二氧化氯處理高濃度含氰廢水可行性方案
前言
二氧化氯處理含氰廢水已有報(bào)道，但目前在實(shí)踐中應(yīng)用還少。該廠在廣泛調(diào)研及小試的基礎(chǔ)上，選用了以二氧化氯發(fā)生器為主要設(shè)備的處理工藝。該工藝主要由二氧化氯發(fā)生器、在線pH檢測(cè)儀表及PLC控制箱組成，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，實(shí)現(xiàn)了pH調(diào)節(jié)、二氧化氯投加、氧化反應(yīng)及廢水排放過程的全部自動(dòng)化。經(jīng)調(diào)試運(yùn)行表明，該系統(tǒng)處理效率高，運(yùn)行安全可靠。
1 二氧化氯處理含氰廢水的原理
二氧化氯是一種強(qiáng)氧化劑，與氯氣相比，它具有氧化性更強(qiáng)、操作安全簡(jiǎn)便、受pH值的影響較小的特點(diǎn)。氯氣對(duì)氰化物的氧化通常只將CN-氧化成毒性較小的氰酸鹽(NaCNO),并要求很高的pH值，見反應(yīng)式(1)，而二氧化氯對(duì)氰化物的氧化卻能將CN-氧化成N2和CO2,見反應(yīng)式(2)，徹底消除氰化物的毒性。
CN-＋Cl2＋2OH→CNO-+2Cl-＋H2O (1)
2CN-＋2ClO2→2CO2+N2＋2Cl- (2)
2 處理流程及主要設(shè)備
2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)
原水水質(zhì)：CN-為100～300 mg／L，pH為2。
設(shè)計(jì)水量為30 m3／d，采用2個(gè)反應(yīng)罐間歇式交替運(yùn)行，單罐處理量為5 m3，因此每日共處理6罐。每罐運(yùn)行時(shí)間為2 h，其中加藥0.5 h，循環(huán)反應(yīng)1.0 h，排水0.5 h。
二氧化氯投加量：ClO2（有效氯）/CN-=5
為滿足總量控制的指標(biāo)，要求CN-的去除率必須達(dá)到98%以上，處理后的水通過與廠區(qū)其它廢水合并，使最終出水達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。
2.2 處理流程
處理流程見圖1。
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圖1 含氰廢水處理流程
2.3 主要設(shè)備
(1)二氧化氯發(fā)生器。采用7K型二氧化氯發(fā)生器，產(chǎn)量為7000g／h，發(fā)生器以氯酸鈉和鹽酸為原料經(jīng)化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)二氧化氯。二氯化氯產(chǎn)量可通過廢水的pH值和余氯量自動(dòng)調(diào)節(jié)。
(2)反應(yīng)罐。搪玻璃罐，共2個(gè)，尺寸為Ф1600 mm×3700 mm，有效容積5m3。采用間歇式交替運(yùn)行。
(3)加堿罐。容積為1 m3，堿液為工業(yè)氫氧化鈉，采用2臺(tái)日本產(chǎn)易威奇計(jì)量泵投加。計(jì)量泵的運(yùn)行可根據(jù)反應(yīng)罐中的pH值高低自動(dòng)啟停。保持反應(yīng)罐中的pH為11。
(4)循環(huán)泵。采用FS型塑料耐腐蝕離心泵。流量Q＝19.8 m3／h，揚(yáng)程H＝21m。共2臺(tái)。
(5)吸收塔。尺寸為Ф200 mm×2000 mm，用聚乙烯管加工制作。主要用來吸收循環(huán)過程中從反應(yīng)罐中逸出的剩余二氧化氯和氰氫酸等有害氣體。
(6)自動(dòng)控制系統(tǒng)。自動(dòng)控制系統(tǒng)由pH探頭、計(jì)量加藥泵、液位計(jì)和控制箱組成，控制箱內(nèi)用PLC進(jìn)行控制，根據(jù)pH探頭反饋的信號(hào)，自動(dòng)控制計(jì)量泵的加堿量，保持最佳的反應(yīng)pH值。使二氧化氯對(duì)氰化物的氧化效率保持在最佳狀態(tài)。同時(shí)，當(dāng)缺藥時(shí)由液位信號(hào)自動(dòng)使系統(tǒng)停機(jī)，以保證加藥的安全及準(zhǔn)確。
3 處理結(jié)果
3.1 分析方法
pH：PHS酸度計(jì)，CN-：硝酸銀容量法，ClO2：碘量法。
3.2 pH值對(duì)二氧化氯氧化效果的影響
在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)罐中pH值的高低對(duì)氰化物的去除率具有明顯的影響。一般資料中認(rèn)為二氧化氯可以在低pH值的條件下對(duì)氰化物進(jìn)行氧化去除，為探討pH對(duì)二氧化氯除氰的影響，采用不同的pH值，在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行了小試，結(jié)果見圖2。
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圖2 pH值對(duì)CN-去除率的影響
(原水CN-＝187.5 mg／L,ClO2／CN-=4)
由圖2可以看出，pH值對(duì)二氧化氯除氰的效率具有明顯的影響，當(dāng)pH為酸性的情況下，接觸時(shí)間的加長(zhǎng)對(duì)去除率并無明顯改進(jìn)，CN-的去除率不到20%，這說明二氧化氯在酸性條件下，對(duì)氰化物的氧化作用是極低的。當(dāng)pH為弱堿性條件時(shí)，如圖中的pH=7.8,9.8時(shí)，隨著接觸時(shí)間的加長(zhǎng)，去除率也相應(yīng)提高，當(dāng)接觸時(shí)間達(dá)到6 h時(shí)，去除率都可達(dá)到80%以上，當(dāng)pH達(dá)到12.4時(shí)，接觸2 h的去除率就可達(dá)到98.3%。這說明，二氧化氯對(duì)氰化物的氧化作用可以在弱堿性條件下進(jìn)行，這與資料記載相吻合，但相應(yīng)的應(yīng)提高反應(yīng)的時(shí)間。如果需要在短時(shí)間內(nèi)完成，則必須保持較高的反應(yīng)pH值。
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