試論二氧化氯法處理含氰工業廢水及效果分析

來源:http://www.amormio929fm.com/ 作者:餘氯檢測儀 時間:2019-07-17

  摘 要:在我國工業迅速發展的同時,保護環境、采取有效的措施治理工業廢水也是極其重要的任務。文章通過實例,對二氧化氯處理含氰廢水工藝特點、工藝原理及各處理單元工藝設計參數、自動控製運行參數等進行了分析。實踐證明,二氧化氯處理含氰工業廢水工藝簡單、操作安全方便、自動化程度高。

  關鍵詞:工業生產;含氰廢水;除氰工藝;二氧化氯(ClO2);效果分析

  隨著工業化進程加快,氰化物的來源將更為廣泛,在工業生產過程中,冶金化工、選礦、金屬加工、塑料、電鍍、農藥、儀表、煤氣、煉焦、煉油、熱處理及有機玻璃、丙烯腈合成等生產工藝過程中都有水量、濃度不等的含氰廢水排出。若這些含氰廢水不經處理直接排放將會造成嚴重的危害。含氰廢水必須先經處理,處理後指標必須絕對達標,其處理工藝包括堿性氯化法、臭氧氧化法、離子交換法、電解法、活性炭吸附法等多種處理方法。本文討論的是二氧化氯在堿性條件下二步法處理含氰廢水的工藝。

  1 處理工藝特點

  含氰廢水根據成因、水質等因素,其處理工藝包括堿性氯化法、臭氧氧化法、離子交換法、電解法、活性炭吸附法等多種處理方法。在工程實踐中,采用較多的是兩級堿性氯化法處理工藝,該處理方法穩定、可靠,且處理成本較低,易於實現自動控製。氯化氧化劑可采用液氯、次氯酸鈉、二氧化氯、漂白粉等。經過長時間工程實踐所積累的數據比較,這幾種氯氧化劑消耗量與處理效果等均有不同,具體比較見表1。

  由表1得出結論:液氯有效氯含量高,但儲存和投加設備較為複雜,且安全性較低;次氯酸鈉和漂白粉的有效氯含量較低,投加量較大,且產渣量大,清理較麻煩,同時次氯酸鈉有效期短,不易儲存;而二氧化氯有效氯含量高,可現場製備,原料易於儲存,生成和投加設備可自動檢測和自動投加,操作簡便,安全性高,與其它氯氧化劑相比,有較為顯著的優越性,

  在工程實踐中大量采用。

  2 處理工藝原理

  根據含氰工業廢水的特點,在處理時對氰化物的氧化過程分兩步進行,第一步氧化過程是在堿性條件下,氰根離子(CN-)被氧化成亞氯酸鹽和氰酸鹽;第二步在稍弱的堿性條件下,生成的氰酸鹽在ClO2氧化作用下,進一步水解,分解成二氧化碳和氮氣,最終實現含氰廢水處理的目的。反應式如下:

  2ClO2+CN-+H2O→CNO-+2ClO2-+2H+ (1)

  2CNO-+H2O→2CO2↑+N2↑+OH- (2)

  對於銅、鋅、鉛、鎳等重金屬的絡合氰化物,其反應過程分兩步進行。首先氰化物被氧化成氰酸鹽,同時ClO2被還原成

  亞氯酸鹽,然後亞氯酸鹽在金屬離子的催化作用下進一步氧化CN-成為氰酸鹽,其反應方程式如下:

  2ClO2+5CN-+H2O→5CNO-+2Cl-+2H+ (3)

  2CNO-+H2O→2CO2↑+N2↑+OH- (4)

  3 處理工藝流程

  某工業生產線排放含氰廢水,廢水量為3 m3/h,CCN-為30 mg/L,采用二段式堿性氯化法,具體工藝設計流程見圖1。

  4 各處理單元工藝設計參數

  (1)含氰廢水調節池:主要作用是平衡水質、水量,有效容積采用12 m3,停留時間4 h,水質來源為原水進水和過濾器反衝洗排水。

  (2)二氧化氯發生器:采用化學法二氧化氯發生器,反應藥劑從鹽酸罐、NaClO溶液罐負壓自吸進入二氧化氯發生器,通過自動加藥裝置投加到破氰反應罐a,理論上ClO2投藥比ρ(ClO2/CN-)=1.04,而實際操作中因有多種副反應產生幹擾,造成ClO2消耗量增加,為確保廢水處理後[CN-]<0.5 mg/L,實際ClO2投藥比ρ(ClO2/CN-)采用4。由ORP控製儀控製二氧化氯的投加。

  (3)破氰反應罐a:采用下進水、上出水方式,有效容積為1.25 m3,停留時間25 min。反應罐設攪拌器,角速度為166 r/min,出口位置設ORP電極、H計探頭,控製堿液和二氧化氯的投加。

  (4)破氰反應罐b:有效容積為1.25 m3,停留時間25 min,中間設置隔板,板底設置導流水口,上端進水,上端出水。出口處設置ORP電極、pH計探頭。推流式反應,水流速度小於0.1 m/s,出水溢流進斜管沉澱池。

  (5)斜管沉澱池:表麵負荷采用2 m3/(m2h),有效容積為5.7 m3,停留時間1.9 h,混凝反應段投加PAM混凝劑,投加量采用2 mg/L,通過柱塞泵投加。

  (6)中間水池:有效容積為3 m3,停留時間1 h,為石英砂過濾器加壓泵泵前水池。

  (7)石英砂過濾器:壓力容器,承壓1.0 MPa;強製濾速:16 m/h,裝填濾料石英砂:最大粒徑dmax=1.2 mm,最小粒徑dmin=0.5 mm,不均勻係數K80=d80/d10≤20,工作周期:12~24 h,采用氣水反衝,反衝強度:24~48 m/h,反衝曆時:6~8 min。

  (8)清水池,有效容積為15 m3,停留時間5 h,提供石英砂過濾器反衝洗用水。設置溢流排水或回用水設備。在排水口處設置餘氯計,通過餘氯量監測二氧化氯投加量。

  5 工藝自控運行參數

  本工藝采用自動控製係統,通過工藝參數的監測控製藥劑投加量,保證設備自動運行,具體自控點位及控製參數如下:

  (1)ORP電極控製儀,通過破氰反應罐電極電位控製二氧化氯發生器投藥量,其中破氰反應罐a的ORP值保持在300~330,破氰反應罐b的ORP值保持在600~650。

  (2)pH計與堿液池出水電動閥連接,控製破氰反應罐a、b的pH值。根據長期實踐經驗總結,破氰反應最佳pH值控製範圍應該為:破氰反應罐a的pH值保持在11~13;破氰反應罐b的pH值保持在8~9。

  (3)餘氯計,設置在清水池出口處,餘氯量可以反映出工藝過程中氰化物被氧化程度,通過實踐經驗總結,餘氯控製在3~6 mg/L左右,CN-濃度一般來說都可以控製在0.5 mg/L以下。

  6 實際運行效果分析

  該套處理係統投入運行後,處理效果非常穩定,鹽酸、NaClO使用量小於設計值,工業用NaOH使用量略大於實際值,出水CN-含量穩定在0.15~0.3 mg/L。實踐證明,保證破氰過程中的pH值是處理效果達到要求的關鍵因素,而出水中的餘氯監測則是保證有效氯投加的關鍵;這兩點因素都嚴格控製在要求範圍中,即使原水中CN-含量發生一點波動,也不影響出水效果的穩定。

  7 結束語

  總之,二氧化氯作為一種新型、高效、安全的含氰廢水方法,與氯氣相比,它具有氧化性更強、操作安全簡便、受pH值的影響較小的特點。由於其先進性與安全性,尤其由於工業的發達導致的環境、水體汙染,與傳統的處理方法相比,更顯示出強大的優勢與生命力,並大有取代傳統的液、漂白粉、次氯酸鈉等消毒方法的趨勢。

  參考文獻

  1 熊如意、樂美承.氰法提金工藝含氰廢水處理[J].湖南有色金屬,2010(2)

  2 鄒曉男.金礦含氰廢水處理技術[J].廣東微量元素科學,2008(11)

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