基于二氧化氯处理含氰废水的研究

Posted 2023-01-12 工艺

篇首语：面对艰难困苦，懦弱者被磨去棱角；勇敢者将意志品质磨砺得更为坚强。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了基于二氧化氯处理含氰废水的研究相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

随着我国电镀工业的迅速发展，保护环境、采取有效的措施治理电镀废水将是极其重要的任务。文章通过工程实例对二氧化氯处理含氰废水工艺流程设计、各处理构筑物参数、自动控制运行参数等进行了分析。
二氧化氯因其强氧化性及其他一些优良性能，已在饮用水消毒、医疗器械消毒、纸浆漂白等领域得到广泛应用，而在工业废水处理上也显示了很强的优势，越来越受到重视。在湿法冶炼中的NaCN浸出工艺、机械加工中氰化电镀等过程中会产生含氰废水。由于含氰废水属于高毒性无机废水，对生物和环境均有较强的毒害作用，且在酸性条件下会产生剧毒的氢氟酸气体，直接有致命的危害。因此，对含氰废水进行处理后达标排放或回用于生产都具有重要的现实和社会意义。
1.含氰废水处理工艺特点
含氰废水处理工艺包括碱性氯化法、离子交换法、电解法等多种处理方法。在工程实践中，采用较多的是两级碱性氯化法处理工艺，该方法稳定、可靠，且成本较低，易于自控。氯化剂可采用液氯、次氯酸钠、二氧化氯、漂白粉等。根据经验数据比较，几种氯氧化剂消耗量与处理效果具体比较见表1。

由表1可得出结论：液氯有效氯含量高，但储存和投加设备复杂，安全性较低；次氯酸钠和漂白粉的有效氯含量低，投加量大，产渣量大，且次氯酸钠有效期短，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，有显著的优越性。本文讨论的就是二氧化氯在碱性条件下二步法处理含氰废水的工艺。
2.处理工艺原理
二氧化氯为强氧化剂，对于氰化物的氧化过程分两步进行，第一步在碱性条件下，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。反应式如下：
2ClO2+CN-+H2O→CNO-+2ClO2+2H+；2CNO-+H2O→2CO2↑+N2↑+OH-；
3.处理工艺流程
某电镀生产线排放含氰废水，废水量3m3/h，CN-30mg/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：有效容积12m3，停留时间4h。
(2)二氧化氯发生器：反应药剂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，ClO2投药比理论上ρ(ClO2/CN-)=1.04，而实际中多种副反应干扰，造成ClO2消耗量增加，为确保废水处理后[CN-]<0.5mg/L，实际ClO2投药比ρ(ClO2/CN-)采用4。
(3)破氰反应罐a：采用下进水上出水方式，有效容积1.25m3，停留时间25min。反应罐设搅拌器，角速度为166rpm，出口位置设ORP电极、PH计探头，控制碱液和二氧化氯投加。
(4)破氰反应罐b：有效容积1.25m3，停留时间25min，中间设隔板，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。水流速度小于0.1m/s。
(5)斜管沉淀池：表面负荷2m3(/m2.h)，有效容积5.7m3，停留时间1.9h，混凝反应段投加PAM混凝剂，投加量采用2mg/L。
(6)石英砂过滤器：强制滤速：16m/h；装填滤料石英砂：d0.6～0.8(K80<1.25)；工作周期：12～24h；反冲强度：24～48m/h；反冲历时：6～8min。
(7)清水池，有效容积15m3，停留时间5h。在排水口处设置余氯计。
5.工艺自控运行参数本工艺采用自动控制系统，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，通过经验总结，余氯控制在3～6ppm左右，CN-浓度一般来说都可以控制在0.5mg/L以下。
6.实际运行效果
该套系统效果稳定，出水CN-含量在0.15～0.3mg/L，实践证明，保证破氰过程中的pH值是达到处理效果的关键因素；出水余氯监测则是保证有效氯投加的关键；在这两点因素都严格控制时，原水中CN-含量发生一点波动，也不影响出水效果的稳定。
7.结论
(1)二氧化氯氧化法是一种有效的去除水中高浓度氰化物的处理工艺。
(2)对氰化物浓度(以CN-计)在100～300mg/L的废水，当pH=11.2～12.6，ClO2/CN-=2.28～5.92时，去除率大于98%，并且处理效果稳定。
(3)原水中氰化物浓度越高，达到同一去除率时所需的ClO2/CN-越低。
(4)pH值对二氧化氯氧化除氰的去除率具有明显影响，酸性条件下，二氧化氯对氰化物无去除作用；弱碱性条件下，氧化速率较慢，需延长接触时间才能取得较高的去除率；当在pH>11的强碱性条件下，30min的接触时间去除率即可达96%以上。
(5)二氧化氯处理系统工艺简单，操作安全方便，自动化程度高。