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含氰废水的处理技术最近进展(二)

发布日期:2011-05-06  浏览次数:1163

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文章摘要:2 破坏氰化物类方法2.1 氯化法碱性氯化法是破坏废水中氰化物的较成熟的方法,广泛用于处理氰化电镀厂、炼焦工厂、金矿氰化厂等

2 破坏氰化物类方法

2.1 氯化法

碱性氯化法是破坏废水中氰化物的较成熟的方法,广泛用于处理氰化电镀厂、炼焦工厂、金矿氰化厂等单位的含氰废水。其原理是采用氯气或液氯、漂白粉将废水中氰氧化成C02和N2等无毒物质。1991年金厂峪金矿开发出了“酸性液氯法除氰工艺及成套设备”。与碱性氯化法相比,其除氰能力更强、一次处理合格,处理后排放污水含氰<0.3-0.4mg/L;药剂消耗大幅度降低,处理成本由7.9元/m3降至4.6元/m3:处理时间由10h降至6h。全封闭式操作,无Cl2和CNCl有毒气体逸出。现已推广到三家氰化厂。

2.2 S02—Air法

S02—Air法又称InCo法,是美国InCo金属公司在80年代初研究成功的,其原理是用S02和空气作氧化剂,在铜离子作催化剂条件下氧化废水中的氰化物,生成HC03-、NH4+。该法的优点是不仅可除去游离CN-、分子氰和络合氰,而且能除去氯化法难以除去的铁氰络合物,反应快,处理后废水达到排放标难;处理成本比臭氧法、湿式空气氧化法和碱氯法低;药剂来源广,可利用焙烧S02烟气或固体NaS2O3代替S02。但该法难以氧化SCN-,而SCN-以后又可离解出CN-,故不适合处理含SCN-高的含氰废水。

该法首先在Campbell Red Lake金矿进行了中试,用焙烧S02烟气作氧化剂,控制氧化—还原电位在90-130mv,pH=9—10,处理后废水含CN-<0.7g/L,消耗S02 3.8g/g总CN,Ca(0H)2

5.7g/g总CN。许笑蓉等(1991年)介绍了用S02烟气处理山东招远黄金冶炼厂含氰废水(CNT380—400mg/L)工业实践,处理废水量6-9m3/h,分段控制pH值:pH=5—6时以除去氰化物为主:pH=8—9时铜、铅、锌生成氢氧化物沉淀,同时除氰反应仍在进行。最终氰化物除去串99.88%-99.92%,SCN-除去率46%—86%,处理后水中含残氰、铜、铅、锌、铁和pH值均达排放标准(SCN-尚无排放标准);处理成本仅为3.52元/m3,仅为碱氯法的1/3.7,每年节约62万元。

2.3 双氮水氮化法和臭氮氧化法

2.3.1 双氧水氧化法

该法适合处理低浓度含氰废水。H202在碱性pH=10—11、有铜离子作催化剂的条件下氧化氰化物。生成CN0-、NH4+等。重金属离子生成氢氧化物沉淀,铁氰络离子与其它重金属离子生成铁氰络合盐除去。

西德Begussa AG用H202氧化法处理金矿含氰废水(CNT200mg/L),2h后含氰减少至CNT<0.5mg/L。美国DuPont公司研究成功H202氧化法(称“Kastone”法),用以处理含氰废水时,将41%H202与甲醛/甲醇配合使用,在120℃下氧化氰化物,使之生成CN0-和NH4+/乙醇酸,但Kastone法的处理成本太高,末见工业化应用。我国陈友民等(1997年)进行了采用H202氧化法处理某金矿酸化法处理后的酸性尾液工业试验,结果表明,对起始CNT=5-50mg/L的尾液处理后CNT<0.5mg/L,达到排放标准;能除去污水中的亚铁氰化物,而对SCN-不氧化。该法药剂消耗低,处理成本比碱氮法低,为7.56元/m3。王夕亭(1996年)介绍了H202氧化法处理山东三山岛金矿含氰污水经酸化回收后尾液的生产实践,表明该法能容易地将尾液中氰浓度从CNT=5-50mg/L降低至CNT0.5mg/L以下,药剂费为7.56元/m3。H202氧化法的缺点是H202价格较贵,来源不足,处理成本较高(接近碱氯法);运输、使用有一定危险;对SCN-难氧化,仍有一定毒性。

2.3.2 臭氧氧化法

该法适用于处理很稀的含氰废液。其机理是在碱性PH=11—12下03氧化氰化物,生成HC03-和N2。但该法不能除去铁氰络合物。为了能除去铁氰络合物,美国Tinker空气动力基地研制了臭氧法与紫外光解法联合工艺(“Photozone”法),并成功地在奥氧工厂进行了试验。后来美国又研制了类似的03/光解法(称“Utrox”法)并进行了中试。臭氧氧化法简单方便,无需药剂购运,只需1台奥氧发生器即可,处理后污水含氰CNT<1mg/L。该法的缺点是,奥氧发生器电耗大,处理费用高于碱氯法,应用前景远不如碱氯法。

2.4 活性炭处理含氰废水及回收金、银

该法的原理是,活性炭吸附含氰废水中的02和氰化物。在活性炭表面上02和H20生成H202(活性炭本身作催化剂),又在饲盐作用下,发生氰化物被H202氧化分解的反应。若废水中H202不足,则在活性炭表面上发生水解反应:HCN+H20=HCONH2。活性炭吸附废水中的Au(CN)2-后转化为AuCN或Au,故又可回收废水中金、银。

由于氰化厂含氰废水一般含有一定浓度的金、银,废水量又大,故采用活性炭吸附法处理自然可以吸附回收大量的金银,经济效益十分可观。1987年,黑龙江乌拉嘎金矿采用活性炭吸附法处理含氰废水的工业试验获得成功,回收黄金8kg,申请了国家专利。随后陕西省太白金矿、江西省洋鸡山金矿采用乌拉嘎金矿开发的工艺设备,回收废水中的金获得成功。冶金部长春黄金研究所自1989年研究开发活性炭从含氰废水中回收金的工艺和设备,1992年在河北迁西东荒岭金矿进行的活性炭吸附催化氧化法处理含氰废水工业试验获得成功,其主要指标:工艺人口废水含氰350mg/L,Au0.25mg/L,Cu202mg/L,活性炭床体积12.5m3,处理量3m3/h3工艺出口:含氰0.62mg/L,Au未检出,尾矿坝外排水含氰浓度0.00mg/L,可使企业每年增加效益百万元以上。随后推广到国内几十家黄金厂矿,每年回收金银利润达1000万元以上。同时处理后废水的氰化物浓度降到0.5mg/L以下,重金属去除率更高。

2.5 电解氧化法

电解氧化法是在国外研究得很多,主要用于处理电镀含氰废水。电解前首先调整pH>7,并加入少量食盐,电解时,CN-在阳极上氧化生成CN0-、C02、N2,同时C1-被氧化成C12,C12进入溶液后生成HCl0,加强对氧的氧化作用;阴极上析出金属。该法的优点是占地面积小,污泥量小,能回收金属。缺点是电流效率低,电耗大,成本比漂白粉法稍高,会产生催沼气体CNCl,处理废水难以达标排放。若要达标需电解几天。一般光将高浓度含氰废水电解到一定浓度后,再用氯化法处理后排放。氰化厂很少采用此法。

2.6 高温水解法

该法的机理是在pH>9.3和高温(170-180℃)使氰化物水解成NH3和HC00-: NaCN十2H20=NH3+HC00Na。 有Na0H存在时,HC00Na十Na0H=Na2C03十H2。该法既可以水解游离氰,也可水解络合氰。目前主要用于固体NaCN生产中废水的处理。加拿大在80年代初建立了加温加压水解工业化装置、现正在进行反应器结构和运行的优化完善。我国镇海炼油化工公司对化肥厂水汽车间加压脱氰装置工艺进行了改造,对操作参数进行了调优,解决了堵塞问题,提高了除氰率。改造后处理浓度为30mg/l的含氰废水,脱氰反应器出口CN-<0.5mg/L,稳定在0.35mg/l左右,去氰率97%,达到国际先进水平。但从节能角度看,工艺参数有待进一步优化。

2.7 生物处理法

生物处理法原理是当废水中氰化物浓度较低时,利用能破坏氰化物的一种或几种微生物以氰化物和疏氰化物为碳源和氮源,将氰化物和硫氰化物氧化为C02、氨和硫酸盐,或将氰化物水解成甲酰胺,同时重金属被细菌吸附而随生物膜脱落除去。

生物处理法分为生物酶法和生物池法。工业上生物池法包括富氧活性污泥法、滴渗池法、富氧污泥储留池法、旋转生物接触器(RBC)法。由于旋转生物接触器是敞开的,易逸出HCN有毒气体,最近Daniel M.White(1999年)研制了一种程序控制间歇式生物脂反应器(SBBR),因是封闭系统,可克服RBC的缺点。为提高生物处理法的适用性,出现了联合工艺,如用于处理聚丙烯车间含氰废水的湿式空气氧化后接活性污泥工艺;双氧水氧化后接天然细菌降解工艺。该法的特点是可分解硫氰根,重金属呈污泥除去,渣量少,外排水质好;成本较低;适合于处理低浓度氰化物,若要处理CNT>200mg/L的废水,则要采用联合工艺。缺点是设备复杂,投资大,操作严格。

已经工业化的生物处理法的例子较多。美国Homestake采矿公司采用了假单细胞Paucimobilis细菌降解氰化物和硫氰化物,其设备是旋转生物接触器,处理后总氰去除率91%—99.5%,游离氰去除率98%-100%。与双氧水法相比,操作成本降低29%,投资仅为双氧水法的60%。印第安石化公司采用生物处理法处理了聚丙烯车间的含氰废水,建立了物理—化学法后接活性污泥的联合工艺,处理含氰废水300m3/d。利用了天然细菌Acetobacter、Acinetobacter等。目前该工艺正在走向商业化应用。我国也进行了生物处理含氰废水的工业试验。

2.8 其他方法

化学沉淀法是向废水中加入FeS04或FeS04+Na2S03,使氰化物生成铁氰化物即Prussian Blue沉淀(Me2Fe(CN)6xH20);pH>8时,重金属生成氢氧化物沉淀除去。该法在处理电镀含氰废水和处理化肥厂固体NaCN生产中含氰废水中达到了工业化应用。姜勇等(1999年)介绍了蓝盐法处理固体NaCN生产中含氰废水,制取蓝盐进而制取黄血盐,经济效益很可观。内电解法是向含氰废水中加入Fe屑,使氰化物生成Fe2[Fe(CN)6]沉淀,同时由于原电池的作用,CN-被氧化为CN0-,进一步生成C02、NH4+,从而达到除氰目的。自然净化法是暴气、光化学反应、共沉淀和生物分解等多种作用的整加,在这些作用下,氰化物逐渐分解为无毒的碳酸盐、硝酸盐及铁氰化物沉淀,使废水得以净化。但该法过程缓慢。受到自然因素影响很大,排放废水难达标,有一定危险性。

来源:资源与环境

 
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