[发明专利]膜法处理含铜、镍等酸性废水处理工艺

说明书

技术领域：

一种由超微滤、反渗透/纳滤等组合工艺处理有色金属矿山、冶炼、选矿、电镀等酸性废水的工艺，属于废水处理和资源回用技术领域，其特点在于在处理废水的同时，最大限度地回收了废水中的有价金属离子和水资源，作到废水处理资源化，基本上实现了废水零排放的目的。

背景技术：

酸性含铜、镍等废水是废水中范围较广，危害程度较大的工业废水，广泛存在于有色金属矿山、金属冶炼、选矿和电镀行业，如铜矿的矿坑水、来自湿法冶炼的萃余液，矿山选矿废水等。传统的处理方法主要有石灰中和法、硫化物沉淀法、萃取法、生物法等。国内目前对酸性废水的治理实践还是局限在石灰中和法和硫化物沉淀法。中和法是处理酸性矿山废水中最为普遍的方法，据统计，工程应用率超过90％。但是处理后生成的硫酸钙、氧化铁、重金属氧化物等沉渣较多且脱水困难，占地大，堆存处理易造成沉渣中的重金属氧化物二次溶解，造成水系流域的二次污染，且操作条件恶劣，最重要的是不能回收废水中的有价金属，造成浪费。硫化沉淀法具有pH值适应范围大，可有效回收水中的铜、镍等有价金属，但沉淀剂来源有限，价格比较昂贵，产生的硫化氢有恶臭，对人体有危害，使用不当容易造成空气污染。此外，由于在含铜酸性废水中往往含有大量的三价铁离子，由于三价铁的氧化作用，会导致硫化钠消耗量过大，出水中含有大量的单质硫，为水的后续处理带来新的污染物；另一方面，如果工艺条件控制不好则生成渣不好过滤，液固分离困难，对反应过程控制要求严格，自动化程度低。生物法(SRB法)是目前国内外处理酸性矿山废水的最新方法，该方法实际是生物硫化法。据美国亚利桑那州Bisbee#7堆项目的SRB应用案例，SRB法处理矿山酸性废水的投资和运行费用均较高，得到的硫化物沉淀附加值较低，处理后的废水需要进一步处理因而综合处理成本也较高。

膜法是处理含铜、镍等酸性废水技术的有效方法之一。膜法技术的主要优点如下：

1.反应中无相变，保持原有料液物理性质，能耗极低；

2.无化学变化，典型的物理分离过程，无需添加化学试剂和添加剂，料液性质不会发生变化；

3.选择性好，可在分子级范围内进行物质分离，普通滤材无法比拟；

4.适应性强，处理规模可大可小，可以连续或者间歇运行，工艺简单，操作方便，易于自动化控制；

5.无需改变料液温度，能回收热量和能源；

自从90年代开始，膜法处理含铜废水技术已在国外有成功应用的案例。虽然国内目前已有应用的报道，如专利申请号-200610086878.7所公开的一种膜法处理酸性废水的处理方法，其实质是一种钼矿选矿废水，由于其无法有效克服废水经浓缩后，硫酸钙、硫酸锶、硫酸钡等金属难溶盐的结垢问题(目前的聚丙烯酸或有机磷的阻垢剂仅能工作在PH为中性范围内，在酸性条件下阻垢性能丧失)以及膜的铁污堵问题，其在工业应用的有效性是值得怀疑的。又如专利申请号200610096133.9所公开的是一种采用纳滤技术处理电镀废水的技术，由于电镀酸性废水成分相对简单，废水中的除铜、镍的金属离子外，其它金属离子基本上为微量，无硫酸钙、锶、钡的结垢问题，也无铁的污堵问题，因此，该发明与处理有色金属矿山和冶炼废水的膜技术没有可比性，此外，由于采用纳滤膜作为处理用膜，其产水中含有大量的酸和其它单价离子，产水不适合直接作为工业水回用，二次中和也将消耗大量的碱或石灰。

发明内容：

本发明的目的是根据矿山、冶炼含铜、镍废水富含铜、镍、铁、锌、铅、钙、锶、钡、砷的特点，提供一种全新反渗透/纳滤膜处理工艺去处理含铜、镍等酸性废水并与湿法冶金工艺、金属置换或沉淀回收金属工艺高度结合，在废水处理的同时，将废水中有价金属铜和水资源进行回收，实现废水处理的资源化；同时，采用特种设计和阻垢、清洗工艺，确保反渗透/纳滤膜不被污堵和结垢，确保膜系统的长期、稳定的运行。