酸洗铜硝酸废水处理技术与应用

酸洗废水是金属表面处理行业（如钢铁、电镀、不锈钢制造）在清除氧化物过程中产生的典型工业废水，其成分复杂，含有高浓度酸性物质（如硝酸、硫酸）、重金属离子（铜、铬、镍等）及硝酸盐，若直接排放将严重污染土壤与水体生态，危害人类健康。本文结合现有技术与工程案例，系统阐述酸洗铜硝酸废水的处理方法及工艺优化方向。

一、废水特性与处理难点

酸洗铜硝酸废水具有三大显著特征：强酸性（pH值通常低于2）、重金属离子超标（铜离子浓度可达100-500mg/L）、总氮含量高（硝酸根离子浓度常超过1000mg/L）。其中，硝酸盐的去除是核心难点——传统生化处理工艺（如AO法、MBR法）因反硝化菌对酸性环境耐受性差、反应效率低，难以实现总氮稳定达标；而铜离子与硝酸根形成的络合物，进一步增加了重金属与氮元素协同去除的难度。

二、主流处理技术与工艺组合

（一）预处理：中和沉淀+重金属捕捉

1. 中和调节

通过投加石灰（Ca(OH)₂）或氢氧化钠（NaOH）将废水pH值提升至8-9，使游离酸转化为盐类，同时生成氢氧化铜沉淀（Cu(OH)₂），初步降低铜离子浓度至5mg/L以下。某项目案例（常熟宝升酸洗废水处理工程）采用连续流中和反应池，设计水量30m³/h，中和阶段铜离子去除率可达90%以上。

1. 重金属深度去除

针对残余铜离子及络合态重金属，投加硫化钠（Na₂S）或重金属捕捉剂（如DTCR），通过螯合反应形成稳定沉淀物，经板框压滤机脱水后污泥外运处置。此阶段可使铜离子浓度降至0.5mg/L以下，满足《电镀污染物排放标准》（GB 21900-2008）限值要求。

（二）核心处理：高效脱氮技术

1. HDN-FT反硝化脱氮工艺

针对高浓度硝酸盐，采用高效反硝化设备（如HDN-FT工艺），通过驯化耐酸性反硝化菌（如Paracoccus denitrificans），在缺氧条件下将硝酸根（NO₃⁻）还原为氮气（N₂）。该工艺通过优化反应器结构（增设排气微孔道）和水力停留时间（HRT=2-4h），脱氮负荷可达0.15-0.3kg N/m³·d，总氮去除率稳定在85%以上。某不锈钢酸洗废水处理项目中，原水硝酸根浓度1200mg/L，经HDN-FT处理后出水总氮降至15mg/L以下，优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级A标准。

1. 膜分离技术辅助回收

对于高价值铜离子废水，可采用电渗析或纳滤膜技术实现资源回收。例如，某电镀厂采用双极膜电渗析工艺，在酸性条件下将铜离子与硝酸根分离，硝酸回用率达60%，铜盐结晶回收率超85%，既降低处理成本，又实现污染物资源化。

（三）深度处理与回用

经上述处理后，废水需通过砂滤+活性炭吸附去除悬浮物与残留有机物，最终采用反渗透（RO） 或离子交换工艺实现中水回用，回用率可达60%-80%，显著降低新鲜水消耗量。某金属酸洗中水回用项目（处理规模100m³/d）通过“预处理+RO膜系统”组合工艺，产水水质达到《城市污水再生利用工业用水水质》（GB/T 19923-2005）中循环冷却水补充水标准。