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污水处理成套设备含氰工业污水的研究
时间:2020-11-12 点击次数:266


摘要:介绍了物化处理技巧在危险废料处理范畴处理含氰产业污水的利用&Ocirc&#59;&not&#59;理及工程实例,明白提出了物化技巧——氯氧化法的特点及上风。介绍了目前国外在危险废料处理范畴的含氰污水处理的特点,并对比我国该范畴现状,证明采取氯氧化法是最适合我国国情的技巧。物化技巧处理含氰产业污水的研究对能源的节俭,环境的维护存在重要的意思,瞻望了物化处理含氰污水技巧的研究跟遍布对我国危险废料处理技巧范畴的深远影响。
能源节俭 含氰污水 物化技巧 氯氧化法

  一、前言
随着我国经济的敏捷发展,产业生产技巧水平的一直进步,产业危险废料的产生量急速增大,品种繁多、性质庞杂,且产生源数量散布普遍。依据《国度危险废料名录》,在产业生产进程中产生的含氰污水,是迫害人类生态环境跟人体健康的重要沾染源之一,如不进行有效处理而随便排放,不仅对水环境、空气环境跟泥土环境造成重大的影响跟破坏,还会对人身的保险健康形成直接威胁。因此,深刻研究高毒含氰污水的处理工艺就变得至关重要。物化技巧——氯氧化法作为一种含氰污水的处理方法,在我国危险废料处理范畴存在普遍的实用性。

  二、物化技巧剖析
1、含氰产业污泥概述
氰化物是指化合物分子中含有氰基[-C≡N]的物质,依据与氰基连接的元素或基团是有机物还是无机物可把氰化物分成两大类,即有机氰化物跟无机氰化物,前者称为腈,后者常简称为氰化物,无机氰化物利用普遍、品种较多。
含氰污水重要是含有无机氰化物成分,属高毒物质,极少量的氰化物就会使人、畜在很短的时光内中毒逝世亡,含氰化物浓度很低(<0.05mg/L)会使鱼等水生物中毒逝世亡,还会造成农作物减产。
含氰污水沾染水体引起鱼类、牲畜及至人群急性中毒的事例,国内外都有报道。这些事件是因短期内将大量含氰成分排入水体造成的。因此,在产业生产进程中,必须严格把持含氰成分的排放量。尤其要有完美的污水处理设施以减少氰化物的外排量。
本文针对物化技巧——氯氧化法的基本原理、流程、设备选型及将来发展方向,以含氰污水的物化处理方法为例进行探讨。
2、物化处理工艺
物化技巧——氯氧化法处理含氰产业污水是一种有效、实用、经济的方法。
(1)物化技巧——氯氧化法基本原理
利用氯的强氧化性氧化污水中氰化物,使其分解成低毒物或无毒物的方法叫做氯氧化法。在反应进程中,为避免氯化氰跟氯逸入空气中,反应常在碱性前提下进行,故经常称做碱性氯化法。氯氧化法于1942年开端利用于产业生产,至今已有六十多年,在我国也有五十余年的利用历史,而且利用技巧日趋完美,因此,该方法比较成熟。
(2)氯氧化法的优点

  ①氯氧化法是一种成熟的方法,在工艺设备等方面都积聚了丰富的教训;

  ②不少氰化厂用氯氧化法处理含氰废水能获得较满意的后果,氰化物可降落到0.5mg/L甚至更低;

  ③氰酸盐能进一步水解,生成无毒物;

  ④有毒的重金属生成难溶积淀物,排水含重金属浓度能合乎国度划定的排放标准;

  ⑤投资少,工艺设备简单,开停简便易操作。
(3)氯氧化法的反应机理

  ①不完全氧化(局部氰化)
氯氧化法把氰化物氧化成氰酸盐时称氰化物的局部氧化,氰酸盐在PH6~8时水解生成氨跟碳酸盐;(该反应需1小时左右的时光)。总反应式如下:
Cl-+ClO-+2H2O=NH3+ HCO3-+Cl-
或Cl-+Cl2+2OH-+H2O=NH3+HCO3-+2Cl-
该反应实际加氯比Cl2/CN-=2.73(分量比,以下同)。

  ②完全氧化
氯把氰化物氧化成氮气跟碳酸盐的反应称为氰化物的完全氧化反应,其总反应式如下:
2CN-+5ClO-+H2O=2HCO3-+N2↑+5Cl-
或2CN-+5Cl2+10OH-
=2HCO3-+N2↑+10Cl-+4H2O
该反应实际加氯比Cl2/CN-=6.83,处理1kg氰化物比不完全氧化反应多消耗氯4.1kg/kgCN-。

  ③论断
由氯氧化法的反应机理可能看出,通过对反应液的PH值把持,使氰化物获得完全氧化,以实现污泥降解的达标处理。反应器中设置PH值在线检测仪,同时设置电极电位检测仪(ORE),以把持氧化还原反应的进行水平。

  三、物化——氯氧化法技巧利用
1、氯氧化法优点
(1)用氯氧化法处理含氰污水能获得较满意的后果,氰化物可降落到0.5mg/L甚至更低。
(2)氰酸盐能进一步水解,生成无毒物。
(3)有毒的重金属生成难溶积淀物,排水含重金属浓度能合乎国度划定的排放标准。
(4)解毒所须要的药剂(次氯酸钠)轻易获得,其特点早已为人所熟悉,可确保保险生产。
2、利用剖析
(1)氯系氧化剂的品种
但凡在水溶液中可能开释出HCl
  O、ClO-、Cl2的药剂均属于氯系氧化剂。其中HCl
  O、ClO-、Cl2称为有效氯,也称活性氯。氯系氧化剂的纯度均以含的有效氯(换算成Cl2的量占总量的百分比)来表示。常见的氯系氧化剂有液氯、漂白粉、漂粉精、次氯酸钠溶液跟二氧化氯。
(2)氯系氧化剂的抉择
氯气或者液氯的化学牢固性较差,毒性强、价格高;漂白粉跟漂粉精诚然存在较强的氧化性,但其化学牢固性跟保险性较差,对人体有一定的侵害。二氧化氯氧化性极强,易产生爆炸。
次氯酸钠因为含有效氯较高,药剂制备轻易,依据含氰污水来源特点,抉择次氯酸钠作为含氰污水处理药剂。
(3)完全氧化处理工艺前提把持
需把持的工艺前提重要有P
  H、搅拌强度、投药量。

  ①PH值的把持
PH的把持是破氰反应的要害。局部氧化破氰的速度与PH值密切相干,PH值越高,反应速度越快,也就越彻底。在高PH值下,极毒气体能敏捷水解生成低毒的氰酸盐,局部氧化破氰的pH值宜把持在10.5~11.0。
完全氧化破氰的PH宜把持在8.5一9.5较为适合,PH越低,反应速度越快&#59;当PH<3时,氰酸根会水解生成对水体有害的氨,NH3又会与氯生成毒性很强的氯胺。当PH调至8.0一9.0时,边加药,边搅拌,反应池水面上会产生很多大大小小的气泡,反应敏捷进行。

  ②搅拌强度
破氰处理时搅拌水平是否激烈对含氰污水处理有十明显显的作用。搅拌能使积淀物中的氰彻底破坏,进步了氰的去除率。个别可用水力搅拌跟机械搅拌。依据实验,以机械搅拌为好,机械搅拌切割作用比水力搅拌强的多,破氰更彻底。局部氧化破氰搅拌时光个别为30~40min,完全氧化破氰搅拌时光个别为40~50 min。

  ③投药量
投药量是既波及处理本钱,又关联到处理后果的重要因素。投药量不够,则破氰反应不彻底;投药量过多,不仅造成挥霍,而且使处理水中的余氯量超过容许浓度,对环境不利,因此不可忽视投药量的把持。对投药量,可采取以下公式进行把持。
G =K1×K2×Q×CCN/1000×α=K×Q×CCN/1000×α,(kg/h)
式中:
G为投药量(kg/h);
Q为含氰污水量,其中。
K1为破坏一份氰所需的活性氯实际值;
K2为保险系数,个别K2=1.2~1.5;
K为投药比,K=K1×K2。工业污水处理设备主要目的是将生活污水和与之相类似的工业有机废水处理后达到回用水质要求,使废水处理后资源化利用。在总结国内外先进经验的基础上,不断改进污水处理工艺,促进了污水处理设备的大发展。 含氰污水有各种简单情势,也有各种庞杂情势,只能用实验方法求K值。K值个别取8~11,或把持排水中余氯量小于6.0 mg/L;
α为药剂中含活性氯的百分比;
也可能按实验判断的投药比CN-/Cl-来判断投药量。污水处理成套设备除了对污水处理工艺进行改进、强化脱氮除磷功能外,污水处理厂的设备改造、过程控制、水力条件优化也不容忽视。业内人士提出,可以采用高效、无堵塞的水泵和变频设备,提高设备的效率,降低能耗和运行费用,减少设备检修率。
(4)二次沾染防治办法
氯氧化法处理含氰污水进程中,因为操作把持跟设备问题,会产生剧毒的氯化氰气体;为了使氰化物降落到0.5mg/L,必须加入适量的氯,以致处理后废水中存在余氯,因为加氯尤其是加入漂白粉、漂粉精或次氯酸钠这些含有效氯低但氯离子浓度高的药剂,使外排水中氯离子浓度达0.5~15kg/m3;因为氰酸盐水解生成氨,排水中含有一定数量的氨。这就是氯氧化法产生二次沾染的四大因素。

  ①氯化氢
解决办法有两种,一是进步反应pH值,个别pH值大于9.8即可;二是采取封闭反应器,容器顶部的开释气经洗涤处理后再排放。

  ②余氯
消除余氯的方法通常是向废水中加入亚硫酸盐,使余氯还原成氯离子。在处理废水进程中,一定要把余氯把持在更低限度,以避免沾染,减少氯耗。

  ③氯离子
以处理含氰化物100mg/L的废水为例,排水氯离子浓度依据所利用的是液氯、漂白粉、漂粉精跟次氯酸盐分辨为0.5~1.0、0.6~1.5、0.3~0.85、5~10kg/m3。在危废处理行业中,通常把含氰污水经解毒后的产生的废水送污水处理工序对氯离子进行处理,直至达标后场内回用。

  ④氨
含氰污水处理进程产生的氨数量有限,考虑到逸入大气一局部以及在水中的硝化作用,排水氨浓度不会太高(<25mg/L),至今尚未见氨沾染的报道。
(5)工艺流程简述
含氰污水用泵送入氧化还原反应器内,同时加入石灰乳液,使含氰污水始终处于碱性,以避免HCN气态外逸。当搅拌液的PH值达到9.0~10时结束加入石灰乳液,同时加入NaClO,使CN-被氧化为N2及CO2,直至含氰废液中的CN-浓度低于0.5mg/L,即可结束增加NaClO。反应液中的石灰乳液与CO2反应会产生CaCO3积淀,另外,含氰废液中还会有其它金属离子在碱溶液中产生积淀。因此,需将处理废液送至板框压滤机,滤液送污水处理车间处理,滤渣送固化车间固化处理。含氰污水的物化处理工艺流程如图2所示。
因处理范围较小,故个别采取间歇式生产工艺。污水处理成套设备除了对污水处理工艺进行改进、强化脱氮除磷功能外,污水处理厂的设备改造、过程控制、水力条件优化也不容忽视。业内人士提出,可以采用高效、无堵塞的水泵和变频设备,提高设备的效率,降低能耗和运行费用,减少设备检修率。
(6)物料均衡盘算
本文选取海南危废名目中处理含氰污水为例作物料均衡盘算,废液中的CN-离子浓度为150mg/L,年消耗次氯酸钠236.3t/
  A、石灰256.5t/
  A、硫酸144.0t/a。产生滤渣256.4 t/a,滤液1880.4t/a,因为滤液中可能含有少量的重金属离子,所以须要送污水处理车间处理,而滤渣则送固化车间处理。
年生产日以300天,生产班子为一班制,设计日处理范围为6.00t/d,以此做出物料均衡盘算。
(7)设备选型
本工艺的重要设备是接收反应器跟板框压滤机,其生产才干应达到设计范围。

  ①接收反应器
接收反应器的反应时光按0.5~1.0h计,进出料的时光约为1.0h,因此,处理每一批次物料的总时光为2.0h.每天处理3批次,则每批次的处理量为2.1t/次。加药后处理液总量为2.91t/次。
考虑到反应器因搅拌而轻易产生“液泛”景象,所以,选用容积为3.5m3的反应器(¢1500,H=2300)1台,因为含氰废液存在一定的腐化性,因此反应器材质选用碳钢内衬PE或选用不锈钢(SUS304)。

  ②板框压滤机
因为板框压滤机须要有较长的保压时光(具体保压时光需依据物料的颗粒特点而定),因此不能与反应器同步进行处理。板框压滤机每天的处理批次为2次,每次处理量为4.6t/次,滤渣量为0.52 t/次。
选用BTWJ6380K-25U板框压滤机2台,过滤面积28m2,滤室容积为380L。
(8)自控计划设计

  ①设计准则
确保工艺保险、坚固、经济、高效运行;
选用高机能高价格比的监控体系及仪表。

  ②自控计划设计
依据工艺请求,反应器内设置PH值检测、ORE检测以及CN-浓度检测仪。
当含氰废液注入反应器后,依据反应器液位信号开启搅拌器开端搅拌;主动开启石灰乳液泵向反应器增加石灰乳液,PH值达到9.0时,给出关停石灰乳液泵讯号,同时开启NaClO加药泵,ORE检测仪开端捕获氧化还原反应的终点信号。CN-浓度检测仪监测全部生产反应进程,以避免ORE检测到反应结束信号,而CN-浓度还未有达标情况的产生。假如ORE检测反应已达终点,而CN-浓度尚未达标,则NaClO加药泵不会结束供药,直达到标再停加药泵。

  ③自控硬件设计
含氰污水处理作为基本功能区,采取IBS体系,由高机能的RFC把持。把持体系装置直接安顿在含氰污水处理车间的把持室内。
把持体系由把持站跟采集站组成。把持站由冗余的RFC把持器跟多台彩色显示器组成;采集站由I/O模块组成,其采集现场各工艺参数及电气参数并把持现场调节阀门、机电、泵等履行设备。采集站依据被控对象特点及数量可装置在现场,与把持站之间采取InterBus通信,实现疾速、大量、保险的数据采集及把持,组成典范的IBS把持体系。操作人员在把持室内,以把持体系的多台彩色屏幕显示器(CRT)及其鼠标跟键盘为把持中心,实现对工艺设备的集中监测跟把持,以及对工艺设备在启动、结束跟畸形运行等全进程治理。

  四、论断
(1)危废行业的含氰污水抉择次氯酸钠作为物化处理的还原药剂,合乎行业处理特点,并能获得较好的处理后果。
(2)含氰污水的氧化处理分为氰化物的局部氧化跟完全氧化两种情况,考虑到危废处理的行业特点,应抉择完全氧化工艺较为公道。
反应后的产物为N2跟CO2,对环境不会造成沾染,其毛病是处理后的废液中Cl-含量较高,需在后续的污水处理中予以去除。
(3)含氰污水的氧化反应前提与PH值有很大关联,首先把反应液的PH值调至8.5~9.5之间,以避免HCl气体溢出,当CN-被氧化为CNO-时,连续增加药剂,同时把PH值调至6.5~7.5邻近,导出反应生成的N2跟CO2。
对破氰氧化反应时光的理解,有助于正确抉择反应器的容积跟设备的处理才干,同时可能恰当把持药剂的增加量,以求较低的生产本钱获得较好的处理后果。经实际证明,反应时光应依据含氰污水搅拌液的不同情况把持在0.5~1.0h较为适合。
(4)该技巧处理含氰污水已胜利利用于实际生产中,在我国公民经济的各个范畴应当可能得到普遍利用。在国际上经过长周期运行证明该技巧成熟、进步、保险坚固。在今后的生产实际中,物化——氯氧化法还须要进一步深刻探讨,以便为该技巧的进一步开发跟推广奠定基本。
参考文献
[1] 孙英杰,赵由才,《危险废料处理技巧》,化学产业出版社,2006
[2] 宋海华,《多级分别实际》,天津大学出版社,2000
[3] 顾夏声,《水处理工程》,清华大学出版社,2002
[4] [英] Kenth T. Rose, Walter R, 《Physical Chemistry》,教导出版社,2003

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