铜箔废水处理及回用工艺说明及工程应用
1、铜箔废水处理及回用工艺说明
1.1、纯水制备系统
纯水系统主要供压延铜箔车间的表面处理机用水。生产新水Q1经过滤、反渗透、EDI装置等设备处理，制备成纯水供车间设备用水。水质要求：电导率≤0.5μs/cm，浑浊度≤1mg/L，颗粒度≤1μm，PH值6.5～7.2，浓盐水直接排放。
1.2、精洗废水回用系统：
精洗废水主要来自表面处理机排水，排水量Q2，主要为含铜、锌、镍、钴、铬离子的酸碱废水，精洗废水经调节、过滤、反渗透、EDI装置等设备处理，制备成纯水供车间设备用水；水质要求：电导率≤0.5μs/cm，浑浊度≤1mg/L，颗粒度≤1μm， PH值6.5～7.2，余下含铜离子浓水Q2x，送至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:
脱脂废水主要来自表面处理机，连续排放量Q3，脱脂废水经过气浮除油、PH值调节、过滤后作为循环水的补充水。要求脱脂废水处理装置成套采购，该装置应包含加药、气浮、PH值调节、过滤、电控柜及其内部配管、配线等，设备处理能力Q3max，处理后的水须符合循环水水质标准。
1.4含铜废水处理系统：
含铜废水主要来自表面处理机的粗洗排水Q4、杂排水Q5和精洗废水回用系统的含铜离子浓水Q2x，主要为含铜、锌、镍、钴、铬等离子，加上其它废水合计连续排放量Q6， 经处理达到《电镀污染物排放标准》GB21900-2008标准中表3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≤2mg/L，悬浮物≤30mg/ L， CODcr≤50mg/ L，氨氮≤8mg/L等）后排放。
2、流程说明及工程应用
2.1、纯水制备系统
高纯水制备系统设计产水能力Q1，电导率小于0.5us/cm，主要供铜箔表面处理机组清洗水等用水。纯水处理系统主要分为两部分：去离子水制备及纯水回用系统。
高纯水制备系统水源主要来自自来水。自来水作为补充水源。自来水首先进入多介质过滤器，过滤器采用无烟煤、石英砂等多种介质作为滤料，去除自来水中大颗粒有机物，保证最终出水达到反渗透进水要求。过滤器出水入活性炭过滤器。活性炭过滤器有效去除水中低分子有机物，游离氯，也能减少水中异味，色度和臭味。作为反渗透和离子系统的前处理装置，活性炭过滤器可有效防止反渗透和离子交换树脂表面的有机物污染，而不受其本身进水温度、PH值和有机混合物的影响。可以极有效地去除水中低分子有机物，游离氯，也能有效防止反渗透和离子交换树脂表面的有机物污染。具有独特的均匀布水方式，使过滤达到最大效果，能长期满足反渗透膜对有机物污染控制要求。带反洗装置，反洗能力强、时间短、水耗低。活性炭过滤器出水进入反渗透系统，一级反渗透系统包括保安过滤器、高压泵、一级反渗透本体装置、加药装置、清洗装置等部分。保安过滤器的作用是截留原水带来的大于5u的颗粒，以防止其进入反渗透系统，过滤器中的滤芯为可更换式滤芯，当过滤器进出口压差大于设定的值（通常为0.07-0.1MPa）时，应当更换。保安过滤器采用304不锈钢材质外壳。滤芯是由大通量滤芯。高压泵根据反渗透本身的特性，需有一定的推动力克服渗透压等阻力，才能保证达到设计的产水量。高压泵的作用是为反渗透本体装置提供足够的进水压力，保证反渗透膜的正常运行。根据反渗透的配置，经专用软件计算后，设计温度为20℃，要求提供的进水压力不小于1.3Mpa的不锈钢高压泵。本系统选用立式高压泵，该泵具有占地面积小，效率高，噪声低，维护时低，节省能量的特点。一级反渗透本体装置，反渗透装置是本系统中最主要的脱盐装置，反渗透系统利用反渗透膜的特性来除去水中绝大部分可溶性盐分，胶体，有机物及微生物。反渗透是一种借助选择透过（半透过）性膜的功能，以压力为推动力的膜分离技术，膜元件由反渗透膜导流布和中心管等制作而成，将多根RO膜元件装入玻璃钢耐压容器内，组成RO组件。本装置是脱盐系统的关键，成熟的工艺设计、合理的控制、操作及管理，直接决定着系统的正常、稳定运行。并关系到反渗透膜的使用寿命，经反渗透处理后的出水，去除了绝大部分无机盐和几乎所有的有机物，微生物（细菌、热源等）从而确保了本系统产品水的高质量、高品质。完成预处理后的出水其出水由淤积密度指数SDI测试仪监测，当SDI值<4时，即可进入RO系统，由高压泵增压后进入反渗透系统，RO出水（脱盐纯水）去中间水箱，浓水进入浓水箱（供过滤设备反洗用）。反渗透主体设备选用芳香族聚酰胺膜元件，该膜元件属节能型低压膜，是世界上最先进的卷式RO膜元件，具有结构紧凑，产水量特别大（单支膜元件产水量可达1.0t/h），脱盐率高（单支膜试验数据>99.%），操作压力低，耐细菌侵蚀性好，适用PH范围广（PH为3-10）的优点。
反渗透出水进入纯水箱。纯水箱出水经泵提升至保安过滤后进入EDI装置，EDI装置是通过电除盐的方式来净化水质的，电除盐是一个电化学过程，它是通过离子交换树脂和电流的作用来连续不断地净化水质的。EDI模块中的离子交换树脂把原水中的阴阳离子交换掉。当原水通过淡水室时，该室包含阴阳离子交换树脂，阴、阳交换膜、离子交换树脂把原水中的阴阳杂质离子交换掉，从而可以产生高品质的水。在模块的两端各有一个电级，一端是阴级，通过直流电后，在淡水室、浓水室和极水室中都有电流通过，阴极吸引离子交换村脂当中的阳离子，阳极吸引离子交换树脂当中的阴离子。这样离子就通过树脂而产生了迁移。在电势的作用下离子通过相应的离子交膜换而进入浓水室。一旦离子进入浓水室后就无法迁回淡水室了。
EDI装置的投运或退出主要是控制淡水泵的启动或停止来实现，而淡水泵的启、停是通过纯水箱的水位变化来决定的。在本系统中通过以下三点纯水箱的液位来控制EDI装置的运行。
EDI装置保护装置
⑴产品水或排放水流量过低报警
在设备带电运行中，由于流量过低或断流造成模块发热。模块必须防止发生过热，它将引起模块永久性损害。我们建议在淡水或排放水流量其一低于正常流量50%时设置报警。
流量报警系统在出现淡水或排放水流量其一低于正常流量50%时，自动报警并且切断电源。
⑵可选择的安全保护
①淡水质量低保护 （EDI产品水）
如果淡水质量不符合要求，将切断水流。自动阀门用于切换产品水和产品转移水，当EDI产品水质低或含二氧化硅高等，进行切换。
②进水质量低保护（来自RO的供水）
用于模块防止低质量的供水进入系统，包括水过硬或含有杂质。另外在RO
系统启动时，防止高盐份的水进入EDI系统，造成EDI中的树脂处于再生状态，影响EDI产品水质量。将二氧化硅这样的弱电解质限制在一定范围内是特别重要的。
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机组，产生的废水为：含镍废水、含铬废水、含铜锌废水及最终水洗废水等。
含铜锌废水集中排放至含铜锌废水池内，调节水质水量，其中产生的含铜锌浓水排放至含铜锌浓水池单独进行处理。
含铜锌废水经泵定量提升至多格反应槽，进行预处理。多格反应槽分为PH调节槽、去离子槽、絮凝沉淀槽及出水槽四个部分。含铜锌废水首先进入PH调节槽，同时向内计量投加石灰乳戓NaoH溶液，将废水PH值调节至6-8，此时废水中的铜锌离子与氢氧根离子结合反应形成沉淀物，加药的同时开启搅拌装置，使得铜锌离子与碱充分反应。PH槽出水自流入去离子槽，同时向内计量投加重金属离子肋合剂，在药剂的作用下，废水残余金属离子与助合剂聚合反应形成大颗粒絮凝物。去离子槽出水自流入絮凝沉淀槽。去离子槽出水自流入絮凝沉淀槽的同时，向内计量投加絮凝剂，将废水中的悬浮物质、杂质颗粒絮凝结合成大颗粒杂质，从而沉淀, 污泥定期自动排入污泥池。絮凝沉淀槽出水自流入出水槽，进行水质水量的调整。出水槽出水自流至中间水池待后续处理。
中间水池达到设定的液位时自动开启水泵, 先经多介质过滤器处理,出水自流入活性炭过滤器。活性炭过滤器有效去除水中低分子有机物，游离氯，也能减少水中异味，色度和臭味。作为反渗透和离子系统的前处理装置，活性炭过滤器可有效防止反渗透和离子交换树脂表面的有机物污染，而不受其本身进水温度、PH值和有机混合物的影响。可以极有效地去除水中低分子有机物，游离氯，也能有效防止反渗透和离子交换树脂表面的有机物污染。本工艺多道废水处理后集中进行后续处理，节省了运行场地，便于了操作管理，减少了运行费用，保证了予处理的水质指标。
完成预处理后的出水其出水由淤积密度指数SDI测试仪监测，当SDI值<4时，即可进入RO系统，由高压泵增压后进入反渗透系统，RO出水脱盐纯水去中间水箱，浓水（主要含有盐份、机械杂质、胶体、有机物等）随小部分未透过水排入调节池。
反渗透装置参数配置如下：反渗透主体设备选用高脱盐率,低压芳香族聚酰胺膜元件，该膜元件属节能型低压膜，是世界上最先进的卷式RO膜元件，具有结构紧凑，产水量特别大（单支膜元件产水量可达1.0t/h），脱盐率高（单支膜试验数据>99.7%），操作压力低，耐细菌侵蚀性好，适用PH范围广（PH为3-10）的优点。配套使用的膜外壳为压力容器，适用于膜元件,反渗透装置在水质分离过程中无相变，脱盐率高，体积小，易于自控运行，适应范围广，无环境污染等优点，脱盐率可达97%以上。
反渗透出水进入纯水箱。纯水箱出水经泵提升至保安过滤后进入EDI装置，EDI装置是通过电除盐的方式来净化水质的，电除盐是一个电化学过程，它是通过离子交换树脂和电流的作用来连续不断地净化水质的。EDI模块中的离子交换树脂把原水中的阴阳离子交换掉。当原水通过淡水室时，该室包含阴阳离子交换树脂，阴、阳交换膜、离子交换树脂把原水中的阴阳杂质离子交换掉，从而可以产生高品质的水。在模块的两端各有一个电级，一端是阴级，通过直流电后，在淡水室、浓水室和极水室中都有电流通过，阴极吸引离子交换村脂当中的阳离子，阳极吸引离子交换树脂当中的阴离子。这样离子就通过树脂而产生了迁移。在电势的作用下离子通过相应的离子交膜换而进入浓水室。一旦离子进入浓水室后就无法迁回淡水室了。
EDI装置的投运或退出主要是控制淡水泵的启动或停止来实现，而淡水泵的启、停是通过纯水箱的水位变化来决定的。在本系统中通过以下三点纯水箱的液位来控制EDI装置的运行。
控制原理同反渗透系统相同。
EDI装置保护装置
⑴产品水或排放水流量过低报警
在设备带电运行中，由于流量过低或断流造成模块发热。模块必须防止发生过热，它将引起模块永久性损害。我们建议在淡水或排放水流量其一低于正常流量50%时设置报警。
流量报警系统在出现淡水或排放水流量其一低于正常流量50%时，自动报警并且切断电源。
⑵可选择的安全保护
①淡水质量低保护 （EDI产品水）
如果淡水质量不符合要求，将切断水流。自动阀门用于切换产品水和产品转移水，当EDI产品水质低或含二氧化硅高等，进行切换。
②进水质量低保护（来自RO的供水）
用于模块防止低质量的供水进入系统，包括水过硬或含有杂质。另外在RO系统启动时，防止高盐份的水进入EDI系统，造成EDI中的树脂处于再生状态，影响EDI产品水质量。将二氧化硅这样的弱电解质限制在一定范围内是特别重要的。
3、废水处理系统
3.1脱脂废水处理系统
脱脂废水主要来自表面处理机，脱脂废水经过气浮除油、PH值调节、过滤后作为循环水的补充水。要求脱脂废水处理装置成套采购，该装置应包含加药、气浮、PH值调节、过滤、电控柜及其内部配管、配线等，处理后的水须符合循环水水质标准。
车间酸碱废水水量较大，变化系数较高，且含油。直接进入处理系统，易对系统造成冲击。故酸碱废水集中排放至废水调节池进行水质水量及隔油处理。含铜废水集中排放至含铜浓水池。这两股废水分别由泵定量提升至PH调节反应槽内进行处理，同时计量投加石灰乳溶液，将混合废水PH调节至9，与废水内含有的金属离子反应形成沉淀物。在反应过程中，仍有一部分金属离子游离在废水中，此时向PH调节反应槽计量投加重金属离子助合剂，药剂能与多种金属离子形成絮凝沉淀，能有效地将废水中残留的金属离子分离出来。PH调节反应槽出水自流入斜管沉淀器内，同时向内计量投加PAM絮凝剂，PAM溶液能将悬浮在废水中的金属沉淀物架桥吸附，形成大颗粒沉淀物质，从而沉淀至污泥斗中，污泥斗中污泥定期自动排放。沉淀器是指在沉淀区内设有斜管的沉淀器。在平流式或竖流式沉淀器的沉淀区内利用倾斜的平行管或平行管道（有时可利用蜂窝填料）分割成一系列浅层沉淀层，被处理的和沉降的沉泥在各沉淀浅层中相互运动并分离。根据其相互运动方向分为逆（异）向流、同向流和逆向流三种不同分离方式。每两块平行斜板间（或平行管内）相当于一个很浅的沉淀池。
其优点是：1）利用压缩双电层反应机理，提高了沉淀池的处理能力。2）利用吸附电中和机理，缩短了颗粒沉降距离，从而缩短了沉淀时间。3）利用吸附桥架反应机理，增加了沉淀池的沉淀面积。4）利用沉淀物网捕物反应机理，从而提高了处理效率。
斜管沉淀器出水自流入中间水箱，调节水质水量，为下一级处理系统创造良好的条件。中间水箱出水由泵定量提升至成套气浮装置（可设置在沉淀器前）。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，通过溶气水泵吸入适量的空气，与回流水在泵腔内形成饱和溶气载体，经释放器聚然减压释放而获得大量的微细气泡，其量度、粒度、稳定性都在最佳值之内。气泡迅速黏附于水中的悬浮物形成的絮体，造成絮体比重小于水的状态，而被强制迅速浮于水面，从而实现固液分离。渣浮于水面被刮走，而分离水则通过底部穿孔管进入清水箱，部分水回流作溶气水，而清水则通过阀门排出。成套气浮设备分三个部分：（一）回流水溶气释放部分、（二）气浮部分、（三）电器控制部分。
A.回流水溶气释放部分：气浮效果的好坏，主要取决于回流水溶气及释放的效果。本气浮采用高效节能的一体化溶气和释放设备。溶气水泵将空气与回流水充分混合溶解，形成溶气水。溶气罐的工作压力一般为2-3.5kg/cm2。
B.气浮部分：通过加药混凝的污水进入气浮池中，由溶气罐中的溶气水在进出水管口下部由溶气释放器突然减压，使溶解于水中的空气由突然减压而释放出大量的微气泡。微气泡在上升过程中遇到污水中已经凝聚的悬浮物，微气泡附着在悬浮物上，使之很快上浮，这样污水中处理掉的悬浮物全部浮于上面。然后通过气浮上部的刮沫机把它们刮去排到污泥池中，而池底部通过处理的清水排出，其处污效率大于80%。
C.电器控制部分：本设备附设电器控制柜，调试安装后可达到无人操作状态。电控柜控制溶气水泵、刮沫机等设备的运行。
成套气浮装置出水自流入清水池，与其它处理后的清水汇集到设定的水位时，自动开启清水泵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、锰砂作为滤料主要是去除水中的悬浮或胶态杂质，特别是能有效地去除沉淀技术不能去除的微小粒子等，对其他污染物也有一定程度的去除效果。多介质过滤器出水自流入活性炭过滤器，废水经活性炭滤层吸附净化，微生物在其颗粒表面形成一层平衡的表面浓度，再把有机物质杂质吸附到活性炭颗粒内，吸附效果很高。活性炭过滤器出水达标排放。多介质过滤器及活性炭过滤器定时进行反洗（用去离子RO浓水），反洗出水排放至废水调节池。过滤的净水作为循环水的补充水或其它补水进入回用水池。
3.2、含铜浓水处理
含铜废水水质变化系数较高，直接进入处理系统，易对系统造成冲击。故含铜废水集中排放至含铜浓水池进行水质水量的调整。
针对含铜等金属废水的水质特性，采用化学法处理该股废水。含铜废水经泵定量提升至综合反应槽。考虑到含铜废水水量情况，设计采用综合反应槽。综合反应槽主要由PH调节箱、斜管沉淀箱、PH回调箱组成。废水首先进入PH调节箱，同时计量投加石灰乳溶液，将废水PH值调整至9.5-10，此时废水内的镍离子与氢氧根离子反应生成沉淀物。PH反应箱出水自流入斜管沉淀箱，同时在斜管沉淀箱进水端计量投加絮凝剂，加速金属沉淀物结合成大颗粒絮凝物，从而沉淀至污泥斗中，污泥定期自动排至污泥池, 待后续压滤机脱水处理。
斜管沉淀器原理是指在沉淀区内设有斜管的沉淀器。在平流式或竖流式沉淀器的沉淀区内利用倾斜的平行管或平行管道（有时可利用蜂窝填料）分割成一系列浅层沉淀层，被处理的和沉降的沉泥在各沉淀浅层中相互运动并分离。根据其相互运动方向分为逆（异）向流、同向流和逆向流三种不同分离方式。每两块平行斜板间（或平行管内）相当于一个很浅的沉淀池。
其优点是：1）利用压缩双电层反应机理，提高了沉淀池的处理能力。2）利用吸附电中和机理，缩短了颗粒沉降距离，从而缩短了沉淀时间。3）利用吸附桥架反应机理，增加了沉淀池的沉淀面积。4）利用沉淀物网捕物反应机理，从而提高了处理效率。
斜管沉淀箱出水自流入PH回调箱。斜管沉淀箱出水呈碱性状态，直接进入下一级处理系统，会对滤料造成损耗，导致排放不达标。故在斜管沉淀箱出水端设置一套PH回调箱，计量投加硫酸，将废水PH值回调至中性。PH回调箱出水端设置一套PH监测仪，随时对废水PH情况进行监控，若废水PH未达到排放要求，则废水回流至PH回调箱进水端，同时加大硫酸的投加量。综合反应槽出水进入中间水池待后续处理。
3.3、含铬浓水处理
含铬废水水质变化系数较高，直接进入处理系统，易对系统造成冲击。故含铬废水集中排放至含铬浓水池进行水质水量的调整。针对含镍废水的水质特性，我公司采用化学法处理该股废水。含镍废水经泵定量提升至综合反应槽。考虑到含镍废水水量情况，设计采用综合反应槽。综合反应槽主要由PH调节箱、还原反应箱、中和箱、斜管沉淀箱组成。废水首先进入PH调节箱，同时计量投加硫酸，将废水PH值调节至2-3，为下一级处理创造较好的条件，PH调节箱出水端设置一套PH监测仪。
PH调节箱出水自流入还原反应槽。本工艺首先去除水中的Cr离子,废水中的六价铬主要以Cr42-两种形式存在，两者之间存在着平衡：
2Cr42-+2H+ Cr2O72-+H2O
Cr2O72-+2OH 2CrO32-+H2O
由上可见，在酸性条件下，六价铬主要以Cr2O72-形式存，在碱性条件下则主要以CrO42-形式存在，还原反应主要是在酸性条件下，使废水中的六价铬还原成三价铬，再经中和反应槽调节PH7-8，使之生成氢氧化铬沉淀，从而进行固液分离。常用的亚硫酸盐有亚硫酸钠、硫酸亚铁等，本工艺采用硫酸亚铁作为还原剂。
6(Fe2+)+(Cr2O7)(2-)+14(H+)=2(Cr3+)+7H2O+6Fe3+
还原反应槽出水自流入中和箱，同时向内计量投加石灰乳溶液，将废水PH值调整至6-9，此时废水中的三价铬及铁离子与氢氧根离子反应生成金属沉淀物，从而有效地去除了废水中的金属离子。中和箱出水自流入斜管沉淀箱，同时在沉淀箱进水端计量投加絮凝剂，对废水中的金属沉淀物进行絮凝结合，形成大颗粒絮凝物沉淀至污泥斗，污泥斗中污泥定时自动排入污泥池待处理。出水自流进入中间水池作集中达标排 放处理。