能源節(jié)儉 含氰污水 物化技巧 氯氧化法
一、前言
隨著我國經(jīng)濟(jì)的敏捷發(fā)展，產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)技巧水平的一直進(jìn)步，產(chǎn)業(yè)危險(xiǎn)廢料的產(chǎn)生量急速增大，品種繁多、性質(zhì)龐雜，且產(chǎn)生源數(shù)量散布普遍。污水處理設(shè)備為使污水達(dá)到排入某一水體或再次使用的水質(zhì)要求對其進(jìn)行凈化的過程。污水處理被廣泛應(yīng)用于建筑、農(nóng)業(yè)、交通、能源、石化、環(huán)保、城市景觀、醫(yī)療、餐飲等各個(gè)領(lǐng)域，也越來越多地走進(jìn)尋常百姓的日常生活。依據(jù)《國度危險(xiǎn)廢料名錄》，在產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)程中產(chǎn)生的含氰污水，是迫害人類生態(tài)環(huán)境跟人體健康的重要沾染源之一，如不進(jìn)行有效處理而隨便排放，不僅對水環(huán)境、空氣環(huán)境跟泥土環(huán)境造成重大的影響跟破壞，還會對人身的保險(xiǎn)健康形成直接威脅。因此，深刻研究高毒含氰污水的處理工藝就變得至關(guān)重要。物化技巧——氯氧化法作為一種含氰污水的處理方法，在我國危險(xiǎn)廢料處理范疇存在普遍的實(shí)用性。
二、物化技巧剖析
1、含氰產(chǎn)業(yè)污泥概述
氰化物是指化合物分子中含有氰基［-C≡N］的物質(zhì)，依據(jù)與氰基連接的元素或基團(tuán)是有機(jī)物還是無機(jī)物可把氰化物分成兩大類，即有機(jī)氰化物跟無機(jī)氰化物，前者稱為腈，后者常簡稱為氰化物，無機(jī)氰化物利用普遍、品種較多。
含氰污水重要是含有無機(jī)氰化物成分，屬高毒物質(zhì)，極少量的氰化物就會使人、畜在很短的時(shí)光內(nèi)中毒逝世亡，含氰化物濃度很低（<0.05mg/L）會使魚等水生物中毒逝世亡，還會造成農(nóng)作物減產(chǎn)。
含氰污水沾染水體引起魚類、牲畜及至人群急性中毒的事例，國內(nèi)外都有報(bào)道。這些事件是因短期內(nèi)將大量含氰成分排入水體造成的。因此，在產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)程中，必須嚴(yán)格把持含氰成分的排放量。尤其要有完美的污水處理設(shè)施以減少氰化物的外排量。
本文針對物化技巧——氯氧化法的基本原理、流程、設(shè)備選型及將來發(fā)展方向，以含氰污水的物化處理方法為例進(jìn)行探討。
2、物化處理工藝
物化技巧——氯氧化法處理含氰產(chǎn)業(yè)污水是一種有效、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的方法。
（1）物化技巧——氯氧化法基本原理
利用氯的強(qiáng)氧化性氧化污水中氰化物，使其分解成低毒物或無毒物的方法叫做氯氧化法。在反應(yīng)進(jìn)程中，為避免氯化氰跟氯逸入空氣中，反應(yīng)常在堿性前提下進(jìn)行，故經(jīng)常稱做堿性氯化法。氯氧化法于1942年開端利用于產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)，至今已有六十多年，在我國也有五十余年的利用歷史，而且利用技巧日趨完美，因此，該方法比較成熟。
（2）氯氧化法的優(yōu)點(diǎn)
①氯氧化法是一種成熟的方法，在工藝設(shè)備等方面都積聚了豐富的教訓(xùn)；
②不少氰化廠用氯氧化法處理含氰廢水能獲得較滿意的后果，氰化物可降落到0.5mg/L甚至更低；
③氰酸鹽能進(jìn)一步水解，生成無毒物；
④有毒的重金屬生成難溶積淀物，排水含重金屬濃度能合乎國度劃定的排放標(biāo)準(zhǔn)；
⑤投資少，工藝設(shè)備簡單，開停簡便易操作。
（3）氯氧化法的反應(yīng)機(jī)理
①不完全氧化（局部氰化）
氯氧化法把氰化物氧化成氰酸鹽時(shí)稱氰化物的局部氧化，氰酸鹽在PH６～８時(shí)水解生成氨跟碳酸鹽；（該反應(yīng)需1小時(shí)左右的時(shí)光）。總反應(yīng)式如下：
Cl-+ClO-+2H2O＝NH3+ HCO3-+Cl-
或Cl-+Cl2+2OH-+H2O＝NH3+HCO3-+2Cl-
該反應(yīng)實(shí)際加氯比Cl2／CN-=2.73（分量比，以下同）。
②完全氧化
氯把氰化物氧化成氮?dú)飧妓猁}的反應(yīng)稱為氰化物的完全氧化反應(yīng)，其總反應(yīng)式如下：
2CN-+5ClO-+H2O＝2HCO3-+N2↑+5Cl-
或2CN-+5Cl2+10OH-
＝2HCO3-+N2↑+10Cl-+4H2O
該反應(yīng)實(shí)際加氯比Cl2／CN-=6.83，處理１kg氰化物比不完全氧化反應(yīng)多消耗氯4.1kg／kgCN-。
③論斷
由氯氧化法的反應(yīng)機(jī)理可能看出，通過對反應(yīng)液的PH值把持，使氰化物獲得完全氧化，以實(shí)現(xiàn)污泥降解的達(dá)標(biāo)處理。反應(yīng)器中設(shè)置PH值在線檢測儀，同時(shí)設(shè)置電極電位檢測儀（ORE），以把持氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行水平。
三、物化——氯氧化法技巧利用
1、氯氧化法優(yōu)點(diǎn)
（1）用氯氧化法處理含氰污水能獲得較滿意的后果，氰化物可降落到0.5mg/L甚至更低。
（2）氰酸鹽能進(jìn)一步水解，生成無毒物。
（3）有毒的重金屬生成難溶積淀物，排水含重金屬濃度能合乎國度劃定的排放標(biāo)準(zhǔn)。
（4）解毒所須要的藥劑（次氯酸鈉）輕易獲得，其特點(diǎn)早已為人所熟悉，可確保保險(xiǎn)生產(chǎn)。
2、利用剖析
（1）氯系氧化劑的品種
但凡在水溶液中可能開釋出HCl
O、ClO-、Cl2的藥劑均屬于氯系氧化劑。其中HCl
O、ClO-、Cl2稱為有效氯，也稱活性氯。氯系氧化劑的純度均以含的有效氯（換算成Cl2的量占總量的百分比）來表示。常見的氯系氧化劑有液氯、漂白粉、漂粉精、次氯酸鈉溶液跟二氧化氯。
（2）氯系氧化劑的抉擇
氯氣或者液氯的化學(xué)牢固性較差，毒性強(qiáng)、價(jià)格高；漂白粉跟漂粉精誠然存在較強(qiáng)的氧化性，但其化學(xué)牢固性跟保險(xiǎn)性絕對較差，對人體有一定的侵害。二氧化氯氧化性極強(qiáng)，易產(chǎn)生爆炸。
次氯酸鈉因?yàn)楹行容^高，藥劑制備輕易，依據(jù)含氰污水來源特點(diǎn)，抉擇次氯酸鈉作為含氰污水處理藥劑。
（3）完全氧化處理工藝前提把持
需把持的工藝前提重要有P
H、攪拌強(qiáng)度、投藥量。
①PH值的把持
PH的把持是破氰反應(yīng)的要害。局部氧化破氰的速度與PH值密切相干，PH值越高，反應(yīng)速度越快，也就越徹底。在高PH值下，極毒氣體能敏捷水解生成低毒的氰酸鹽，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較為適合，PH越低，反應(yīng)速度越快;當(dāng)PH<3時(shí)，氰酸根會水解生成對水體有害的氨，NH3又會與氯生成毒性很強(qiáng)的氯胺。當(dāng)PH調(diào)至8.0一9.0時(shí)，邊加藥，邊攪拌，反應(yīng)池水面上會產(chǎn)生很多大大小小的氣泡，反應(yīng)敏捷進(jìn)行。
②攪拌強(qiáng)度
破氰處理時(shí)攪拌水平是否激烈對含氰污水處理有十明顯顯的作用。攪拌能使積淀物中的氰徹底破壞，進(jìn)步了氰的去除率。個(gè)別可用水力攪拌跟機(jī)械攪拌。依據(jù)實(shí)驗(yàn)，以機(jī)械攪拌為好，機(jī)械攪拌切割作用比水力攪拌強(qiáng)的多，破氰更徹底。局部氧化破氰攪拌時(shí)光個(gè)別為30～40min，完全氧化破氰攪拌時(shí)光個(gè)別為40～50 min。
③投藥量
投藥量是既波及處理本錢，又關(guān)聯(lián)到處理后果的重要因素。污水處理設(shè)備為使污水達(dá)到排入某一水體或再次使用的水質(zhì)要求對其進(jìn)行凈化的過程。污水處理被廣泛應(yīng)用于建筑、農(nóng)業(yè)、交通、能源、石化、環(huán)保、城市景觀、醫(yī)療、餐飲等各個(gè)領(lǐng)域，也越來越多地走進(jìn)尋常百姓的日常生活。投藥量不夠，則破氰反應(yīng)不徹底；投藥量過多，不僅造成揮霍，而且使處理水中的余氯量超過容許濃度，對環(huán)境不利，因此不可忽視投藥量的把持。對投藥量，可采取以下公式進(jìn)行把持。
G =K1×K2×Q×CCN/1000×α=K×Q×CCN/1000×α，（kg/h）
式中：
G為投藥量（kg/h）；
Q為含氰污水量，其中。
K1為破壞一份氰所需的活性氯實(shí)際值；
K2為保險(xiǎn)系數(shù)，個(gè)別K2=1.2～1.5；
K為投藥比，K=K1×K2。含氰污水有各種簡單情勢，也有各種龐雜情勢，只能用實(shí)驗(yàn)方法求K值。K值個(gè)別取8～11，或把持排水中余氯量小于6.0 mg/L；
α為藥劑中含活性氯的百分比；
也可能按實(shí)驗(yàn)判斷的投藥比CN-/Cl-來判斷投藥量。
（4）二次沾染防治辦法
氯氧化法處理含氰污水進(jìn)程中，因?yàn)椴僮靼殉指O(shè)備問題，會產(chǎn)生劇毒的氯化氰氣體；為了使氰化物降落到0.5mg/L，必須加入適量的氯，以致處理后廢水中存在余氯，因?yàn)榧勇扔绕涫羌尤肫追邸⑵劬虼温人徕c這些含有效氯低但氯離子濃度高的藥劑，使外排水中氯離子濃度達(dá)0.5～15kg/m3；因?yàn)榍杷猁}水解生成氨，排水中含有一定數(shù)量的氨。這就是氯氧化法產(chǎn)生二次沾染的四大因素。
①氯化氫
解決辦法有兩種，一是進(jìn)步反應(yīng)pH值，個(gè)別pH值大于9.8即可；二是采取封閉反應(yīng)器，容器頂部的開釋氣經(jīng)洗滌處理后再排放。
②余氯
消除余氯的方法通常是向廢水中加入亞硫酸鹽，使余氯還原成氯離子。在處理廢水進(jìn)程中，一定要把余氯把持在最低限度，以避免沾染，減少氯耗。
③氯離子
以處理含氰化物100mg/L的廢水為例，排水氯離子濃度依據(jù)所利用的是液氯、漂白粉、漂粉精跟次氯酸鹽分辨為0.5～1.0、0.6～1.5、0.3～0.85、5～10kg/m3。在危廢處理行業(yè)中，通常把含氰污水經(jīng)解毒后的產(chǎn)生的廢水送污水處理工序?qū)β入x子進(jìn)行處理，直至達(dá)標(biāo)后場內(nèi)回用。
④氨
含氰污水處理進(jìn)程產(chǎn)生的氨數(shù)量有限，考慮到逸入大氣一局部以及在水中的硝化作用，排水氨濃度不會太高（<25mg/L），至今尚未見氨沾染的報(bào)道。
（5）工藝流程簡述
含氰污水用泵送入氧化還原反應(yīng)器內(nèi)，同時(shí)加入石灰乳液，使含氰污水始終處于堿性，以避免HCN氣態(tài)外逸。當(dāng)攪拌液的PH值達(dá)到9.0～10時(shí)結(jié)束加入石灰乳液，同時(shí)加入NaClO，使CN-被氧化為N2及CO2，直至含氰廢液中的CN-濃度低于0.5mg/L，即可結(jié)束增加NaClO。反應(yīng)液中的石灰乳液與CO2反應(yīng)會產(chǎn)生CaCO3積淀，另外，含氰廢液中還會有其它金屬離子在堿溶液中產(chǎn)生積淀。因此，需將處理廢液送至板框壓濾機(jī)，濾液送污水處理車間處理，濾渣送固化車間固化處理。含氰污水的物化處理工藝流程如圖2所示。
因處理范圍較小，故個(gè)別采取間歇式生產(chǎn)工藝。
（6）物料均衡盤算
本文選取海南危廢名目中處理含氰污水為例作物料均衡盤算，廢液中的CN-離子濃度為150mg/L，年消耗次氯酸鈉236.3t/
A、石灰256.5t/
A、硫酸144.0t/a。產(chǎn)生濾渣256.4 t/a，濾液1880.4t/a，因?yàn)闉V液中可能含有少量的重金屬離子，所以須要送污水處理車間處理，而濾渣則送固化車間處理。
年生產(chǎn)日以300天，生產(chǎn)班子為一班制，設(shè)計(jì)日處理范圍為6.00t/d，以此做出物料均衡盤算。
（7）設(shè)備選型
本工藝的重要設(shè)備是接收反應(yīng)器跟板框壓濾機(jī)，其生產(chǎn)才干應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)范圍。
①接收反應(yīng)器
接收反應(yīng)器的反應(yīng)時(shí)光按0.5～1.0h計(jì)，進(jìn)出料的時(shí)光約為1.0h，因此，處理每一批次物料的總時(shí)光為2.0h.每天處理3批次，則每批次的處理量為2.1t/次。加藥后處理液總量為2.91t/次。
考慮到反應(yīng)器因攪拌而輕易產(chǎn)生“液泛”景象，所以，選用容積為3.5m3的反應(yīng)器（￠1500，H=2300）1臺，因?yàn)楹鑿U液存在一定的腐化性，因此反應(yīng)器材質(zhì)選用碳鋼內(nèi)襯PE或選用不銹鋼（SUS304）。
②板框壓濾機(jī)
因?yàn)榘蹇驂簽V機(jī)須要有較長的保壓時(shí)光（具體保壓時(shí)光需依據(jù)物料的顆粒特點(diǎn)而定），因此不能與反應(yīng)器同步進(jìn)行處理。板框壓濾機(jī)每天的處理批次為2次，每次處理量為4.6t/次，濾渣量為0.52 t/次。
選用BTWJ6380K-25U板框壓濾機(jī)2臺，過濾面積28m2，濾室容積為380L。
（8）自控計(jì)劃設(shè)計(jì)
①設(shè)計(jì)準(zhǔn)則
確保工藝保險(xiǎn)、堅(jiān)固、經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行；
選用高機(jī)能高價(jià)格比的監(jiān)控體系及儀表。
②自控計(jì)劃設(shè)計(jì)
依據(jù)工藝請求，反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置PH值檢測、ORE檢測以及CN-濃度檢測儀。
當(dāng)含氰廢液注入反應(yīng)器后，依據(jù)反應(yīng)器液位信號開啟攪拌器開端攪拌；主動開啟石灰乳液泵向反應(yīng)器增加石灰乳液，PH值達(dá)到9.0時(shí)，給出關(guān)停石灰乳液泵訊號，同時(shí)開啟NaClO加藥泵，ORE檢測儀開端捕獲氧化還原反應(yīng)的終點(diǎn)信號。CN-濃度檢測儀監(jiān)測全部生產(chǎn)反應(yīng)進(jìn)程，以避免ORE檢測到反應(yīng)結(jié)束信號，而CN-濃度還未有達(dá)標(biāo)情況的產(chǎn)生。假如ORE檢測反應(yīng)已達(dá)終點(diǎn)，而CN-濃度尚未達(dá)標(biāo)，則NaClO加藥泵不會結(jié)束供藥，直達(dá)到標(biāo)再停加藥泵。
③自控硬件設(shè)計(jì)
含氰污水處理作為基本功能區(qū)，采取IBS體系，由高機(jī)能的RFC把持。把持體系裝置直接安頓在含氰污水處理車間的把持室內(nèi)。
把持體系由把持站跟采集站組成。把持站由冗余的RFC把持器跟多臺彩色顯示器組成；采集站由I/O模塊組成，其采集現(xiàn)場各工藝參數(shù)及電氣參數(shù)并把持現(xiàn)場調(diào)節(jié)閥門、機(jī)電、泵等履行設(shè)備。采集站依據(jù)被控對象特點(diǎn)及數(shù)量可裝置在現(xiàn)場，與把持站之間采取InterBus通信，實(shí)現(xiàn)疾速、大量、保險(xiǎn)的數(shù)據(jù)采集及把持，組成典范的IBS把持體系。操作人員在把持室內(nèi)，以把持體系的多臺彩色屏幕顯示器（CRT）及其鼠標(biāo)跟鍵盤為把持中心，實(shí)現(xiàn)對工藝設(shè)備的集中監(jiān)測跟把持，以及對工藝設(shè)備在啟動、結(jié)束跟畸形運(yùn)行等全進(jìn)程治理。
四、論斷
（1）危廢行業(yè)的含氰污水抉擇次氯酸鈉作為物化處理的還原藥劑，合乎行業(yè)處理特點(diǎn)，并能獲得較好的處理后果。
（2）含氰污水的氧化處理分為氰化物的局部氧化跟完全氧化兩種情況，考慮到危廢處理的行業(yè)特點(diǎn)，應(yīng)抉擇完全氧化工藝較為公道。
反應(yīng)后的產(chǎn)物為N2跟CO2，對環(huán)境不會造成沾染，其毛病是處理后的廢液中Cl-含量較高，需在后續(xù)的污水處理中予以去除。
（3）含氰污水的氧化反應(yīng)前提與PH值有很大關(guān)聯(lián)，首先把反應(yīng)液的PH值調(diào)至8.5～9.5之間，以避免HCl氣體溢出，當(dāng)CN-被氧化為CNO-時(shí)，連續(xù)增加藥劑，同時(shí)把PH值調(diào)至6.5～7.5鄰近，導(dǎo)出反應(yīng)生成的N2跟CO2。
對破氰氧化反應(yīng)時(shí)光的理解，有助于正確抉擇反應(yīng)器的容積跟設(shè)備的處理才干，同時(shí)可能恰當(dāng)把持藥劑的增加量，以求較低的生產(chǎn)本錢獲得較好的處理后果。經(jīng)實(shí)際證明，反應(yīng)時(shí)光應(yīng)依據(jù)含氰污水?dāng)嚢枰旱牟煌闆r把持在0.5～1.0h較為適合。
（4）該技巧處理含氰污水已勝利利用于實(shí)際生產(chǎn)中，在我國公民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)范疇?wèi)?yīng)當(dāng)可能得到普遍利用。污水處理設(shè)備為使污水達(dá)到排入某一水體或再次使用的水質(zhì)要求對其進(jìn)行凈化的過程。污水處理被廣泛應(yīng)用于建筑、農(nóng)業(yè)、交通、能源、石化、環(huán)保、城市景觀、醫(yī)療、餐飲等各個(gè)領(lǐng)域，也越來越多地走進(jìn)尋常百姓的日常生活。在國際上經(jīng)過長周期運(yùn)行證明該技巧成熟、進(jìn)步、保險(xiǎn)堅(jiān)固。在今后的生產(chǎn)實(shí)際中，物化——氯氧化法還須要進(jìn)一步深刻探討，以便為該技巧的進(jìn)一步開發(fā)跟推廣奠定基本。
參考文獻(xiàn)
[1] 孫英杰，趙由才，《危險(xiǎn)廢料處理技巧》，化學(xué)產(chǎn)業(yè)出版社，2006
[2] 宋海華，《多級分別實(shí)際》，天津大學(xué)出版社，2000
[3] 顧夏聲，《水處理工程》，清華大學(xué)出版社，2002
[4] [英] Kenth T. Rose, Walter R, 《Physical Chemistry》，教導(dǎo)出版社，2003
