含氰廢水組合處理工藝及其應(yīng)用

張忠園，張 鵬

(1.天津市慶爍環(huán)保工程有限公司 天津300450；2.天津市東麗區(qū)環(huán)境保護(hù)局 天津300300)

0 引 言

氰化物是指帶有氰基(CN)的化合物，常見(jiàn)的氰化物為氰化鉀和氰化鈉，作為劇毒，若管理不善，泄漏到水體中就會(huì)形成含氰廢水，同樣具有毒性和難降解性。常規(guī)的物化及生化處理工藝無(wú)法去除水中的氰化物，為使含氰廢水降低毒性，達(dá)到國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)排放，可采用絮凝絡(luò)合+氯堿法的組合工藝處理，處理后使含氰廢水的毒性大大降低，滿足《國(guó)家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

1 工藝流程及技術(shù)原理

含氰廢水來(lái)自某物流公司氰化物泄露，主要成分為氰化鈉，導(dǎo)致周邊的污水管網(wǎng)及雨水管網(wǎng)內(nèi)氰化物超標(biāo)，其濃度在10～50 mg/L 之間。為積極應(yīng)對(duì)，采用碳鋼處理裝置，將管網(wǎng)內(nèi)污水引至反應(yīng)裝置內(nèi)，按照工藝要求，絮凝階段投加硫酸亞鐵，混合15 min 后進(jìn)入沉淀池，沉淀時(shí)間2 h；沉淀池出水進(jìn)入氯堿法的第一級(jí)氧化，投加氫氧化鈉和次氯酸鈉，接觸氧化時(shí)間30 min，二級(jí)氧化投加硫酸和次氯酸鈉，接觸氧化時(shí)間30 min，氧化后出水可達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。工藝流程如圖1 所示。

1.1 絮凝絡(luò)合工藝

CN-與多種金屬離子可形成穩(wěn)定的絡(luò)合物[1]。大多數(shù)絡(luò)合物是無(wú)毒的，根據(jù)這一性質(zhì)用Fe2+和CN-形成[Fe(CN)6]4-，然后與金屬離子形成沉淀來(lái)處理含氰廢水。為此選用廉價(jià)的硫酸亞鐵 FeSO4·7H2O為絡(luò)合藥劑，與CN-反應(yīng)生成亞鐵藍(lán){Fe2[Fe(CN)6]4-，Ksp＝10-35}沉淀。經(jīng)過(guò)絮凝絡(luò)合反應(yīng)，使氰化物與亞鐵鹽生成沉淀，降低了廢水的毒性。

圖1 工藝流程圖Fig.1 Process flow chart

含氰廢水提升至絮凝罐，絮凝管內(nèi)設(shè)攪拌器，絮凝管內(nèi)投加硫酸亞鐵，硫酸亞鐵與含氰廢水形成絡(luò)合物，產(chǎn)生大量絮體，進(jìn)入沉淀池，絮體沉入池底部，上清液進(jìn)入后續(xù)處理工藝。

1.2 氯堿法工藝

氯堿氧化法分為兩步反應(yīng)[2-5]：

第一步，將 CN-氧化成氰酸鹽，在pH 值為10～11 的條件下，反應(yīng)速度較快 ，反應(yīng)時(shí)間15～30 min。其反應(yīng)方程式為：

第二步，將氰酸鹽進(jìn)一步氧化為N2、CO2，在pH值為8～8.5 時(shí)，氰酸根的完全氧化最有效，反應(yīng)時(shí)間30～40 min。其反應(yīng)方程式為：

反應(yīng)裝置采用多級(jí)攪拌。一級(jí)反應(yīng)投加氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH 值至合理范圍，投加次氯酸鈉，經(jīng)多級(jí)攪拌，使氧化劑與含氰廢水充分接觸；二級(jí)反應(yīng)投加硫酸調(diào)節(jié)pH 值至合理范圍內(nèi)，投加次氯酸鈉，將氰化物徹底氧化，出水達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

2 工程設(shè)計(jì)及技術(shù)參數(shù)

2.1 絮凝絡(luò)合反應(yīng)裝置

含氰廢水進(jìn)入絮凝罐，投加硫酸亞鐵，內(nèi)設(shè)立式攪拌器，pH 值控制在6～7 之間，反應(yīng)完成混合液自流進(jìn)入斜板沉淀池，沉淀池底部設(shè)儲(chǔ)泥斗和排泥孔，定期將產(chǎn)生的污泥送至有處理資質(zhì)的單位處理。

主要設(shè)備及構(gòu)筑物參數(shù)如表1、圖2、圖3 所示，運(yùn)行參數(shù)控制如表2 所示。

2.2 氯堿法反應(yīng)裝置

氯堿法是采用次氯酸鈉的強(qiáng)氧化性[6]，將CN 氧化為N2和CO2，為衡量溶液中的氧化能力，采用氧化還原電位作為參數(shù)控制指標(biāo)，將ORP 儀與次氯酸鈉加藥泵聯(lián)動(dòng)。當(dāng)ORP 值小于設(shè)定值的最小值時(shí)，加藥泵啟動(dòng)；當(dāng)ORP 值大于設(shè)定的最大值時(shí)，加藥泵停止加藥。設(shè)備性能參數(shù)如表3 所示。

表1 參數(shù)表Tab.1 Parameter table

圖2 現(xiàn)場(chǎng)處理裝置1Fig.2 Field treatment unit 1

圖3 現(xiàn)場(chǎng)處理裝置2Fig.3 Field treatment unit 2

表2 運(yùn)行參數(shù)表Tab.2 Operating parameter table

由于上一步工藝的最佳反應(yīng)pH 值偏酸性，本工藝段的二級(jí)反應(yīng)最佳的pH 值也有所不同，為此在反應(yīng)裝置內(nèi)設(shè)置pH 值控制儀，與投加酸或堿的加藥泵聯(lián)動(dòng)，將pH 值控制在合理的范圍內(nèi)。運(yùn)行工藝參數(shù)控制如表4 所示。

表3 設(shè)備參數(shù)與配置Tab.3 Parameter table

表4 運(yùn)行參數(shù)表Tab.4 Operating parameter table

3 運(yùn)行效果分析

處理裝置經(jīng)過(guò)3 個(gè)月的運(yùn)行，累計(jì)處理水量近30 萬(wàn)t，在此期間水質(zhì)波動(dòng)較大。當(dāng)來(lái)水氰化物濃度較低時(shí)，各工藝段耗藥量較??；當(dāng)來(lái)水氰化物濃度較高時(shí)，第一工藝段硫酸亞鐵耗藥量較大，氯堿法工藝耗藥量比較穩(wěn)定。摘取進(jìn)水氰化物濃度較高的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理效果分析，結(jié)果如表5 所示。

續(xù)表5

對(duì)于高濃度含氰廢水，經(jīng)過(guò)第一工藝段的絮凝絡(luò)合反應(yīng)，氰化物濃度大大降低，滿足氯堿法對(duì)進(jìn)水的要求，氯堿法經(jīng)過(guò)二級(jí)氧化反應(yīng)，出水穩(wěn)定在0.4 mg/L 以下，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié) 論

絮凝絡(luò)合工藝可將高濃度氰化物與金屬離子形成絡(luò)合物沉淀，將氰化物由液相轉(zhuǎn)移到固態(tài)的沉淀物中去除，去除效率高。氯堿法原理是將氰化物氧化成N2和CO2，低濃度的含氰廢水經(jīng)氧化后可穩(wěn)定達(dá)到《國(guó)家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。組合工藝可以實(shí)現(xiàn)高濃度含氰廢水處理，通過(guò)遷移轉(zhuǎn)化和氧化消除氰化物毒性，去除效率高，可應(yīng)用于氰化物泄露的環(huán)境應(yīng)急，消除氰化物對(duì)環(huán)境以及人體的危害。