试论二氧化氯法处理含氰工业废水及效果分析

来源:http://www.shuizhifenxi.com/ 作者:余氯检测仪 时间:2019-07-17

  摘 要:在我国工业迅速发展的同时,保护环境、采取有效的措施治理工业废水也是极其重要的任务。文章通过实例,对二氧化氯处理含氰废水工艺特点、工艺原理及各处理单元工艺设计参数、自动控制运行参数等进行了分析。实践证明,二氧化氯处理含氰工业废水工艺简单、操作安全方便、自动化程度高。

  关键词:工业生产;含氰废水;除氰工艺;二氧化氯(ClO2);效果分析

  随着工业化进程加快,氰化物的来源将更为广泛,在工业生产过程中,冶金化工、选矿、金属加工、塑料、电镀、农药、仪表、煤气、炼焦、炼油、热处理及有机玻璃、丙烯腈合成等生产工艺过程中都有水量、浓度不等的含氰废水排出。若这些含氰废水不经处理直接排放将会造成严重的危害。含氰废水必须先经处理,处理后指标必须绝对达标,其处理工艺包括碱性氯化法、臭氧氧化法、离子交换法、电解法、活性炭吸附法等多种处理方法。本文讨论的是二氧化氯在碱性条件下二步法处理含氰废水的工艺。

  1 处理工艺特点

  含氰废水根据成因、水质等因素,其处理工艺包括碱性氯化法、臭氧氧化法、离子交换法、电解法、活性炭吸附法等多种处理方法。在工程实践中,采用较多的是两级碱性氯化法处理工艺,该处理方法稳定、可靠,且处理成本较低,易于实现自动控制。氯化氧化剂可采用液氯、次氯酸钠、二氧化氯、漂白粉等。经过长时间工程实践所积累的数据比较,这几种氯氧化剂消耗量与处理效果等均有不同,具体比较见表1。

  由表1得出结论:液氯有效氯含量高,但储存和投加设备较为复杂,且安全性较低;次氯酸钠和漂白粉的有效氯含量较低,投加量较大,且产渣量大,清理较麻烦,同时次氯酸钠有效期短,不易储存;而二氧化氯有效氯含量高,可现场制备,原料易于储存,生成和投加设备可自动检测和自动投加,操作简便,安全性高,与其它氯氧化剂相比,有较为显著的优越性,

  在工程实践中大量采用。

  2 处理工艺原理

  根据含氰工业废水的特点,在处理时对氰化物的氧化过程分两步进行,第一步氧化过程是在碱性条件下,氰根离子(CN-)被氧化成亚氯酸盐和氰酸盐;第二步在稍弱的碱性条件下,生成的氰酸盐在ClO2氧化作用下,进一步水解,分解成二氧化碳和氮气,最终实现含氰废水处理的目的。反应式如下:

  2ClO2+CN-+H2O→CNO-+2ClO2-+2H+ (1)

  2CNO-+H2O→2CO2↑+N2↑+OH- (2)

  对于铜、锌、铅、镍等重金属的络合氰化物,其反应过程分两步进行。首先氰化物被氧化成氰酸盐,同时ClO2被还原成

  亚氯酸盐,然后亚氯酸盐在金属离子的催化作用下进一步氧化CN-成为氰酸盐,其反应方程式如下:

  2ClO2+5CN-+H2O→5CNO-+2Cl-+2H+ (3)

  2CNO-+H2O→2CO2↑+N2↑+OH- (4)

  3 处理工艺流程

  某工业生产线排放含氰废水,废水量为3 m3/h,CCN-为30 mg/L,采用二段式碱性氯化法,具体工艺设计流程见图1。

  4 各处理单元工艺设计参数

  (1)含氰废水调节池:主要作用是平衡水质、水量,有效容积采用12 m3,停留时间4 h,水质来源为原水进水和过滤器反冲洗排水。

  (2)二氧化氯发生器:采用化学法二氧化氯发生器,反应药剂从盐酸罐、NaClO溶液罐负压自吸进入二氧化氯发生器,通过自动加药装置投加到破氰反应罐a,理论上ClO2投药比ρ(ClO2/CN-)=1.04,而实际操作中因有多种副反应产生干扰,造成ClO2消耗量增加,为确保废水处理后[CN-]<0.5 mg/L,实际ClO2投药比ρ(ClO2/CN-)采用4。由ORP控制仪控制二氧化氯的投加。

  (3)破氰反应罐a:采用下进水、上出水方式,有效容积为1.25 m3,停留时间25 min。反应罐设搅拌器,角速度为166 r/min,出口位置设ORP电极、H计探头,控制碱液和二氧化氯的投加。

  (4)破氰反应罐b:有效容积为1.25 m3,停留时间25 min,中间设置隔板,板底设置导流水口,上端进水,上端出水。出口处设置ORP电极、pH计探头。推流式反应,水流速度小于0.1 m/s,出水溢流进斜管沉淀池。

  (5)斜管沉淀池:表面负荷采用2 m3/(m2h),有效容积为5.7 m3,停留时间1.9 h,混凝反应段投加PAM混凝剂,投加量采用2 mg/L,通过柱塞泵投加。

  (6)中间水池:有效容积为3 m3,停留时间1 h,为石英砂过滤器加压泵泵前水池。

  (7)石英砂过滤器:压力容器,承压1.0 MPa;强制滤速:16 m/h,装填滤料石英砂:最大粒径dmax=1.2 mm,最小粒径dmin=0.5 mm,不均匀系数K80=d80/d10≤20,工作周期:12~24 h,采用气水反冲,反冲强度:24~48 m/h,反冲历时:6~8 min。

  (8)清水池,有效容积为15 m3,停留时间5 h,提供石英砂过滤器反冲洗用水。设置溢流排水或回用水设备。在排水口处设置余氯计,通过余氯量监测二氧化氯投加量。

  5 工艺自控运行参数

  本工艺采用自动控制系统,通过工艺参数的监测控制药剂投加量,保证设备自动运行,具体自控点位及控制参数如下:

  (1)ORP电极控制仪,通过破氰反应罐电极电位控制二氧化氯发生器投药量,其中破氰反应罐a的ORP值保持在300~330,破氰反应罐b的ORP值保持在600~650。

  (2)pH计与碱液池出水电动阀连接,控制破氰反应罐a、b的pH值。根据长期实践经验总结,破氰反应最佳pH值控制范围应该为:破氰反应罐a的pH值保持在11~13;破氰反应罐b的pH值保持在8~9。

  (3)余氯计,设置在清水池出口处,余氯量可以反映出工艺过程中氰化物被氧化程度,通过实践经验总结,余氯控制在3~6 mg/L左右,CN-浓度一般来说都可以控制在0.5 mg/L以下。

  6 实际运行效果分析

  该套处理系统投入运行后,处理效果非常稳定,盐酸、NaClO使用量小于设计值,工业用NaOH使用量略大于实际值,出水CN-含量稳定在0.15~0.3 mg/L。实践证明,保证破氰过程中的pH值是处理效果达到要求的关键因素,而出水中的余氯监测则是保证有效氯投加的关键;这两点因素都严格控制在要求范围中,即使原水中CN-含量发生一点波动,也不影响出水效果的稳定。

  7 结束语

  总之,二氧化氯作为一种新型、高效、安全的含氰废水方法,与氯气相比,它具有氧化性更强、操作安全简便、受pH值的影响较小的特点。由于其先进性与安全性,尤其由于工业的发达导致的环境、水体污染,与传统的处理方法相比,更显示出强大的优势与生命力,并大有取代传统的液、漂白粉、次氯酸钠等消毒方法的趋势。

  参考文献

  1 熊如意、乐美承.氰法提金工艺含氰废水处理[J].湖南有色金属,2010(2)

  2 邹晓男.金矿含氰废水处理技术[J].广东微量元素科学,2008(11)

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