铜箔废水处理与回用工艺：纯水制备及精洗废水回用系统解析

铜箔废水处理与回用工艺：纯水制备及精洗废水回用系统解析

铜箔废水处理及回收工艺简介及工程应用

1.铜箔废水处理及回收工艺流程描述

1.1. 纯水制备系统

纯水系统主要用于铜箔轧制车间表面处理机台，新水Q1经过滤、反渗透、EDI装置等设备处理，为车间设备制备纯水。水质要求：电导率≤0.5μs/cm、浊度≤1mg/L、粒径≤1μm、pH值6.5~7.2，浓盐水直排。

1.2.精洗废水回用系统：

精洗废水主要来源于表面处理机台排水，排水量为Q2，主要为含有铜、锌、镍、钴、铬离子的酸碱废水，精洗废水经过调节、过滤、反渗透、EDI装置等设备处理后，制得纯水供车间设备使用；水质要求：电导率≤0.5μs/cm、浊度≤1mg/L、粒径≤1μm、pH值6.5-7.2，其余铜离子浓缩水Q2x送入含铜废水处理系统处理达标后排放。

1.3脱脂废水处理系统：

脱脂废水主要来源于表面处理机，连续排放Q3，脱脂废水经过气浮脱脂、pH值调节、过滤后作为循环水的补充水，需购置一套完整的脱脂废水处理设备，该设备应包括加药、气浮、pH值调节、过滤、电控柜及其内部管道、线路等，设备处理能力为Q3max，处理后的水需达到循环水水质标准。

1.4含铜废水处理系统：

含铜废水主要来自于表面处理机台粗洗排水Q4、杂排水Q5及精洗废水回用系统的铜离子浓缩水Q2x，主要含有铜、锌、镍、钴、铬等离子，加上其他废水总连续排放量Q6，处理后达到《电镀污染物排放标准》-2008标准中表3中水污染物特别排放限值（PH值=6~9、总铬≤0.5mg/L、六价铬≤0.1mg、总镍≤0.1mg/L、总铜≤0.3mg/L、总锌≤1.0mg/L、油类≤2mg/L、悬浮物≤30mg/L、CODcr≤50mg/L、氨氮≤8mg/L等）后排放。

2 工艺描述及工程应用

2.1. 纯水制备系统

高纯水制备系统设计产水量为Q1，电导率小于0.5us/cm，主要用于铜箔表面处理单元清洗用水。纯水处理系统主要分为去离子水制备和纯水回用系统两部分。

高纯水制备系统的水源主要来自于自来水。自来水作为补充水源，自来水首先进入多介质过滤器，该过滤器采用无烟煤、石英砂等介质作为滤料，去除自来水中的大颗粒有机物，确保最终出水达到反渗透的出水要求。过滤后的水进入活性炭过滤器，活性炭过滤器能有效去除水中的低分子有机物和游离氯，还可以降低水中的臭味、色度和气味，活性炭过滤器作为反渗透和离子系统的预处理装置，能有效防止反渗透和离子交换树脂表面的有机污染，并且不受自身进水温度、pH值和有机混合物的影响。 能有效去除水中的低分子有机物和游离氯，还能有效防止反渗透，具有独特的均匀布水方式，使过滤效果最大化，能长期满足反渗透膜对有机污染控制的要求，配有反冲洗装置，反冲洗能力强，时间短，耗水量低。来自活性炭过滤器的水进入反渗透系统。一级反渗透系统包括保安过滤器、高压泵、一级反渗透主机、加药装置、清洗装置等。保安过滤器的作用是拦截大于5u的颗粒，阻止其进入反渗透系统。过滤器中的滤芯为可更换滤芯，当过滤器进出口压差大于设定值（一般为0.07-0.1MPa）时，应进行更换。设备外壳采用304不锈钢材质。 该滤芯为大通量滤芯，根据反渗透本身的特点，高压泵需要一定的驱动力来克服渗透压等阻力，保证设计的产水量。

高压泵的作用是为反渗透装置提供足够的进水压力，保证反渗透膜的正常工作，根据反渗透的配置，经专用软件计算后，设计温度为20℃，所需的进水压力不大于，系统采用压力小于1.3Mpa的立式高压泵，该泵具有占地面积小，效率高，噪音低，维护时间少，节能等特点。本系统中最重要的脱盐装置，反渗透系统利用反渗透膜的特性，去除水中大部分可溶盐，胶体，有机物和微生物等。反渗透是一种选择性渗透（半透）膜。 功能，以压力为推动力的膜分离技术，膜元件由反渗透膜导布、中心管等组成，多根RO膜元件安装在玻璃钢耐压容器内，组成RO组件，本装置是海水淡化系统的关键，成熟的工艺设计，合理的控制、运行和管理，直接决定系统的正常、稳定运行。反渗透膜的使用寿命与反渗透处理后的出水有关，反渗透处理后出水除掉水中的大部分无机盐和几乎所有的有机物、微生物（细菌、热源等），从而保证了本系统产水的优质、高纯度的水质。预处理后的出水用淤泥密度指数SDI测试仪监测，当SDI值为99.%时，具有运行压力低、抗细菌侵蚀性能好、适用PH范围广（PH为3-10）等优点。

RO水进入纯水箱，纯水箱出来的水由泵送到保安过滤器后进入EDI装置，EDI装置是通过电解脱盐的方式净化水质，电解脱盐是一种去除离子的电化学过程，利用离子交换树脂和电流不断净化水质。EDI模块中的离子交换树脂将原水中的阴离子和阳离子进行交换，当原水经过淡水室时，该室里装有阴阳离子交换树脂、阴阳离子交换膜和阴阳离子交换树脂，离子交换树脂将原水中的正负杂质进行交换，从而生产出高品质的水。模块两端各有一个电极，一端为负极，通上直流电后，淡水室、浓水室和浓水室都有电流流过。 阴极吸引离子交换树脂中的阳离子，阳极吸引离子交换树脂中的阴离子，这样离子在树脂中迁移，在电位作用下，离子穿过相应的离子交换膜，一旦离子进入浓水室，就不能再回到淡水室。

EDI装置的投运或退役主要是通过控制淡水泵的启动或停止来实现的，而淡水泵的启停又是由纯水箱的水位变化来决定的。通过液位来控制EDI装置的运行。

EDI装置保护装置

1、产水或放水流量过低报警

设备通电运行期间，模块可能会因流量低或流量中断而发热。必须防止模块过热，否则将对模块造成永久性损坏。我们建议在淡水或排放水流量低于正常流量的 50% 时设置警报。

当淡水或排水流量低于正常流量的50％时，流量报警系统会自动报警并切断电源。

（2）可选的安全保护

① 低淡水水质保护（EDI产水）

如果淡水水质不满足要求，则切断水流。采用自动阀门切换产品水和产品转移水，当EDI产品水水质低或含硅量高时进行切换。

② 低水质保护（RO供水）

用于模块中，防止低质量的水进入系统，包括太硬或含有杂质的水。

在系统启动时，应防止高盐水进入EDI系统，导致EDI中的树脂处于再生状态，影响EDI产水水质，尤其应将二氧化硅等弱电解质限制在一定范围内。

2.2精洗废水回用处理系统

高纯水制备系统回用于铜箔表面处理单元，产生的废水包括：含镍废水、含铬废水、含铜锌废水及最终水洗废水等。

含铜锌废水排入含铜锌废水池，调节水质水量，产生的含铜锌浓水排入含铜锌浓水池单独处理。

铜锌废水定量泵送至多格栅反应池进行预处理。多格栅反应池分为pH调节池、去离子池、絮凝沉淀池、出水槽四个部分。铜锌废水首先进入pH调节池，同时加入石灰乳或NaOH溶液调节废水pH值至6-8，此时废水中的铜、锌离子与氢氧离子发生反应，生成沉淀。开启搅拌装置，同时加入药剂，铜、锌离子与碱充分反应。pH池出水靠重力流入去离子池，同时计量加入重金属离子添加剂，在添加剂作用下，废水中残留的金属离子与添加剂发生反应，生成大颗粒絮凝物。去离子池出水靠重力流入絮凝沉淀池。 去离子池出水在重力作用下流入絮凝沉淀池的同时，通过计量投加絮凝剂到池中，将废水中的悬浮物及杂质颗粒絮凝结合为较大的杂质颗粒，从而沉淀下来，污泥定时自动排入污泥池。絮凝沉淀池出水在重力作用下流入出水池，调节水质水量。出水池出水在重力作用下流入中间水池进行后续处理。

当中间水箱达到设定液位时，水泵自动开启，水先经过多介质过滤器处理，出水流入活性炭过滤器，活性炭过滤器能有效去除水中的低分子有机物和游离氯，还能降低气味、色度和pH值，作为反渗透、离子交换系统的预处理装置，活性炭过滤器无论进水温度、pH值、有机混合物如何，都能有效防止反渗透、离子交换树脂表面的有机污染，能有效去除水中的低分子有机物和游离氯，还能有效防止反渗透、离子交换树脂表面的有机污染，此工艺可将多个废水处理后集中进行后续处理，节省操作空间，便于运行管理，降低运行费用，保证处理水的水质。

采用底泥密度指数SDI测试仪对预处理后的出水进行监测。

反渗透装置参数如下：反渗透主设备采用高脱盐率、低压芳香族聚酰胺膜元件，此膜元件为节能型低压膜，是目前国际上最先进的螺旋型RO膜元件，具有结构紧凑、生产效率高、产水量特大（单支膜元件产水量可达1.0t/h）、脱盐率高（单支膜测试数据>99.7%）、运行压力低、抗细菌侵蚀性能好、适用pH值范围广（pH为3-10）等优点。配套膜壳为压力容器，适合膜元件。反渗透装置在水分离过程中无相变，脱盐率高，体积小，易于实现自动控制操作，适应性广，无环境污染。脱盐率可达97%以上。

RO水进入纯水箱，纯水箱出来的水由泵送到保安过滤器后进入EDI装置，EDI装置是通过电解脱盐的方式净化水质，电解脱盐是一种去除离子的电化学过程，利用离子交换树脂和电流不断净化水质。EDI模块中的离子交换树脂将原水中的阴离子和阳离子进行交换，当原水经过淡水室时，该室里装有阴阳离子交换树脂、阴阳离子交换膜和阴阳离子交换树脂，离子交换树脂将原水中的正负杂质进行交换，从而生产出高品质的水。模块两端各有一个电极，一端为负极，通上直流电后，淡水室、浓水室和浓水室都有电流流过。 阴极吸引离子交换树脂中的阳离子，阳极吸引离子交换树脂中的阴离子，这样离子在树脂中迁移，在电位作用下，离子穿过相应的离子交换膜，一旦离子进入浓水室，就不能再回到淡水室。

EDI装置的投运或退役主要是通过控制淡水泵的启动或停止来实现的，而淡水泵的启停又是由纯水箱的水位变化来决定的。通过液位来控制EDI装置的运行。

其控制原理与反渗透系统相同。

EDI装置保护装置

1、产水或放水流量过低报警

设备通电运行期间，模块可能会因流量低或流量中断而发热。必须防止模块过热，否则将对模块造成永久性损坏。我们建议在淡水或排放水流量低于正常流量的 50% 时设置警报。

当淡水或排水流量低于正常流量的50％时，流量报警系统会自动报警并切断电源。

（2）可选的安全保护

① 低淡水水质保护（EDI产水）

如果淡水水质不满足要求，则切断水流。采用自动阀门切换产品水和产品转移水，当EDI产品水水质低或含硅量高时进行切换。

② 低水质保护（RO供水）

用于模块中，防止低质量水进入系统，包括太硬或含有杂质的水。另外，当RO系统启动时，它可以防止高盐水进入EDI系统，导致EDI中的树脂处于再生状态，影响EDI产品水的质量。将二氧化硅等弱电解质保持在一定限度内尤为重要。

3.废水处理系统

3.1脱脂废水处理系统

脱脂废水主要来源于表面处理机，经过气浮脱脂、pH值调节、过滤后作为循环水的补充水，需购置全套脱脂废水处理设备，包括加药、气浮、pH值调节、过滤、电气控制柜及其内部管道、线路等，处理后的水质需达到循环水水质标准。

车间酸碱废水量大、变异系数大、含油，直接进入处理系统很可能对系统造成影响，因此将酸碱废水集中排至废水调节池进行水质、水量、油分离处理，含铜废水集中排至废水调节池，两种废水定量泵送至pH调节反应池进行处理，同时加入石灰乳溶液调节混合废水pH为9，与废水中的金属离子发生反应，形成沉淀。反应过程中废水中仍有部分金属离子游离，此时在pH调节反应池中加入重金属离子添加剂，添加剂能与多种金属离子形成絮凝沉淀，能有效去除废水中残留的金属离子。pH调节反应池出水靠重力流入斜管沉淀池，计量投加PAM絮凝剂。 PAM溶液能将废水中悬浮的金属沉淀物架桥吸​​附，形成大颗粒沉淀物，从而沉降到污泥斗中，污泥在污泥斗中自动定期排出。沉淀池是一种在沉淀区设有斜管的沉淀池。在横流或竖流沉淀池的沉淀区内，用倾斜的平行管或平行管(有时也可采用蜂窝填料)将沉淀区分成一系列的浅沉淀层。处理后沉淀下来的污泥在各个浅沉淀层中移动、分离。根据它们相互运动的方向不同，有逆流(异向)流、并流和逆流三种不同的分离方式。平行斜板之间(或平行管内部)的空间相当于一个很浅的沉淀池。

其优点为：1）利用压缩双层反应机理，提高了沉淀池的处理能力。2）利用吸附电荷中和机理，缩短颗粒沉降距离，从而缩短沉淀时间。3）利用吸附架桥反应机理，增加了沉淀池的沉淀面积。4）利用沉淀网捕集反应机理，从而提高了处理效率。

来自斜管沉淀池的水靠重力流入中间水池，调节水质和水量，为下一级处理系统创造良好的条件。来自中间水池的水由泵定量提升至成套气浮装置（可设置在沉淀池前）。成套气浮水处理装置的工作原理是在一定的压力（0.3-0.45Mpa）下，通过溶气泵吸入适量的空气，与泵腔内的回水形成饱和溶气载体，再通过释放器在减压下释放，从而获得大量的微小气泡，气泡的大小、粒径、稳定性均在最佳值内。气泡很快粘附在水中的悬浮物上形成絮凝体，使絮凝体的比重低于水，被迫迅速浮于水面。从而达到固液分离的目的。 渣浮在水面上被刮走，分离出来的水经底部穿孔管进入清水槽，部分水回流为溶气水，清水经阀门排出。全套气浮设备分为三部分：（1）回流水溶气释放部分，（2）气浮部分，（3）电气控制部分。

A、回流水中溶气的释放：气浮的质量主要取决于回流水中溶气及释放的效果，本气浮采用高效节能一体化溶气及释放设备，溶气泵将空气与回流水充分混合、溶解，形成溶气水，溶气罐工作压力一般为2-3.5kg/cm2。

B、气浮：经投加药剂混凝后的污水进入气浮池，通过进出水管下部的溶气释放器对气浮池中的溶气进行突然降压，使水中溶解的空气突然减少，微气泡借压力释放出来，在上升时遇到污水中已凝结的悬浮物，微气泡附着在悬浮物上，使其迅速上浮。这样，已处理过的污水中的悬浮物全部浮在水面。然后由气浮系统上部的泡沫刮刀将其刮落，排入污泥池，而池底则经处理后的清水排出，污水处理效率达80%以上。

C、电气控制部分：本设备配有电气控制柜，调试安装后可实现无人操作，电气控制柜控制溶气泵、泡沫刮刀等设备的运行。

气浮装置成套设备出来的水靠重力流入清水箱，当它与其他处理过的清水一起达到设定的水位时，清水泵自动开启定量提升至多介质过滤器，多介质过滤器采用石英砂、无烟煤、锰砂等作为滤料，主要用于去除水中的悬浮或胶体杂质，特别是能有效去除沉淀技术无法去除的微小颗粒，对其他污染物也有一定的去除作用。多介质过滤器的出水靠重力流入活性炭过滤器，活性炭滤层起吸附净化作用，微生物在颗粒表面形成一层平衡的表面浓度，再将有机杂质吸附到活性炭颗粒上，吸附效果很高，活性炭过滤器出水达到排放标准。多介质过滤器和活性炭过滤器定期进行反冲洗（用去离子RO浓水），反冲洗出水排入废水调节池。 过滤后的清水作为循环水的补充水或其他补充水进入回用水箱。

3.2 含铜浓水处理

含铜废水水质变异系数较大，若直接进入处理系统易对系统造成影响，因此将含铜废水排入含铜浓水池，调节水质水量。

针对含铜等金属废水的水质特点，采用化学方法对废水进行处理，含铜废水通过泵定量提升至综合反应池，考虑到含铜废水的量，设计了综合反应池，综合反应池主要由PH组成，废水首先进入pH调节池，加入石灰乳溶液调节废水的pH值到9.5-10，此时废水中的镍离子与氢氧离子反应生成沉淀物。PH反应池的出水在重力作用下流入斜管沉淀池，同时在斜管沉淀池进水端计量投加絮凝剂，加速金属沉淀物结合成大颗粒絮状物，然后沉淀至污泥斗中，污泥定时自动排入污泥池，由压滤机进行后续脱水处理。

斜管沉淀器原理是指沉淀区设有倾斜管的沉淀器，在横流或纵流沉淀器的沉淀区内，用倾斜的平行管或平行管（有时可用蜂窝状填料）把沉淀区分隔成一系列的浅沉淀层，处理后的沉降污泥在各个浅沉淀层中移动、分离。根据它们相互运动的方向不同，有逆流（异向）流动、并流和逆流三种不同的分离方式。每两块平行斜板之间（或平行管内部）的空间相当于一个很浅的沉淀池。

其优点为：1）利用压缩双层反应机理，提高了沉淀池的处理能力。2）利用吸附电荷中和机理，缩短颗粒沉降距离，从而缩短沉淀时间。3）利用吸附架桥反应机理，增加了沉淀池的沉淀面积。4）利用沉淀网捕集反应机理，从而提高了处理效率。

斜管沉淀箱出水靠重力流入PH调节箱，斜管沉淀箱出水为碱性，直接进入下一级处理系统，会造成滤料的流失，导致不达标排放。采用一套pH调节箱，投加硫酸将废水pH值调节为中性，在pH调节箱出口安装一套pH监测器，随时监测废水的pH值，若废水pH值不符合排放要求，则废水回流至pH调节箱进水口，同时加大硫酸投加量。综合反应池出水进入中间水箱进行后续处理。

3.3 浓铬水处理

含铬废水变异系数较大，若直接进入处理系统易对系统造成影响，因此将含铬废水排入含铬浓水池，调节水质和水量。针对含镍废水的水质特点，我公司采用化学方法处理废水。含镍废水定量泵送至综合反应池，考虑到含镍废水量，设计采用综合反应池。综合反应池主要由PH调节池、还原反应池、中和池、斜管等组成。废水首先进入PH调节池，同时加入硫酸，调节废水的PH值至2-3，为下一级处理创造更好的条件。在PH调节池出口安装一套PH监测仪。

pH调节盒的水首先流入还原反应罐中。

2CR42-+2H+ - +H2O

- +2OH-+H2O

从上面可以看出，在酸性条件下，六价铬主要以 - 的形式存在，并且在碱性条件下，它主要以CRO42的形式存在，主要是在酸性条件下进行的，这主要是在六个镀铬的镀铬物中降低了 the nom the them shy in the 。 -8，从而将固体与液体分开

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