試論二氧化氯法處理含氰工業廢水及效果分析

來源：http://www.ssygc.com/ 作者：余氯檢測儀 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、自動控制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，處理后指標必須絕對達標，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，易于實現自動控制。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復雜，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，可現場制備，原料易于儲存，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)

　　對于銅、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，然后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沖洗排水。

　　(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干擾，造成ClO2消耗量增加，為確保廢水處理后[CN-]<0.5 mg/L，實際ClO2投藥比ρ(ClO2/CN-)采用4。由ORP控制儀控制二氧化氯的投加。

　　(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，控制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，水流速度小于0.1 m/s，出水溢流進斜管沉淀池。

　　(5)斜管沉淀池：表面負荷采用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;強制濾速：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，不均勻系數K80=d80/d10≤20，工作周期：12～24 h，采用氣水反沖，反沖強度：24～48 m/h，反沖歷時：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沖洗用水。設置溢流排水或回用水設備。在排水口處設置余氯計，通過余氯量監測二氧化氯投加量。

　　5 工藝自控運行參數

　　本工藝采用自動控制系統，通過工藝參數的監測控制藥劑投加量，保證設備自動運行，具體自控點位及控制參數如下：

　　(1)ORP電極控制儀，通過破氰反應罐電極電位控制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，控制破氰反應罐a、b的pH值。根據長期實踐經驗總結，破氰反應最佳pH值控制范圍應該為：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)余氯計，設置在清水池出口處，余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，余氯控制在3～6 mg/L左右，CN-濃度一般來說都可以控制在0.5 mg/L以下。

　　6 實際運行效果分析

　　該套處理系統投入運行后，處理效果非常穩定，鹽酸、NaClO使用量小于設計值，工業用NaOH使用量略大于實際值，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，而出水中的余氯監測則是保證有效氯投加的關鍵;這兩點因素都嚴格控制在要求范圍中，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。由于其先進性與安全性，尤其由于工業的發達導致的環境、水體污染，與傳統的處理方法相比，更顯示出強大的優勢與生命力，并大有取代傳統的液、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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