冶炼废水（精选5篇）
冶炼废水 篇1
1 概述
氰化冶金技术一直是国内外黄金矿山企业提金的主要方法之一, 至今已有一百多年的历史。虽然长期以来, 人们一直致力于无毒提金溶剂的研究, 但效果不是很理想, 只能在某些特定条件下使用。实践证明, 氰化物仍是最有效的提金溶剂。
在金溶解的过程中, 矿石中的其他元素也会部分溶入氰化浸出液中, 产生氰化废水。氰化废水除含氰化物外还可能含有相当数量的Ag+、Cu2+、Pb2+、Hg+等重金属离子、硫氰酸盐等无机化合物和酚等有机化合物。氰化物为剧毒物质, 除了要在源头上减少氰化物的使用量还要对氰化废水进行净化处理后再排放, 以确保环境安全。
2 氰化废水的处理方法
含氰废水的处理根据方法的不同可分为物理法和化学法, 化学法又可分为氧化净化法和酸化回收法。
2.1 物理法
2.1.1 膜技术
膜处理技术目前已广泛应用在水处理、化工、环保等各个领域。膜技术主要有气膜法和液膜法。膜技术在氰化废水中主要利用钠滤膜对一价与二价以上离子进行分离, 利用反渗透膜对所有离子与水进行分离。其工艺流程为废水通过输料泵输送至过滤器将悬浮物滤除后进行膜前过滤, 过滤后的液体经高压泵加压进入膜组件进行分离。膜组件将不能透过膜的金属化合物与水分离得到浓缩液和透析液。两种液体通过不同的出口进行收集回用或排放[1]。
其工艺特点如下: (1) 纯物理过程, 无相变, 无化学反应。 (2) 清洁生产, 分离过程中不添加任何药剂, 占地面积小。 (3) 金属化合物截留率高达98.5%, 效率高。 (4) 膜分离后渗透液为水, 流量为原废液的90%, 有利于氰化废水的再利用。膜处理技术可操作性良好、稳定性强且技术可靠。
2.1.2 离子交换树脂法[2,3]
用阴离子交换树脂 (R2SO4) 吸附氰化废水中的阴离子氰化物和硫氰化物, 根据不同的废水水质采用不同的解吸剂。离子交换树脂的结构可分为大孔型和凝胶型两种。树脂的结构是影响吸附和解吸的重要因素。离子交换法要采用水洗树脂, 容易造成额外的废水, 从而使树脂处理过程中造成二次污染。铁的解吸也是离子交换树脂法需解决的问题之一。
2.2 化学法
2.2.1 氧化法
2.2.1.1 碱氯化-高分子螯合法
在碱性介质中, 漂白粉或液氯水解后, 生成具有强氧化性的次氯酸跟 (Cl O-) , 将CN-转化为CO2和N2。转化过程如下:CN-→CNCl→CNO-→CO2+N2。经处理后的液体在通过有机高分子螯合剂出去重金属离子。有机高分子螯合剂为一种液体螯合树脂, 其结构中含有-CSSNa、-OH、COOH及-NH2多种活性基团。可在常温下与氰化废水中重金属反应, 生成水不溶性的螯合盐并形成絮状沉淀。达到净化废水的目的。氯碱法工艺成熟净化效果最佳, 有机高分子螯合剂处理方法简单, 易于规模化操作。但氯碱法易造成二次污染, 药剂量大, 氯化钠不能回收, 成本高[4]。
2.2.1.2 SO2/空气法
SO2/空气法是在碱性条件下且有可溶性Cu2+存在的条件下以SO2和空气作为氧化剂, 使CN-转化为CON-最后得到无毒的CNS-。此方法不仅可以除去氰化物还能降低水中的重金属浓度, 其缺点是工艺控制严格且原料来源困难。
2.2.2 酸化回收法
氰化废液中含有大量的氰化物和有价金属元素, 不加以利用会造成资源的极大浪费。目前, 可通过酸化法、二氧化硫还原-氢氧化钠回收法来处理, 变废为宝, 降低生产成本。
2.2.2.1 酸化法
在氰化废水中加入硫酸降低PH值, 将CN-转化为HCN, HCN的沸点较低, 为26.5℃, 生成的HCN在常温时即可从溶液中逸出。把生成的气体导入含有碱液的吸收器中。此方法可得到20%-30%的氰化液。此方法即回收了氰化物, 又回收了有价金属, 生产成本低, 在我国应用广泛。但此方法很难使排放的废水达标, 而且腐蚀性强, 设备投资高。
2.2.2.2 SO2沉淀-Na OH回收法
氰化废水中的离子金可以用亚铁、草酸和SO2等还原, 对于水量较大的氰化废液用SO2还原更为简单且成本低。SO2通入废液后首先与水反应形成H+和SO32+离子。H2SO3是较强的还原剂, 能将废水中的金离子还原成单质金。反应中会产生与金性质类似的其它重金属盐沉淀物, 这些金属盐很难分离。用氢氧化钠浸煮法可以有效的浸出杂质, 将金分离出来。此方法工艺简单、易操作, 生产周期短, 生成的废气易处理, 不会造成环境污染。但由于不同企业氰化浸出方法不同, 应按照具体情况选择合适的废液处理方法。
对氰化废水的处理除以上方法外还有过氧化氢法电解法等其他方法, 其主要反应机理和优缺点见表1。
3 结论
我国对氰化废水的处理方法较多, 不同方法各具特点, 可根据液体的性质来选择相应的处理方法。氯碱法、酸化法、二氧化硫法等方法在我国已得到了广泛应用, 处理后的液体氰化物含量可达到国家排放标准, 可回收部分氰化物和金属元素。有些方法虽未实现工业化, 但已通过了实验室实验阶段, 需进一步进行工业实践并完善。
摘要：介绍了氰化冶金废水的主要处理方法, 各种处理方法的优缺点以及适用范围。实际中, 可根据氰化废水的特点, 选择适合的处理方法。
关键词：氰化废水,物理法,化学法
参考文献
[1]吴先昌, 陈银霞.膜技术处理氰化废水的应用[J].中国环保产业, 2006 (5) :34-36.
[2]李雅丽, 曹会兰.综合治理金精矿氰化废水的途径[J].陕西环境, 2003 (6) :14-16.
[3]梁帅表.离子交换树脂法从提金尾液中回收氰化物的研究, 2006 (2) .
[4]曹会兰, 张秀芹.有极高分子螯合剂在氰化废水治理中的应用研究, 2010 (5) :785-786.
[5]刘全宝, 于辉芝.从湿法冶炼废水中回收金黄金, 2002 (10) :43-44.
冶炼废水 篇2
摘要：根据铅锌冶炼行业的`特点以及污染物排放情况,在清洁生产审核的基础上,对韶关冶炼厂冶炼废水进行了综合调控和深度处理,完成了雨水收集、清浊分流、生产污水分质处理回用、废水膜法深度处理回用等一系列工程,厂区废水基本实现“零排放”,效益显著.作 者：易坚 吴建强 吴平 YI Jian WU Jian-qiang WU Ping 作者单位：易坚,YI Jian(深圳市中金岭南有色金属股份有限公司,广东深圳,518040)
吴建强,吴平,WU Jian-qiang,WU Ping(韶关冶炼厂,广东韶关,512024)
对于有色金属冶炼废水的处理 篇3
有色金属冶炼属于典型的高污染行业, 其中最为突出的就是冶炼废水的重金属污染, 污染事故在近年频频发生, 国家为此出台一系列治理政策以及规划, 根据有色金属冶炼废水水质特点来寻求经济合理、技术成熟的治理方法具有重要意义, 本文结合各方面要素特点, 采用石灰中和沉淀法来对有色金属冶炼废水的处理进行设计。
2 设计背景
某国有企业冶炼厂的所排废水为有色金属的冶炼废水和由厂区生活废水和冷却水构成的一般废水, 冶炼废水主要含有Cu、SS、As、Zn等成分, 废水处理流程如下:首先用低p H值铁砷氧化共沉法来处理含As的硫酸废水, 然后将处理后的废水与锌冶炼废水汇集, 通过絮凝、沉淀、压滤等工序处理后与一般废水融汇, 然后再对融汇后的水进行二次处理直至清澈, 用水泵将肉眼可见清澈的废水打到高于所有设施的蓄水池, 通过重力作用来实现对水的循环利用, 然而该企业对废水处理的实际操作中还存在诸多不足, 本文针对废水处理工艺进行改良, 寻求最佳处理方法。
3 工艺、设施
3.1 废水处理流程
先将硫酸净化废水与锌冶炼废水进行充分混合, 然后将混合后废水通过格栅以除去水中较大的颗粒, 再经过调节池对去除大颗粒的废水进行调节, 往中和反应槽中加入石灰乳, 使废水流入加入了石灰乳的中和反应槽中对废水中的硫酸进行中和, 并调节废水的p H指, 在一定的p H条件下废水中的重金属离子与石灰乳发生沉淀反应, 使废水呈悬浊液状态, 再让其流入絮凝反应槽中, 在絮凝反应槽中加入絮凝剂与悬浊颗粒进行聚沉, 最后流入沉淀池中对聚沉后的废水实现固液分离, 将分离后得到的上清液输送到冶炼厂废水处理站, 对中和反应槽、絮凝反应槽和沉淀池生成的沉淀进行浓缩、脱水、干化, 然后返回生产流程。
3.2 废水处理设施
3.2.1 格栅间。
格栅间作为废水处理设施的第一项设施, 主要由进水井和过水渠组成, 格栅前段进水渠接污水收集管道, 后端连接调节池, 格栅总长度为3.8m, 宽度1.2m, 后槽总高度为0.85m, 主要设备包括2台型号为GH-800, 电功率0.75k W的格栅除污机, 进水渠格栅预留槽和格栅二者缝隙控制在2cm, 过栅流速<1m/s。
3.2.2调节池。
调节池为半地下式, 钢筋混凝土结构, 预制桩基础, 采用环氧树脂进行防腐处理, 最大规格为12.2m×12.2m×3m, 几何容积450m, 并设有i=0.01的坡度, 最大有效深度为2.4m, 总深度根据厂区接入的集水池的标高确定, 主要设备:自动搅拌潜污泵, 2台, 一台使用一台备用, 安装在调节池集水坑内。
3.2.3 中和反应系统。
中和反应系统由一座消解槽、两座溶液槽和一座混合池构成, 三种槽均为地面式构造, 预制桩基础, 钢筋混凝土结构, 消解槽规格为3.2m×3.3m×3.7m, 几何容积37.88m, 溶解池规格为3.6m×3.6m×4.4m, 几何容积57.02m, 混合池规格为7.8m×7.8m×4.1m, 几何容积250m, 其内部均由环氧树脂进行防腐处理。
由于中和反应所用药剂存在一定杂质以及反应不充分等因素, 实际上消耗的药剂量为391.56kg/h, 消耗的药剂量要多余预期值。
3.2.4 絮凝池反应槽。
絮凝池是为了对废水中的沉淀进行聚沉的设施, 它采用钢筋混凝土的结构, 采用预制桩基础, 并且需要对其进行防水处理, 絮凝池的每个池子的设计流量Q=250m/h, 每个絮凝池分为三格, 每格规格2.4m×2.4m×4.8m, 几何容积83m, 每一格设置一台搅拌设备, 上下交错布置在分格隔墙的过水孔道。
3.2.5 沉淀池。
沉淀池为半地下式, 采用斜板沉淀池, 设计两座, 另一座备用, 池长8.6m, 宽5.9m, 预制桩基础, 钢筋混凝土结构, 池内部作防水处理, 最低端深6.88m, 总深度根据厂区接入的集水池的标高确定, 由蜂窝形塑料构成斜板, 沉淀池进口采用穿孔墙配水, 其进水流速为0.1m/s, 沉淀池采用淹没孔集水槽集水系统, 是由中距为1.1m的8个集水槽构成, 由穿孔排泥来构成排泥系统, 共8个槽, 槽高80cm, V形槽边与地面呈45夹角, 在排泥管上装快开闸门。
3.2.6 污泥浓缩及脱水系统。
污泥浓缩及脱水系统包括污泥浓缩池和污泥脱水间, 污泥浓缩池为半地下式结构, 泥斗深4.6m, 半径为7.6m, 主要设备是由驱动设施、传感器和刮板等部件构成的悬挂式中心驱动刮泥机, 悬挂式中心驱动结构减速比大, 运行稳定。
污泥脱水间还要有三台滚压式压滤机, 其中两台正常使用, 一台备用。
3.3 主要设施高程
在本次设计中, 整个污水处理系统只采用了一次提升, 即在经过格栅处理后用水泵打入调节池, 然后再重力作用下依次流入中和反应槽、絮凝池和沉淀池中, 有效减少了资源的利用, 更加符合环保要求, 据实地考证得知, 污水处理厂规划路面的标高为47m, 根据实际情况设计出水口高程为47.5m, 出水管口采用0.5米跌水。
4 达到的效果
4.1 废水处理的效果
废水经此处理系统处理后, 能够去除大多数的悬浮物及重金属离子, 去除率最高可达99.87%, 出水口出水水质符合《国家污水综合排放标准》第一、二类污染物最高允许排放浓度一级标准。
4.2 经济效益
对该处理系统每年的经济效益分析如下:电费32.92万元, 水费5.57万元, 药剂费257.52万元, 泥饼运输费1.482万元, 维修费47万元, 人工费35万元, 管理费6.4万元, 年费用合计为397.69万元。设计处理水量为10000m/d, 预计每1m的处理费用为0.984元。
4.3 建议
各项指标所得数据均验证了本系统已经达到工业生产水平, 但是伴随着节能、环保标准的逐渐提高, 为今后研发和设计提供几点可以改进的地方:液气比具有下降的空间、文丘里结构的装置具有减少阻力、降低能耗的探索空间、装置潜在的堵灰问题有待于更深入的工业试验验证。
5 结语
通过上述设计方案的分析, 该项目符合国家行业要求及政策, 流程设计简单, 操作方便, 工艺技术成熟, 自动化程度和适用性高, 且工艺投资和运行费用较低, 收益较为明显, 经过此设计处理后的废水水中的悬浮物和重金属去除率较高, 水质达到排放标准, 已达到工业生产水平, 且对我国环境保护起着重要的积极作用。
摘要：有色金属冶炼废水中含有大量的重金属, 对环境造成严重的污染, 本文通过石灰中和沉淀法来搭建污水处理系统进行有色金属冶炼废水的处理, 该系统简单、经济、环保, 出水符合排放标准, 不仅能够减少消除有色金属污染的危害, 而且有利于提高经济效益, 保证有色金属行业可持续发展。
关键词：有色金属,冶炼废水,处理研究
参考文献
[1]杨晓松, 邵立南.有色金属矿山酸性废水处理技术发展趋势[J].有色金属, 2011 (01) .
[2]于阳.有色金属冶炼企业高砷废水处理工艺[J].铜业工程, 2011 (02) .
冶炼废水 篇4
广西某黄金冶炼厂酸性废水原采用石灰铁盐沉淀法处理后回用于生产,处理效果最好时可达到GB8978-1996《污水综合排放标准》一级标准,但由于水质复杂、进水波动较大,废水处理系统很难保持稳定高效率运行,而且根据当地重金属污染防治规划,建议涉重企业将生产废水处理标准提高到砷执行GB3838-2002《地表水环境质量标准》III类标准,铊执行GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》后回用或外排,以降低环境风险影响。
铊在自然界水体中常以一价及其化合物的形式稳定存在,很难自然沉降。目前,国内外针对含铊废水的处理方法尚不多见。美国环保署推荐采用活性氧化铝净化法和离子交换法吸附法处理含铊废水,但处理成本高[1];饱和Na Cl溶液可促使废水中的Tl(I)以Tl Cl形式有效沉淀,但该方法会增加废水的盐度,影响回用效果[2]。吸附分离法对废水中铊离子的去除效果明显,如利用各种环保型吸附材料、环境矿物材料或生物吸附剂进行废水中Tl的吸附分离,但该方法介质条件、操作过程复杂,暂时难以推广应用于实际工业生产过程[3,4]。含砷废水的处理方法较多,国内常用的有离子交换法、膜分离法、吸附法、生物法、硫化法、石灰-铁盐法、铁氧体沉淀法和混凝沉淀法等[5]。
考虑到在较强的氧化环境中,Tl+能够氧化成Tl3+形成Tl(OH)3的沉淀,从而降低废水中Tl的含量[6,7];而且废水中As3+的毒性远大于As5+,铁盐混凝剂对As5+的去除效果也比As3+好[8,9,10]。因此,笔者拟采用氧化-二段混凝沉淀-絮凝处理法对高浓度含砷、铊废水进行试验研究,在保证处理效果的前提下,为企业寻求一套操作简单、运行稳定、费用较低的处理工艺。
1 材料与方法
1.1 试验原水
试验原水样品取自广西某黄金冶炼厂酸性废水处理系统进水口,经检测,其中主要污染物是As、Tl,超标倍数分别为5 960倍和90倍,水质分析结果见表1。
1.2 试验试剂
试验使用的氧化剂为30%H2O2,混凝剂为七水硫酸亚铁(分析纯),助凝剂为氯化铁(分析纯),絮凝剂和沉淀剂分别为PAM(工业级)和氢氧化钙(分析纯)。
1.3 试验方法
第一段处理:取400 m L原水样,首先加入一定量的氧化剂,充分搅拌后加入混凝剂,反应5 min;再加入10%的氢氧化钙浊液,搅拌2 min,调节p H值至6~7;最后加入5 m L0.1%絮凝剂,静置10 min后过滤并送检。
第二段处理:取第一段处理后的滤液320 m L,加入0.8 m L0.5 g/L助凝剂,反应5 min;再加入10%的氢氧化钙浊液,调节p H至7充分搅拌;最后加入1 m L 0.1%絮凝剂,静置10 min后过滤并送检。
1.4 检测方法
试验结果检测由具备专业分析测试资质的单位完成,其中砷浓度按照SL327.1-2005规定的原子荧光光度法、铊浓度按照GB/5750.6-2006生活饮用水标准检验方法进行。
2 结果与分析
2.1 氧化剂氧化条件试验
按照第一段处理的试验方法,分别往5组400 m L原水样中加入0 m L,0.5 m L,1.0 m L,2.0 m L,3.0 m L的30%H2O2溶液;氧化后加入1.8 g Fe SO4·7H2O充分搅拌,反应5 min后加入10%的Ca(OH)2,调节溶液的p H至6~7;最后加入5 m L 0.1%PAM,静置10 min后取上清液测定砷、铊含量。由表2可知,随着H2O2投加量的增加,溶液中的砷、铊离子含量依次降低,去除率逐渐增大。当H2O2投加量为2 m L时,处理效果最佳,砷、铊的去除率分别达到99.97%、98.56%,但砷浓度仍超标1.58倍、铊浓度超标1.3倍,还需要进一步处理。
2.2 混凝剂投加量试验
按照第一段处理的试验方法,取4组400 m L原水样各加入2.0 m L 30%H2O2溶液,氧化后分别加入0.9 g,1.8 g,2.7 g,3.6 g Fe SO4·7H2O充分搅拌,反应5 min后加入10%的Ca(OH)2,调节溶液的p H至6~7;最后加入5 m L 0.1%PAM,静置10 min后取上清液测定砷、铊含量。由表3可知,随着Fe SO4·7H2O投加量的增加,砷、铊去除效果趋于稳定。当Fe SO4·7H2O投加量为1.8 g时,处理效果最佳,砷、铊的去除率分别达到99.98%、98.78%,但砷浓度仍超标1.23倍、铊浓度超标1.1倍,还需要进一步处理。
2.3 p H值对处理效果影响试验
按照第一段处理的试验方法,取5组400 m L原水样各加入2.0 m L 30%H2O2溶液,氧化后各加入1.8 g Fe SO4·7H2O充分搅拌,反应5 min后加入10%的Ca(OH)2,调节溶液的p H分别为5~6、6~7、7~8、8~9、9~10;最后加入5 m L0.1%PAM,静置10 min后取上清液测定砷、铊含量。由表4可知,当p H值为6~7时,处理效果最佳,砷、铊的去除率分别达到99.97%、98.33%,但砷浓度仍超标1.68倍、铊浓度超标1.5倍,还需要进一步处理。
从上述试验结果得到,第一段氧化-混凝沉淀-絮凝处理工艺的最优条件为:氧化剂30%H2O21.5 g/L,混凝剂Fe SO4·7H2O 4.5 g/L,p H为6~7,砷、铊的去除率稳定在99.90%、98.50%以上,但砷浓度仍超过GB3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类标准,铊浓度超过GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》,还需要进一步处理。
2.4 综合条件试验
为保证出水效果,进行氧化-混凝沉淀-絮凝工艺和混凝沉淀-絮凝工艺二段综合试验,其中第一段处理工艺在上述最佳工艺参数条件下,在氧化后的溶液中增加投入2.0 m L 0.5 g/L助凝剂Fe Cl3,反应5 min,进行3组平行试验,结果见表5。
由表5可知,试验结果重复性较好,该厂黄金冶炼酸性废水采用氧化-二段混凝沉淀-絮凝处理后,砷浓度为0.013 2 mg/L,满足GB3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类标准,铊浓度为0.000 021 mg/L,满足GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》。
2.5 成本分析
综合上述试验结果选择最优条件:第一段处理所需30%H2O21.5 g/L,混凝剂Fe SO4·7H2O 4.5 g/L,助凝剂Fe Cl32.5 mg/L,絮凝剂PAM 12.5 mg/L,沉淀剂Ca(OH)22.5 g/L,p H为6~7;第二段处理所需助凝剂Fe Cl31.25 mg/L,絮凝剂PAM 3.125 mg/L,沉淀剂Ca(OH)20.625 g/L,p H为7。处理一吨高浓度含砷、铊黄金冶炼酸性废水所需的药剂成本见表6。
3 结论
(1)黄金冶炼酸性废水经氧化-二段混凝沉淀-絮凝处理后,废水中砷浓度可达到GB3838-2002《地表水环境质量标准》III类标准,铊浓度可达到GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》,可回用或外排。出水标准提高,既可以减少污染物的排放总量,减少生物的累积量,降低重金属的毒害作用,更利于生态环境的保护。
(2)最佳工艺参数为:30%H2O21.5 g/L、Fe SO4·7H2O4.5 g/L、Fe Cl33.75 mg/L、PAM 15.625 mg/L,p H=6~7。
(3)本次试验提供的处理工艺流程简单可行,工艺合理,易于实施;采用的药剂来源广,价格低,每吨废水的治理费用为3.36元,具有推广应用价值。
摘要：对高浓度含砷、铊的黄金冶炼酸性废水进行了氧化-二段混凝沉淀-絮凝处理研究,考察了氧化剂、混凝剂用量和pH值对去除效果的影响。最佳工艺参数为:30%H2O21.5 g/L、FeSO4·7H2O 4.5 g/L、FeCl33.75 mg/L、PAM 15.625 mg/L,pH=6~7。在最佳工艺条件下,砷浓度从298 mg/L降至0.013 2 mg/L,铊浓度从9μg/L降至0.021 9μg/L。处理后废水中砷浓度可达到GB3838-2002《地表水环境质量标准》III类标准,铊浓度可达到GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》。
冶炼废水 篇5
河南某黄金冶炼厂采用“金精矿焙烧-酸浸-氰化”工艺生产黄金和阴极铜,每天需开路处理含氰废水达60 m3。笔者在分析了国内外含氰废水处理方法和工艺的基础上,针对该厂废水氰化物浓度高、金精矿焙烧过程中有SO2废气需要排放的特点,提出了“酸化法+SO2-空气法”回收处理含氰废水的工艺,并进行了试验研究和工业应用实践。生产实践表明:采用“酸化法+SO2-空气法”组合工艺处理含氰废水既可实现资源化回收,又能实现无害化处理,具有良好的经济效益和环境效益。
1 实验
1.1 材料、试剂和仪器
(1)试验水样
含氰废水取自河南某黄金冶炼厂,废水水质分析结果见表1。
(2)试验试剂与设备
硫酸(工业级,含量≥98%);氢氧化钠(工业级,含量≥96%);五水硫酸铜(工业级,含量≥96%);聚丙烯酰胺(工业级,阴离子型,分子量>1200万);电石渣(湿渣,含水率约40%,干渣Ca O含量约70%);SO2废气(浓度<300 mg/m3)。
p H-HJ90B酸度计,北京海淀航天计算机公司;JJ3000电子天平,常州市双杰测试仪器厂;酸化法回收氰试验装置,自制;SO2-空气法除氰试验装置,自制。
(mg·L-1)
1.2 实验方法
1.2.1 实验原理
(1)酸化法回收氰机理
采用酸化法处理含氰废水,废水中的络合氰化物将形成Cu CN、Cu SCN、Zn2Fe(CN)6等难溶沉淀物而被去除,同时生成氰化氢,化学反应如下[4]:
(2)SO2-空气法除氰机理
SO2-空气法处理含氰废水,主要是在一定p H值范围内,在铜的催化作用下,利用SO2和空气的协同作用氧化废水中的氰化物,使氰化物氧化无毒的物质,化学反应如下[5]:
Fe(CN)64-按下式以不溶的重金属沉淀物形式除去,其它解离出来的金属离子以氢氧化物形式沉淀:
1.2.2 实验流程
“酸化法+SO2-空气法”组合工艺回收处理含氰废水工艺流程见图1。
1.2.3 实验方法
(1)酸化法回收氰试验方法:在酸化法回收氰试验装置内加热、酸化含氰废水,并用空气吹脱酸化液,取吹脱后液测定废水中的TCN、Cu、Zn、Fe。吹脱气液比通过调节酸化液流量来控制。
(2)SO2-空气法除氰试验方法:向SO2-空气法除氰试验装置内泵入500 L的酸化吹脱滤液,分别用电石渣、Cu SO4·5H2O调节滤液p H值和Cu2+浓度,在通入空气和SO2的条件下进行氧化除氰,根据试验设定时间取氧化滤液测定废水中的TCN、Cu、Zn、Fe。
1.2.4 分析方法
废水p H的测定采用北京海淀航天计算机公司p H-HJ90B酸度计测定。按照GB/T7486-87《水质氰化物的测定》测定溶液中的CNT质量浓度。按照GB/T7475-1987《水质铜、锌、铅、镉的测定原子吸收分光光度法》测定溶液中的Cu、Zn质量浓度。按照HJ/T 345-2007《水质铁的测定邻菲啰啉分光光度法(试行)》测定溶液中的Fe质量浓度。
1.3 结果与讨论
(1)酸化p H值对金属离子、总氰去除率的影响
在吹脱温度33℃、气液比500∶1,含氰废水流量0.7 m3/h的条件下,研究酸化p H值对金属离子、总氰去除率的影响,试验结果见图2。
从图2可以看出,酸化p H值<2.5时,铜和总氰的去除率在96%以上,且铜和总氰的去除率并不随p H值降低而明显升高。这是因为Zn(CN)42-起始解离p H值约4.5,而Cu(CN)2-约为2.5,Fe(CN)64-在常温下即使p H值小于1时也不解离[6]。因此,为了确保Cu(CN)2-能够完全解离,酸化p H值≤2.5为宜。
(2)吹脱温度对总氰去除率的影响
在酸化p H值<2.5、气液比500∶1,含氰废水流量0.7 m3/h的条件下,研究吹脱温度对总氰去除率的影响,试验结果见图3。
从图3可以看出,总氰去除率基本随着吹脱温度的升高而增加,但当吹脱温度>30℃时,总氰去除率随吹脱温度的增加变化很小。其原因是HCN沸点仅为25.6℃[7],过度增加吹脱温度并不能有效提高总氰去除率。为了降低后续SO2-空气法除氰的难度,吹脱温度≥30℃为宜。
(3)吹脱气液比对总氰去除率的影响
在酸化p H值<2.5、吹脱温度30~32℃的条件下,研究吹脱气液比对总氰去除率的影响,试验结果见图4。
从图4可以看出,吹脱气液比≤400∶1时,总氰去除率随着气液比的增大而增加;气液比400∶1时,总氰去除率达95%以上,吹脱后液中总氰浓度小于100 mg/L,此时再进一步提高气液比,总氰去除率并不随着气液比的增加而明显提高。因此,过分提高气液比并不合适。为了提高含氰废水的处理量和降低处理成本,气液比控制在400∶1为宜。
(4)铜离子初始浓度对总氰去除率的影响
在废水初始p H值8.50、空气流量15 L/min和SO2流量30 m3/min的条件下,研究铜离子初始浓度对总氰去除率的影响,试验结果见图5。
从图5可以看出,除氰速度和除氰效果都随着废水中铜离子初始浓度的增加而提高,其原因可能是添加铜离子作催化剂,可以降低反应活化能,有利于氧化反应的进行[8]。当废水中铜离子初始浓度≥75 mg/L,反应60 min时总氰去除率在99.5%以上,出水总氰小于0.5 mg/L。因此,废水中铜离子初始浓度应不低于75 mg/L。
(5)废水初始p H值对总氰去除率的影响
在铜离子初始浓度75 mg/L、空气流量15 L/min和SO2流量30 m3/min的条件下,研究废水初始p H值对总氰去除率的影响,试验结果见图6。
从图6可以看出,在试验考察的p H值范围内,总氰的去除率并不随废水初始p H值变化而发生明显变化。但为了减少有毒气体HCN从废水中逸出[9],并使废水中的重金属离子能形成氢氧化物沉淀而得到去除,废水初始p H值控制在8~9之间为宜。
(6)SO2流量对总氰去除率的影响
在废水初始p H值8.50、铜离子初始浓度75 mg/L和空气流量15 L/min的条件下,研究SO2流量对总氰去除率的影响,试验结果见图7。
从图7可知,总氰的去除率随着SO2流量的增加而增加;当SO2流量为30 m3/min时,总氰去除率在99.5%以上,此时出水总氰小于0.5 mg/L。由计算可知,SO2实际用量远大于理论用量,其原因可能是:SO2水合、解离的SO32-与氧反应生成活性氧[O],这种活性氧具有较强的氧化能力,但有效时间很短,生成的活性氧在有效时间内未与CN-相遇,却与SO32-反应生成SO42-,白白浪费了[8]。因此,SO2流量应不低于30 m3/min。
(7)空气流量对总氰去除率的影响
在废水初始p H值8.50、铜离子初始浓度75 mg/L和SO2流量30 m3/min的条件下,研究空气流量对总氰去除率的影响,试验结果见图8。
从图8可知,总氰的去除率随着空气流量的增加而增加;当空气流量为15 L/min时,总氰去除率在99.5%以上,此时出水总氰小于0.5 mg/L。因此,空气流量15 L/min为宜。
(8)综合条件试验
在上述最佳工艺参数(即酸化法回收含氰废水工艺参数为酸化p H值≤2.5、吹脱温度30℃、吹脱气液比400∶1;SO2-空气法除氰工艺参数为铜离子初始浓度75 mg/L、废水初始p H值8~9、SO2流量30 m3/min和空气流量15 L/min。)条件下,进行了3组平行试验。结果见表4。
从表4可以看出,试验结果重复性较好;酸化法对Cu、Zn、Fe、TCN具有较高的去除率(即Cu、Zn、TCN的回收率较高),酸化吹脱后液再经SO2-空气法处理,处理后废水中Cu、Zn、TCN分别为0.32 mg/L、0.40 mg/L、0.34 mg/L。
2 工业应用部分
2.1 工艺参数
根据实验室研究结果及国内同类企业的生产工艺[11],该黄金冶炼厂设计采用“酸化法+SO2-空气法”组合工艺回收处理含氰废水,其工艺参数见表5。
2.2 工业运行情况
该工程于2011年投入运行,多年的生产实践表明:该工艺可操作性强、运行管理方便、处理效果好,既可实现含氰废水中氰、铜的资源化回收,又能实现外排废水中氰化物、铜、锌的达标处理,处理后废水中Cu、Zn、TCN均达到《GB8978-1996污水综合排放标准》一级排放标准,具有良好的经济效益和环境效益。2015年6月的生产数据见图9、图10所示。
3 经济效益分析
本工程日处理含氰废水60 m3,工程总投资为150万元,日常运行费用主要包括动力费、药剂费和人工费。工程运行每日耗电1440 k Wh,电费单价按0.50元/k Wh计,动力费为12元/m3。所消耗的药剂主要有氢氧化钠、电石渣和硫酸铜,消耗量分别按2.8 kg/m3、25 kg/m3、340 g/m3计,每吨药剂分别按2500元、90元、10000元计,药剂费用约为12.65元/m3。人均年工资按6万元计,操作管理人员共3人,人工费为9.09元/m3。含氰废水处理的运行费用约为33.74元/m3。然而,本工程能够回收含氰废水中氰和铜,氰和铜的回收率分别为80%、95%。若含氰废水中总氰、铜分别按1800 mg/L、360 mg/L计,氰化钠、铜渣的价格分别按20000元/吨、8000元/吨计,氰化钠和铜的回收效益约为57元/m3。因此,利用本工程处理含氰废水可产生的经济效益约为23.26元/m3。
4 结论
(1)酸化法回收含氰废水工艺参数为酸化p H值≤2.5、吹脱温度30℃、吹脱气液比400∶1;SO2-空气法除氰工艺参数为铜离子初始浓度75 mg/L、废水初始p H值8~9、SO2流量30m3/min和空气流量15 L/min。酸化法对废水中Cu、Zn、Fe、TCN的去除率分别为99.8%、99.6%、97.8%、95.4%;酸化吹脱后液再经SO2-空气法处理,处理后废水中Cu、Zn、TCN分别为0.32 mg/L、0.40 mg/L、0.34 mg/L。
(2)生产实践表明:“酸化法+SO2-空气法”组合工艺回收处理含氰废水,处理后废水中Cu、Zn、TCN均达到《GB8978-1996污水综合排放标准》一级排放标准,该工艺具有工艺可操作性强、运行管理方便、处理效果好等特点,又能实现含氰废水资源化回收和无害化处理,具有良好的经济效益和环境效益。
摘要：研究了“酸化法+SO2-空气法”处理黄金冶炼厂含氰废水工艺,小试研究结果表明:在酸化p H值2.5、吹脱温度30℃、吹脱气液比400∶1的条件下进行酸化、吹脱,Cu、Zn、Fe、TCN的去除率分别为99.8%、99.6%、97.8%、95.4%;吹脱后液再经SO2-空气法处理,出水Cu 0.32 mg/L、Zn 0.40 mg/L、TCN 0.34 mg/L;生产结果表明:“酸化法+SO2-空气法”处理含氰废水既可实现氰化物、铜的资源化回收,又能实现氰化物、重金属离子的无害化处理,最终出水Cu、Zn、TCN符合《GB8978-1996污水综合排放标准》一级排放标准,具有良好的经济效益和环境效益。
关键词：含氰废水,酸化法,SO2-空气法
参考文献
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