專利名稱：一種含銅含鐵酸性廢水的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢水處理方法，尤其是一種含銅含鐵酸性廢水處理方法，本發(fā)明方法可用于硫化銅礦采礦生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含銅含鐵酸性廢水處理，也可以作為一種聚合硫酸鐵的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
在硫化銅礦采礦生產(chǎn)過程中，所產(chǎn)生的含銅含鐵酸性廢水PH低，金屬離子濃度高，對(duì)環(huán)境的污染大。目前含銅含鐵酸性廢水處理技術(shù)主要有化學(xué)法電解法、化學(xué)中和法、硫化沉淀法、沉淀浮選法；物化法反滲透法、離子交換法、液膜法、吸附法；生物法硫酸鹽還原菌法、生物吸附法等。
電解法是一種比較成熟的方法，但是對(duì)低濃度的銅處理成本較高。化學(xué)沉淀法工藝簡(jiǎn)單，投資少，操作方便，但由于化學(xué)沉淀法要加入大量的石灰，會(huì)有大量廢渣的產(chǎn)生，廢水里面的銅等有價(jià)金屬無法回收。硫化沉淀法能夠有效回收廢水中的銅，但是在酸性條件下會(huì)產(chǎn)生有毒氣體硫化氫，會(huì)造成操作環(huán)境惡化。離子交換法存在處理成本高等缺點(diǎn)。生物法一般要求是處理低濃度的含銅廢水，而且對(duì)酸度、溫度等條件要求較高。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供提供一種經(jīng)濟(jì)、合理、行之有效的綜合處理含銅含鐵酸性廢水的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下
一種含銅含鐵廢水的處理方法，包括如下步驟
步驟一使用鐵粉置換廢水中的銅。溶液顏色變?yōu)榈G色。過濾回收有價(jià)金屬銅。 該步驟中Cu2+被置換出來，溶液中狗3+也被還原為狗2+，鐵粉氧化為狗2+，溶液呈現(xiàn)狗2+的淡綠色。反應(yīng)后測(cè)定Cu2+及!^2+濃度。
步驟二 活化培養(yǎng)氧化亞鐵硫桿菌和氧化亞鐵微螺菌。使用置換后的溶液對(duì)這兩種菌種的混合液進(jìn)行適應(yīng)性馴化?；罨榜Z化過程中監(jiān)測(cè)PH、氧化還原電位、細(xì)菌數(shù)量的變化。
步驟三通過曝氣或者攪拌的方式通過細(xì)菌氧化!^2+生成狗3+。氧化過程中監(jiān)測(cè) pH、氧化還原電位、細(xì)菌數(shù)量的變化。氧化完成后測(cè)定！^2+、!^3+及總鐵的濃度。
步驟四氧化后的溶液常壓加熱蒸發(fā)至粘稠后，放入烘箱烘干得到聚合硫酸鐵產(chǎn)品。產(chǎn)品測(cè)定全鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)、還原性物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)、鹽基度等國(guó)家規(guī)定的聚鐵質(zhì)量參數(shù)。
優(yōu)選地，步驟一中，置換鐵粉使用量為還原廢水中Cu2+、狗3+等氧化劑所用理論量的1-2倍。置換時(shí)間2_4h。反應(yīng)溫度為常溫。
優(yōu)選地，置換后溶液中控制亞鐵濃度30_60g/L。
步驟二所使用的兩種菌種為常見菌，氧化亞鐵硫桿菌 (Thiobacillusferrooxidans,T. f)是能產(chǎn)生三價(jià)鐵離子的一類特殊細(xì)菌，屬于鐵細(xì)菌的一種。它們能加速亞鐵離子的氧化，它是一種重要的浸礦微生物，可商業(yè)購(gòu)買得到或從礦物廢水中篩選培養(yǎng)得到。氧化亞鐵微螺菌也類似。
優(yōu)選地，細(xì)菌活化、馴化及氧化過程接種量為10% -50%。
優(yōu)選地，細(xì)菌活化、馴化及氧化過程培育溫度為30_45°C。
優(yōu)選地，細(xì)菌活化、馴化及氧化過程pH為1. 5-1. 7。
優(yōu)選地，細(xì)菌活化、馴化及氧化過程每毫升細(xì)菌數(shù)量IO6-IO8個(gè)。氧化反應(yīng)過程中用Ag-AgCl電極監(jiān)測(cè)電位變化，氧化完成后測(cè)定氧化還原電位550mv-700mv。反應(yīng)結(jié)束后 Fe2+的量占總鐵量比例小于0. 1%。反應(yīng)攪拌強(qiáng)度100-200r/min。
優(yōu)選地，步驟三細(xì)菌氧化置換后液的氧化時(shí)間為2-8天。
優(yōu)選地，生產(chǎn)聚合硫酸鐵所用氧化后液調(diào)整PH = 1. 0-1. 3，常壓加熱蒸發(fā)至粘稠， 烘干溫度為50-90°C。
本發(fā)明主要是基于如下的原理進(jìn)行的在適宜的溫度、PH等條件下，氧化亞鐵硫桿菌及氧化亞鐵微螺菌可以有效的將狗2+氧化為狗3+?？刂七m宜的三價(jià)鐵濃度和pH，在反應(yīng)過程中不產(chǎn)生不溶性含鐵沉淀。氧化后的狗3+溶液通過蒸發(fā)、水解、聚合生成聚鐵產(chǎn)品。
由上述對(duì)本發(fā)明的描述可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種含銅含鐵酸性廢水的處理方法取得了如下有益效果
1、反應(yīng)過程中只需要加入必要的鐵粉和調(diào)節(jié)pH的酸堿溶液，不需要添加其他藥劑。處理過程不會(huì)產(chǎn)生二次污染。
2、本發(fā)明可在常壓較低溫度條件下，對(duì)含銅含鐵酸性廢水進(jìn)行集中處理，生產(chǎn)規(guī)?？纱罂尚。夜に嚭?jiǎn)單，流程短，一次投資少，見效快，運(yùn)行費(fèi)用低廉，環(huán)境友好。處理后既能有效回收有價(jià)金屬銅又能變廢為寶生產(chǎn)新的產(chǎn)品聚鐵，聚鐵作為水處理劑具有絮凝體形成速度快、礬花密實(shí)、沉降速度快、對(duì)低溫高濁度原水處理效果好、適用水體PH值范圍廣等獨(dú)特的性能，同時(shí)還能去除水中的有機(jī)物、懸浮物、重金屬、硫化物及致癌物、無鐵離子的水相轉(zhuǎn)移、脫色脫油、除臭除菌功能顯著，且價(jià)格便宜，與其他凈水劑相比，有著很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，其經(jīng)濟(jì)效益也十分明顯。本發(fā)明為廠礦企業(yè)含銅含鐵廢水的處理，提供一條有效且經(jīng)濟(jì)實(shí)用的途徑。
具體實(shí)施方式
通過以下實(shí)施實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
1)某礦山酸性廢水含 Cu2+lg/L，F(xiàn)e2+10g/L, Fe3+30g/L, pH = 1. 3。還原鐵粉的加入量為25g/L，攪拌反應(yīng)池，反應(yīng)后過濾。濾渣提銅。置換后液為淡綠色，溶液中Cu2+達(dá)到 0. 5mg/L，F(xiàn)e2+ 濃度為 60g/L，溶液 pH = 3. 5。
2)使用9K培養(yǎng)基活化培養(yǎng)保藏的氧化亞鐵硫桿菌及氧化亞鐵微螺菌(9K 培養(yǎng)基的組分為(NH4)2SO4 3g/L、KH2PO4 0. 5g/L、KCl 1. Og/L、MgSO4 · 7H20 0. 5g/L、 Ca(NO3)2 · 4H200. Olg/L)。使用9K培養(yǎng)基和置換后液的混合液來馴化活化后的混合菌種， 置換后液占得比重依次為10%,30%,50%,70%,90%,100% 0活化及馴化接種比為20%， 過程中保持體系PH= 1.7，溫度30°C，機(jī)械攪拌，攪拌速度150rpm。最終獲得適應(yīng)置換后液的菌種。
3)使用馴化好的菌種在pH = 1. 7，溫度30°C，攪拌速度150rpm條件下氧化置換后液，得到紅棕色溶液，氧化電位大于570mv，F(xiàn)e2+小于0. 3g/L。
4)氧化好的置換后液調(diào)整pHl. 0-1. 3，常壓加熱蒸發(fā)至粘稠后，放入烘箱烘干。測(cè)得鹽基度15. 5，總鐵18. 23%, Fe2+小于0. 01%。滿足國(guó)標(biāo)II類的要求。
上述僅為本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，但本發(fā)明的設(shè)計(jì)構(gòu)思并不局限于此，凡利用此構(gòu)思對(duì)本發(fā)明進(jìn)行非實(shí)質(zhì)性的改動(dòng)，均應(yīng)屬于侵犯本發(fā)明保護(hù)范圍
權(quán)利要求
1.一種處理含銅含鐵酸性廢水處理方法，其特征包括以下步驟步驟一使用還原鐵粉置換廢水中的銅，還原狗3+成為狗2+，過濾回收有價(jià)金屬銅；步驟二 活化氧化亞鐵硫桿菌和氧化亞鐵微螺菌，使用置換后的溶液對(duì)菌種進(jìn)行適應(yīng)性馴化；步驟三通過曝氣或者攪拌的方式使用馴化好的細(xì)菌氧化置換后液生成狗3+溶液；步驟四氧化后的溶液通過加熱濃縮聚合生產(chǎn)聚鐵。
2.如權(quán)利要求1所述的一種處理含銅含鐵酸性廢水處理方法，其特征在于步驟一中， 還原鐵粉使用量為還原廢水中Cu2+、Fe3+等氧化劑所用理論量的1-2倍，置換時(shí)間2-4h，反應(yīng)溫度為常溫。
3.如權(quán)利要求1所述的一種處理含銅含鐵酸性廢水處理方法，其特征在于步驟一中， 置換后液中控制亞鐵鐵濃度為30-60g/L。
4.如權(quán)利要求1所述的一種處理含銅含鐵酸性廢水處理方法，其特征在于步驟二中， 活化培養(yǎng)、馴化及氧化置換后液過程中接種比為10-50% (V/V)。
5.如權(quán)利要求1所述的一種處理含銅含鐵酸性廢水處理方法，其特征在于細(xì)菌培養(yǎng)、 馴化及氧化的溫度為30-45°C。
6.如權(quán)利要求1或5所述的一種處理含銅含鐵酸性廢水處理方法，其特征在于細(xì)菌培養(yǎng)、馴化及氧化的PH為1. 5-1. 7。
7.如權(quán)利要求1或5所述的一種處理含銅含鐵酸性廢水處理方法，其特征在于每毫升細(xì)菌數(shù)量IO6-IO8個(gè)。
8.如權(quán)利要求1所述的一種處理含銅含鐵酸性廢水處理方法，其特征在于步驟三細(xì)菌氧化置換后液的氧化時(shí)間為2-8天。
9.如權(quán)利要求1所述的一種處理含銅含鐵酸性廢水處理方法，其特征在于步驟四中， 生產(chǎn)聚鐵的條件為調(diào)整氧化后液PHl. 0-1. 3，常壓加熱蒸發(fā)至粘稠，50-90°C烘干。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含銅含鐵酸性廢水的處理方法，包括以下步驟步驟一，使用鐵粉置換廢水中的銅并過濾；步驟二，使用置換后液對(duì)本單位保藏的菌種活化培養(yǎng)并馴化；步驟三，在攪拌或曝氣條件下使用馴化好的細(xì)菌氧化置換后液；步驟四，使用氧化后的Fe3+溶液生產(chǎn)聚合硫酸鐵。本發(fā)明工藝流程短、設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少、成本低，沒有外排物產(chǎn)生，對(duì)環(huán)境友好，并能回收有價(jià)金屬，提高經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)C02F9/14GK102531271SQ20101061250
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者劉升明, 季常青, 張卿, 李明浩, 董博文, 謝洪珍, 陰菡 申請(qǐng)人:廈門紫金礦冶技術(shù)有限公司