眾所周知,氰化物是劇毒物質(zhì),特別是處于微酸性水溶液中時(shí),易構(gòu)成揮發(fā)性較強(qiáng)的HCN,被人體吸入并到達(dá)一定濃度會(huì)有致死風(fēng)險(xiǎn),排入大氣則會(huì)形成大氣環(huán)境污染。因而,含氰廢水必需經(jīng)過處置前方可排入水體。而煤制氫生產(chǎn)過程中排放的含氰廢水常常成分復(fù)雜、異味重、可生化性差,是一種典型的難降解廢水。
含氰廢水常用的處置辦法有硫酸亞鐵絡(luò)合法和堿性氯化法。硫酸亞鐵絡(luò)合法主要采用硫酸亞鐵與氰化物絡(luò)合,將其轉(zhuǎn)化為亞鐵氰化物,再轉(zhuǎn)化成普魯士藍(lán)型不溶性化合物后除去。該法的缺陷是處置效率低,出水剩余氰化物濃度高,達(dá)不到排放規(guī)范,需求與其他處置辦法結(jié)合運(yùn)用。堿性氯化法是工業(yè)化應(yīng)用最普遍的含氰廢水處置技術(shù),其缺乏之處是處置本錢昂貴,處置后廢水含有余氯,設(shè)備腐蝕嚴(yán)重。
有鑒于此,人們展開了高級氧化技術(shù)處置含氰廢水的研討,包括光催化氧化、臭氧催化氧化、Fenton氧化、電催化氧化等。但是,目前大局部應(yīng)用于含氰工業(yè)廢水處理的高級氧化技術(shù)尚處于實(shí)驗(yàn)室研討階段。
本工作采用混凝法與兩種光催化氧化法(UVNaClO和UV-H2O2)的組合工藝處置某石化企業(yè)煤制氫生產(chǎn)中排放的含氰廢水,并在實(shí)驗(yàn)室研討(小試)的根底上實(shí)施了放大范圍實(shí)驗(yàn)(中試)。對中試工藝實(shí)施了改良,調(diào)查了處置效果并剖析了處置本錢。
1、資料與辦法
1.1 試劑和儀器
1.1.1 小試
七水硫酸亞鐵、10%(w)NaClO溶液、30%(w)H2O2溶液、98%(w)濃硫酸、氫氧化鈉:均為剖析純。
Hg-6型多頭磁力加熱攪拌器:金壇市富華儀器有限公司;15W小型UV反響器:自制、FE20Plus型實(shí)驗(yàn)室pH計(jì):梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;DR3900型分光光度計(jì):美國哈希公司。
1.1.2 中試
27.5%(w)H2O2溶液(某石化公司自產(chǎn))、七水硫酸亞鐵、98%(w)濃硫酸、氫氧化鈉:均為工業(yè)級。
挪動(dòng)式集裝箱設(shè)備1臺(tái),包括1臺(tái)反響罐(5.6m3)、1臺(tái)攪拌機(jī)、1個(gè)UV反響器(12kW)、1臺(tái)循環(huán)泵、1套雙氧水加藥安裝、1套催化劑加藥安裝、1套酸堿加藥安裝以及控制系統(tǒng)。
1.2 廢水來源
廢水取自某石化企業(yè)煤制氫生產(chǎn)中排放的含氰廢水,COD為750mg/L,TCN(總氰化物)質(zhì)量濃度為27.5mg/L,pH為8.7。
1.3 實(shí)驗(yàn)辦法
小試在某高校實(shí)驗(yàn)室實(shí)施。
1)混凝實(shí)驗(yàn):取1000mL廢水于燒杯中,用硫酸(濃硫酸和蒸餾水的體積比為1∶3)和10%(w)氫氧化鈉溶液調(diào)理pH;參加一定量七水硫酸亞鐵,快速攪拌1min,然后慢速攪拌反響30min;調(diào)理pH至9左右,沉降30min,取上清液待測。
2)光催化氧化實(shí)驗(yàn):取600mL混凝出水于小型UV反響器中,調(diào)理pH至10左右,將紫外燈插入水中,分別參加H2O2溶液和NaClO溶液后開端反響,定時(shí)取樣待測。
中試在某石化企業(yè)污水處置場實(shí)施。實(shí)驗(yàn)采用批處置方式實(shí)施,其運(yùn)轉(zhuǎn)方式如下:廢水預(yù)處置(混凝或自然沉降)→調(diào)理pH→廢水定量加注到反響罐→開啟反響循環(huán)泵→開啟UV反響器并投加H2O2溶液→定期取樣剖析各水質(zhì)參數(shù)→關(guān)閉UV反響器→調(diào)理pH至6~9→排放。
1.4 剖析辦法
TCN的測定參照文獻(xiàn)。COD的測定采用快速消解分光光度法。pH的測定采用玻璃電極法。
2、結(jié)果與討論
2.1 混凝處置
2.1.1 加藥量對處置效果的影響
在混凝pH為6的條件下,混凝劑投加量對處置效果的影響見圖1。由圖1可見:隨著混凝劑投加量的增大,出水TCN濃度減小,COD變化相對較小;當(dāng)混凝劑投加量大于200mg/L時(shí),TCN去除率均在30%左右。這是由于:剛開端時(shí),混凝劑的投加能夠使微粒外表電位降低,微粒間互相斥力降低,廢水中微粒與混凝劑混凝效果較好;但是,隨著混凝劑的增加,微粒吸附反離子,微粒外表電位上升,互相間斥力增加,造成混凝效果變差。
2.1.2 混凝pH對處置效果的影響
在混凝劑投加量為200mg/L的條件下,混凝pH對處置效果的影響見圖2。由圖2可見:隨著pH的增大,出水TCN濃度越來越高,其去除效果越來越差;pH為6時(shí),TCN去除效果最好,但是該pH條件下沉降效果很差;整體而言,COD的變化相對較小。
總體而言,pH變化對TCN的去除效果影響不大。CN與硫酸亞鐵絡(luò)合成亞鐵氰化物時(shí)pH應(yīng)控制在9.5~10.5,而生成的亞鐵氰化物再轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的普魯士藍(lán)型不溶性化合物則應(yīng)將pH控制在7.0~8.0,這造成亞鐵鹽絡(luò)合法去除氰化物時(shí)pH較難控制。綜合思索處置效率和處置本錢,選擇不調(diào)理混凝pH,混凝劑投加量為200mg/L。
2.2 混凝-UV-NaClO處置
NaClO溶液投加量和投加方式對TCN去除效果的影響見圖3。由圖3可見:隨著NaClO投加量的增加,TCN去除效果變好;當(dāng)NaClO溶液投加量到達(dá)60mL/L且分次投加(0,15,30min分3次均勻投加)時(shí)TCN去除效果最好,TCN質(zhì)量濃度可由單次投加時(shí)的2.8mg/L降至0.8mg/L,標(biāo)明分次投加時(shí)氧化劑應(yīng)用率和氧化效率更高;不同投加量下,反響15min時(shí)TCN濃度均明顯降低,爾后隨著反響時(shí)間延長TCN濃度變化不大,標(biāo)明在此期間,NaClO根本已耗費(fèi)完整,僅UV映照對TCN的去除效果不明顯。
NaClO溶液投加量對COD去除效果的影響見圖4。由圖4可見,COD去除效果與加藥量成正相關(guān)性,即加藥量越大,COD去除效果越好。
2.3 混凝-UV-H2O2處置
H2O2溶液投加量對TCN去除效果的影響見圖5。由圖5可見:H2O2溶液投加量為5mL/L時(shí),TCN去除效果較好,TCN質(zhì)量濃度最終降至1.7mg/L;總體而言,加藥量對TCN去除效果影響不大;不同投加量下,反響30min時(shí)的TCN濃度均降低明顯,爾后隨著反響時(shí)間的延長TCN濃度變化不大,標(biāo)明在此期間,H2O2根本已耗費(fèi)完整,再次證明單獨(dú)UV映照對TCN去除效果不明顯。
比擬圖3和圖5能夠發(fā)現(xiàn),相同氧化劑投加量下,H2O2溶液氧化降解氰化物的才能較NaClO溶液強(qiáng)。固然后者能夠?qū)?/span>TCN質(zhì)量濃度降至1mg/L以下,但是氧化劑耗費(fèi)量太大,處置本錢過高。而前者的氧化劑耗費(fèi)量很小,值得進(jìn)一步實(shí)施中試研討。
2.4 中試結(jié)果
基于小試研討結(jié)果,本研討進(jìn)一步對混凝—UV-H2O2工藝處置含氰廢水實(shí)施了放大范圍實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過多個(gè)批次的實(shí)驗(yàn)和總結(jié),對該工藝實(shí)施了改良,即在簡單沉降(不加硫酸亞鐵的自然沉降過程)的根底上,分步投加氧化劑(經(jīng)過計(jì)量泵分時(shí)段連續(xù)投加),實(shí)施光催化氧化反響去除氰化物,取得了較理想的處置效果。
改良后工藝辦法的兩個(gè)批次的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別見表1和表2。由表1和表2可見,兩個(gè)批次實(shí)驗(yàn)均表現(xiàn)出較好的處置效果,標(biāo)明沉降—UV-H2O2工藝能穩(wěn)定有效地處置含氰廢水。
沉降—UV-H2O2工藝的藥劑和能量耗費(fèi)見表3,處置本錢預(yù)算見表4。實(shí)驗(yàn)過程中主要耗費(fèi)的藥劑包括雙氧水、氫氧化鈉、濃硫酸。由表3和表4可見,該工藝處置含氰廢水的主要耗費(fèi)是氧化劑和電能,此外還有用于調(diào)理pH的酸堿,處置本錢也主要由這三局部組成,預(yù)算結(jié)果為8元/m3左右。
3、結(jié)論
a)小試結(jié)果標(biāo)明:混凝工段的適合工藝條件為不調(diào)理混凝pH、混凝劑投加量200mg/L;相同氧化劑投加量下H2O2溶液氧化降解氰化物的才能較NaClO溶液強(qiáng),后者雖可將TCN質(zhì)量濃度降至1mg/L以下,但氧化劑耗費(fèi)量過大,故中試選擇以H2O2溶液為氧化劑。
b)經(jīng)重復(fù)實(shí)驗(yàn)和綜合剖析,將中試工藝改良為沉降—UV-H2O2工藝。中試結(jié)果標(biāo)明:采用沉降—UV-H2O2工藝處置含氰廢水,處置效果顯著且穩(wěn)定,處置本錢低廉(約為8元/m3),是一種值得推行的工藝技術(shù)。