cm2比例的废水，满足生产工艺用水要求，浓水进入二级反渗透

回收的微滤（超滤）膜组件及系统处理装置浓度不断提高，二级反渗透淡水返回至一级反渗透原水。

越受用户欢迎。

，

浓水进入铜萃取系统，进行铜的提取和回收。

1.原水水质 2.工艺流程

原水水质见表1，铜箔废水处理工艺流程如图1、图2所示。

二级反渗透淡水

调节pH值

r——————一，——————１

r——————————————————————１r——————————————————１r————————————'—１

：：：：：：：l原水池Ｈ原水泵Ｈ双层过滤器Ｈ活性炭过滤器Ｈ保安过滤器Ｉ

铜箔废水

pH 值可广泛调节

优越的。

阳离子交换器-生产工艺系统

二级RO铜回收浓缩设备

图1. 铜箔废水一级反渗透处理工艺流程图

收讫日期: 2009-07-31

作者简介：乔宝文，工程师，现就职于（０５３５—８１１８５０５）

・116・膜科学与技术 2009

第一级RO浓水-'｜浓水箱｝． 第一级浓水泵H安全过滤器Bu高压泵Bu

I 浓缩反渗透装置 ◆ 淡水返回第一级Ro系统原水箱

1

L-+浓水回收铜提取系统

图2 二级反渗透处理铜箔废水工艺流程图

3、主要设备设计参数

指环王

3.1双层过滤器流量为70m3/h，扬程为，电机功率为37kW。

主要作用是去除水中的悬浮物、胶体及有机物，泵进出水口设有高低压报警装置及电动

等，使预处理后的水量满足反渗透膜进水要求，污染指数达到后缓慢打开阀门，保护反渗透膜。

SDI＜4.系统配置三台双层滤料过滤器，两台使用，一台备用。（3）二次安全过滤器：二次安全过滤器位于二次

滤芯口径为，滤料为石英砂、无烟煤，保护各反渗透装置前的二级反渗透高压泵、反渗透膜元件。

双层过滤器的设计输出量为 40m3/h。双层滤芯可防止颗粒物刮伤。二级安全过滤器外壳

过滤器材质为A3低碳钢，内部防腐内衬为316L不锈钢，直径50mm，内插式过滤器

橡胶2层厚度不小于5mm，外部防腐必须符合桂利健过滤器精度5/_tm长度30英寸熔喷聚丙烯滤芯12片，设计

安装及验收技术规范DL158-81。出水量20m3/h。

3.2活性炭过滤器（4）双级反渗透装置：双级反渗透装置膜元件

活性炭过滤器主要用于去除异味，去除水中的污染物，也有采用LFC1低污染反渗透。

有机物、胶体、微生物及氧化剂等。系统配置活性炭膜，共16片，每个压力容器内有4片膜元件串联，根据

2台过滤器，每台活性炭过滤器直径，按2：2布置。该装置设计产量为15m3/h。高压泵为丹麦产品。

产量为70m3/h。所有内部管道均采用格兰富CRN16-140泵法兰连接，流量为20m3/h，扬程为142

内部零件采用ITI材料，电机功率为15kW，高压泵进出水口设有高低压报警装置。

设备质量符合规定要求，紧固件与内部管道相当，设备出口处设有电动缓开阀，保护反渗透膜。

内部部件均经过固定加固处理，能承受水流的冲击。（5）化学清洗装置：化学清洗装置由两套反渗透

设备视镜材质透明耐腐蚀，厚度为所有设备通用。化学清洗系统包括清洗槽、清洗泵、

能承受容器的设计压力和试验时的试验压力。罐内装有过滤器及与反渗透装置连接的可拆卸管道和接头。

人孔确保维护人员和更换零件的进入。清洁系统的材料可用于所有清洁

该设备配有人孔、螺母、升降杆等全套配件，清洗液加入设备内，清洗水箱容量5m3，材质为聚乙烯。

采用进水、进气口及集水、集水装置分配水、气均匀，不需偏洗泵选用IH80-65-160(o)耐腐蚀泵，扬程29rrl，

流动现象。流量60m3/h，电机功率7.5kW；外置安全过滤器

3.3反渗透系统外壳采用304SS不锈钢材质，通径500n"ln2，滤芯精度5

（1）一级保安过滤器：一级反渗透装置前设有脚踏，出水量为60

立方米/小时。

保安过滤器保护高压泵和反渗透膜不受物理损坏 3.4 铜提取装置

安全过滤器外壳采用316L不锈钢制成。浓缩的铜溶液被泵送到萃取罐，然后

直径为0.00mm，配40英寸插入式5英尺熔喷过滤器，进行两级萃取，沉淀物排入沉淀槽，萃取液进入

共计46个芯，设计产水能力为70m3/h。

电解池在电流作用下，将铜离子氧化成单质铜。

（2）一级反渗透装置：经一级反渗透装置反渗透并在铜板上形成沉淀，从而达到提取铜的目的。

采用LFC1膜元件两级反渗透浓缩高浓度含铜废液量为

膜，单根反渗透膜元件脱盐率99.5%，共用LFCl 2-5m3/h，铜含量2800-/L，按一定流量计算

将60个反渗透膜元件，每个膜元件6片串联在压力容器内，加入萃取装置，同时加入萃取剂和煤油，比例为

论文集锦乔宝文：铜箔废水零排放处理117

2：8，控制药液pH为3，温度在20-30℃之间，循环

循环量为2-5m3/h，10min后即可提取铜。

将含铜萃取液放入反萃取槽(即第二萃取槽)。

废液经沉淀池排入工厂污水处理系统进行进一步处理。

二级萃取即反萃槽，分离含铜萃取物。

萃取液返回初级萃取重复使用，铜溶液在电解槽中电解

铜生产。在二次萃取槽中加入硫酸，使槽内液体的酸含量

120-200

g/L，搅拌15分钟后，铜溶液与萃取物

分离。铜液在底部排入电解槽，萃取液在顶部排入

提取并再利用。

二次萃取排出的含铜液体在槽子的电解板上进行电解。

电芯供电12V，电流4500~

5000A，同时末端低浓度含铜废液排至二次萃取入口

参与循环。

4.社会效益和经济效益

1）随着社会对环境保护的越来越重视，铜箔废水处理

实现零排放，企业本身取得了可观的经济效益，同时也回报了社会

其带来的好处也将是巨大的。

2）经济性分析（按处理量70m3/h、年使用​​8000小时计算）

数数）

（2）加碱系统：耗碱量（以NaOH计）约500kg。

每年350元

（3）反渗透清洗药剂消耗：约3万元/年

（4）中水回用：40万吨/年

总运行成本：元/年，或0.513元/吨水

（5）铜浓度按最大值计算。

5.6公斤铜，回收率为9096，那么每小时可以回收铜

5.04公斤，则每年可回收铜约40吨（按330天计算）。

提取一吨电解铜的成本大约在1万元人民币。

铜的当前市场价格为20600元，所以年收入为40×2.06

-40X

1=42.4万元。

5. 结论

我国有上百家铜箔生产企业，排放大量的

重金属废水不仅严重污染周围环境，而且造成极大的浪费。

由于铜箔生产废水中杂质较少，溶解度

总固体含量低，废水量大。

物理化学处理工艺，投资大，工艺复杂，运行成本高

处理后的水不能重新利用，有用的重金属也不能回收。

存在浪费水资源、环境效益和经济效益不高等弊端。

西铜箔厂含铜废水处理及回用，实现废水零处理。

（1）用电量：约35万度/年（电费0.5元/度）

电费运行成本：17.5万元/年，经济效益良好，具有较大的推广价值。

（接第114页）

2.3 超滤运行效果

反渗透膜处理后的出水达到《生活饮用水》的要求

矿井里的水被储存在清水罐里，以备将来使用。

该处理工艺不仅满足环保要求，提高污水处理能力，而且

进一步提高污水处理效果，满足生活用水需求

该项目已完成验收并投入运行。

出水完全满足设计要求，出水水质见表3。

表3 出水水质mg/L

项目 COD BOD5 SS 浊度/NTU NH3-N

值 43 -≤1≤1

—

3. 结论

矿井水经过深度处理后可重复利用，不仅可以减少浪费

排水量大，可节省大量自来水，节约水资源和电力

实践证明，使用超

采用过滤+RO的深度处理方式，实现矿井水回用，是目前

这是一个非常有效和可行的方法。使用这些新技术可以大大

大幅提高污水处理水平和处理能力，满足回用需求

既要满足环保要求，又要节省投资和占地空间。

本方案结合现场实际情况，提供一套新型矿井污水

治疗方法、治疗理念、治疗设备、治疗流程和技术，

在业主规划的场地上，建造了一栋紧凑而高品质的建筑。

该水处理系统效率高、产水量稳定、控制可靠。

部分运行稳定，通量较常规膜提高20%。

优点：运行能耗仅为0.2~0.5kWh/m3水，产水量

经过RO深度脱盐处理，达到饮用水标准。

实现了节水型循环经济模式。