一种铁碳微电解处理高浓度含铜抗生素废水及回收铜的方法

摘要

本发明涉及一种铁碳微电解处理高浓度含铜抗生素废水及回收铜的方法，属于水处理应用及资源化领域。该方法以高浓度的含铜抗生素废水为处理对象，主要采用廉价的铁粉和炭粉为原料，利用过程中炭的吸附作用、铁的还原作用以及Fe/C微电池的氧化还原作用等，一方面消减废水中有机物负荷与抗生素的浓度，另一方面还原废水中的Cu2+，使其从液相转化到固相之中，进而提高了废水的可生化性，是生化方法强有力的补充。同时对反应后的残渣进行压滤，对滤渣进行焚烧，并进一步提纯、酸化得到CuCl2成品。CuCl2是生产抗生素黄连素生产过程中的必不可少的一种催化剂原料，进而实现铜的循环利用。

说明书

技术领域

本发明技术属于环境保护领域，特别涉及一种高效的废水处理与资源化技术，该方法能提高废水的可生化性，与生化处理方法相结合，能弥补生化处理方法中的不足之处，同时该方法作为高浓度含铜抗生素废水处理工艺中一个重要环节，能实现废水中铜的资源化回收，从而大大降低废水的处理成本。

背景技术

含铜黄连素生产废水属于化学合成类药物生产中较为典型的一种难降解废水，其含有高浓度的Cu²⁺、有机物和悬浮物质量浓度高、pH值波动较大、成份复杂等特点，其中废水中含有高浓度的Cu²⁺和黄连素等对微生物活性具有较强的抑制作用，很难直接进行生化处理，必须采取合适的物化方法对其进行预处理。因而，寻找一种实际操作可行、成本相对较低廉且能同时削减黄连素及Cu²⁺浓度的工艺方法势在必行。

近年来，关于铁碳微电解法处理各种废水的研究报道很多。铁碳微电解技术是利用具有不同电极电位的铁和碳作为电极形成无数个微小原电池，发生电极反应，进而产生电化学效应而去除废水中的污染物。本发明工艺方法采用廉价的铁粉与炭粉，通过铁的还原、碳的吸附以及Fe/C原电池的氧化还原等的协同作用，同时消除废水中高浓度的抗生素及Cu²⁺的含量，有利于废水的进一步生化处理。另外，产生的废渣通过焚烧、提纯和酸化处理得到CuCl₂成品，而该产品是生产黄连素必不可少的原料，实现了铜的循环利用，且大大降低了废水的处理成本。

发明内容

本发明的目的在于提出一种简单可行、成本相对低廉、能同时削减废水中高浓度抗生素及Cu²⁺且能实现铜的资源化回收的处理方法。

本发明提出的高浓度含铜抗生素废水的处理方法，是一种基于“铁碳微电解”的物化处理方法。该方法采用廉价的铁粉及炭粉为原料，利用处理过程中炭的吸附、铁的还原以及Fe/C微电池的氧化还原等协同作用，一方面消减废水中有机物负荷与抗生素的浓度，另一方面通过还原废水中的Cu²⁺，使其从液相转化到固相之中，从而实现废水中Cu²⁺的去除。同时对反应后的残渣进行压滤，滤液与生活污水混合后进入后续生化处理工艺，而对滤渣进行焚烧，并进一步提纯、酸化得到CuCl₂成品，CuCl₂是生产黄连素生产过程中的必不可少的一种催化剂原料，进而实现铜的循环利用。

本发明的反应装置如附图所示。本发明的具体方法如下：

该方法采用间歇式的方式对废水进行处理。储水槽1中的含铜抗生素废水通过水泵2经由进水口5进入反应器主体3，投加一定量的铁粉与炭粉，通过电动搅拌器4对体系进行充分搅拌，反应完毕后静置沉淀，打开出水口阀门6，排放处理出水并通过与生活污水混合的方式进入进一步的生化处理单元，最后打开排泥口阀门7，对过程中产生的废渣进行压滤、焚烧、提纯、酸化等工艺实现铜的资源化利用。

本发明的特点如下：

1.该方法将铁的还原与碳的吸附过程综合，使铁碳的协同作用在一个体系中集成。

2.该方法采用廉价的铁和炭为原料，通过回收废水中高浓度的铜，从而大大降低废水的处理成本。

3.该方法采用间歇式的方式对高浓度含铜废水进行处理，使得体系更容易控制。

4.该方法能大大削减废水中抗生素及Cu²⁺的含量，有利于提高废水的可生化性，是生化方法强有力的补充。

5.该方法采用原料均为粉末态，一方面防止了生成的铜包裹于铁的表面，使得铁反应更充分，提高了铁的利用率，另一方面有利用碳对废水中有机物尤其是抗生素的吸附。

6.该方法通过搅拌器实现废水与铁、炭粉的混合均匀，促进了反应的进行，提高了反应速度与处理效率。

7.该方法通过对产生的废渣进行压滤、焚烧、提纯或酸化，可实现CuCl₂的资源化回收。

8.该方法通过把回收的CuCl₂应用于抗生素的生产过程，进而实现了铜的循环利用。

9.该方法操作简单，设备紧凑，易于操作，切实可行。

本发明方法可用于高浓度含铜抗生素废水的处理，也可以用于其它高浓度含铜废水的处理及铜的资源化回收利用。

附图说明

1.储水槽    2.水泵            3.反应器主体    4.电动搅拌器

5.进水口    6.出水口及阀门    7.排泥口及阀门

具体实施方式

实施例1：

某制药厂生产过程中产生的含铜抗生素废水，该废水的水质为：废水COD约为80000mg/L，Cu²⁺浓度约为20000mg/L，抗生素黄连素浓度为1700～1900mg/L。当废水pH值为2.0-3.0，铁炭投加量分别为25g/L和30g/L，反应90min条件后，废水中黄连素的去除率可达70％以上，Cu²⁺的去除率高达99.9％以上。对滤渣进行焚烧、提纯、酸化后得到CuCl₂成品，该方法工艺可实现处理吨水回收铜18-19kg(以Cu计)。