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次氯酸钠法处理草净津含氰废水的工艺条件及优势

发布日期:2016年10月24日 点击:714

工业含氰废水主要来源于化工、制药、冶炼、电镀、采矿等行业,随着这些行业的迅速发展,产生了大量的含氰废水。氰化物,不论是有机氰还是无机氰,都有剧毒,它可以抑制细胞呼吸,造成机体组织缺氧而窒息,人或动物接触后会立即中毒或死亡,因此国家对含氰废水制定了严格的排放标准,含氰废水的处理技术也相应地迅速发展起来。

含氰废水分为高浓度(CNT>400mg/L)和低浓度含氰废水,对前者,一般采用回收氰化物的方法处理;后者主要采用破坏氰的方法处理,主要有氯化法、S02-Air法、生化法等。

本公司开发的新型除草剂草净津的合成废水中含有氰化物,必须经过处理后达标排放。为了降低废水处理成本及保证处理效果,一般厂家对于含氰废水的处理都是采用两极处理相结合的方法,一级处理即化学处理,二级处理是生化处理。国内多数厂家在一级处理中均采用碱性氯化法;而本公司由于有足够的氯碱副产品次氯酸钠,出于处理成本的考虑,采用次氯酸钠法处理草净津废水,经小试、中试的实践证明,效果良好,且次氯酸钠法和碱性氯化法相比,设备简单,操作安全方便。

1废水来源

草净津属三氮苯类玉米田专用除草剂,以丙酮氰醇和三聚氯氰为主要原材料,丙酮氰醇及中间体丙酮氰胺分别存在如下分解反应。

三聚氯氰水解也会生成三聚氰酸。在草净津的合成反应中便产生了一定量的废水。另外,粗产品需经过水洗、抽滤,滤液也属于草净津的生产废水,其主要含有未脱净的溶剂、氯化钠、氰化物等,据统计,每t折百草净津原药可产生废水5t,该废水虽然属高氰废水,由于水量有限不宜回收,但其中CN-浓度一般为1000-3000mg/L,必须先经过一级处理使CNT降到一定程度,然后再进入生化池进行二级处理至达标。

2生化池对氰根离子耐受限度的确定

经过一级处理后的含氰废水只有再进入生化池进行二级处理,才能达到排放标准。但生化池对氰根离子的处理能力是有限度的。为了确定生化池对CN的耐受程度,本文用水桶模拟生化池、用小型鼓风机模拟生化池鼓风曝气进行试验,进入生化池的废水中CNT分别为2mg/L,5mg/L,10mg/L,20mg/L,30mg/L,40mg/L,50mg/L。实验表明,废水进入生化池后,生化池对COD的去除率明显下降,平均COD去除率仅为20%左右,且CNT越多去除率越低,这可能是由于加入含CN-废水所致。试验证明,当CNT为30mg/L时,将其加入到生化池中,生化池中原生物数量明显减少,当达到40mg/L时,生化池中原生物已很难发现,表明池中生物相已被破坏,原生物己不能忍受CN的毒性,其菌胶团也开始受到侵害。因此,经一级处理后的废水中CNT必须小于30mg/L。

3碱性氯化法处理含氰废水

3.1原理

碱性氯化法是破坏废水中氰化物较成熟的、正被广泛使用着的一种方法。其原理是采用氯气或液氯将废水中的氰氧根分解成二氧化碳和氮气等无害物质,而氯气氧化是分阶段进行的。

第一阶段反应:

若继续通氯,反应继续进行,把CNO彻底氧化。

第二阶段反应:

第一阶段反应中生成的CNCL为易挥发物,毒性与CN相同,生成的CNO毒性只有HCN的千分之一,但从保证水体安全出发,应进行第二阶段的反应处理,使CN完全氧化成无毒的C02、C032及N2。其中第一阶段反应在碱性较强的环境下进行,第二阶段反应在弱碱的条件下进行。其工艺流程见图1。

图1 碱性氯化法的工艺流程

3.2处理废水的效果

为了便于碱性氯化法和次氯酸钠法进行比较,按文献所述,向含氰废水中加入一定量的氢氧化钠,通氯气0.5-2h至pH接近10时,次氯酸盐将氰化物氧化为氰酸盐,完成第一步反应;然后继续通氯气,氰酸盐继续被氧化,通氯至pH接近8-8.5.停止通氯,继续搅拌,第二步反应总时间约1h。本文在实验室用该条件对含氰废水进行处理,结果如表1。

综上所见,碱性氯化法处理含氰废水时,完全可以达到一级处理要求,但由于要用到氯气,所以具体操作起来比较复杂,设备昂贵,成本较高。依据碱性氯化法原理,考虑到本公司的具体情况,本文对直接用次氯酸钠处理草净津废水进行了初步探讨。

4次氯酸钠法处理含氰废水小试

4.1操作步骤

将一定量的含氰废水加入-500ml烧瓶中,固定在电磁搅拌器上,然后开动搅拌,同时根据配比,加入一定量的次氯酸钠,并用稀硫酸调pH,一定时间后取样分析处理后氰根含量。实验所用次氯酸钠含量2.80%,废水中CNT=1138mg/L。

4.2确定次氯酸钠和废水的体积比

按4.1操作步骤,改变次氯酸钠和废水的体积比,进行试验,结果见表2。

由表2可见,废水和次氯酸钠的体积比为10:1或11:1时,处理结果较好。为了确保处理效果,将该比例定为12.5:1,其它条件不变,验证结果如表

4.3确定反应的时间及投加次氯酸钠的方式

本文将废水和次氯酸钠体积比定为12.5:1,然后改变两个阶段的反应时间和投加次氯酸钠的方式,进行处理实验,结果见表4。

通过表4中的1,2,3可以看出,一次加入次氯酸钠比分两次加入两个处理阶段的效果差;由试验4,5,6可以看出,减少反应时间影响处理结果,试验证明,即使加大次氯量,也达不到理想效果,将总反应时间控制在2h以内是完全可行的,且第一阶段反应时间要长于第二阶段的反应时间。

5次氯酸钠法处理废水的应用

将小试结果进行中试放大,具体步骤如下:向废水处理釜中加入一定量的工业含氰废水,开启搅拌,加入一定量的次氯酸钠,调pH≥10,反应1.5h,再加入等量的次氯酸钠,用硫酸调pH=8-8.5,搅拌0.5h,测CNT,达标后排入生化池,否则再加适量的次氯酸钠,延长第二阶段的反应时间直至达标。其工艺流程示意见图2。其对工业生产中含氰废水的处理结果见表5。

图2 次氯酸钠法工艺流程示意

由以上结果可以看出,用次氯酸钠法处理含氰废水和碱性氯化法的处理结果基本一致。废水中CNT低于30mg/L,符合生化池的要求标准。同时,我们又对生化池排放废水进行了跟踪监测,其中CNT≤0.5mg/L,符合国家一级排放标准。

6结论

次氯酸钠处理含氰废水中试的成功,可以说是碱性氯化法的更新补充,这种方法设备简单,操作方便,安全系数高,所需时间短,充分利用了公司资源,变废为宝,降低了废水处理成本,又避免了氯气泄漏所造成的环境污染及人身危害,所取得的效益是不可估量的。

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