介紹

在黃金礦山生產(chǎn)過程中，經(jīng)常采用氰化浸出工藝獲取黃金，產(chǎn)生大量含氰廢水。一般含氰廢水往往含有高濃度的CN-，CN-濃度可達(dá)150 ~ 250 mg/L，氰化物是一種劇毒物質(zhì)，對(duì)動(dòng)植物和人體健康危害嚴(yán)重。因此，黃金礦山含氰廢水的處理和安全問題引起了眾多研究者的關(guān)注。含氰廢水的處理原理是破壞廢水中有毒的氰基(CN-)并將其轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)。含氰廢水的處理方法包括堿氯化法、光電催化法、吸附法和生物法。其中堿氯化法操作簡(jiǎn)單，見效快，在實(shí)際工程中應(yīng)用廣泛。堿性氯化法利用兩段反應(yīng)降解氰化物。第一階段是氰化物在強(qiáng)堿下氧化成氰酸鹽，第二階段是生成的氰酸鹽在近中性條件下進(jìn)一步氧化成CO2和N2。

以某金礦含氰廢水處理工程為例，研究了堿氯化法對(duì)實(shí)際含氰廢水的處理效果，探索了實(shí)際加藥量與理論計(jì)算的關(guān)系，以及處理過程中余氯濃度與氰化物濃度的關(guān)系。經(jīng)過28天的間歇處理，廢水的氰化物濃度達(dá)到了《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978—1996)的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。該工程案例可為其他類似含氰廢水處理工程提供參考。

一、項(xiàng)目概況

含氰廢水處理工程位于甘肅省的一個(gè)戈壁沙漠礦區(qū)。礦區(qū)位置偏遠(yuǎn)，植被稀疏，生態(tài)環(huán)境脆弱，基礎(chǔ)設(shè)施較差。據(jù)估算，礦區(qū)含氰廢水總量約為1250m3。根據(jù)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978—1996)的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，本項(xiàng)目的目標(biāo)是將礦山含氰廢水的總氰化物濃度降至0.5mg/L以下，處理后的原廢水水質(zhì)可達(dá)標(biāo)。原廢水和處理水質(zhì)量的測(cè)試結(jié)果如表1所示。

二。廢水處理工藝的原理、流程及主要設(shè)備參數(shù)

2.1廢水處理工藝的原理和流程

本項(xiàng)目處理的含氰廢水濃度高。綜合考慮項(xiàng)目所在地、交通條件、基礎(chǔ)設(shè)施、環(huán)境敏感特性和時(shí)間成本，最終處理方法為堿性氯化法。堿性氯化法是國(guó)內(nèi)外廣泛采用的處理含氰廢水的方法，處理效果好，工藝流程簡(jiǎn)單。其基本原理是使用氯基氧化物，如次氯酸鈉、液氯、漂白粉等。在堿性條件下，將劇毒的氰化物轉(zhuǎn)化為低毒的氰酸鹽，再氧化成無毒的CO2和N2。本項(xiàng)目選用的氧化物為二氯異氰尿酸鈉(通用名:優(yōu)氯凈，化學(xué)式:C3O3N3Cl2Na，有效氯含量50%)，是一種新型高效殺菌劑，能在水中產(chǎn)生次氯酸。

堿性氯化法處理含氰廢水的工藝分為兩步。

第一步，氰根離子(CN-)與次氯酸根離子(ClO-)反應(yīng)生成氯化氰(式(1))，然后氯化氰在堿性條件下水解成氰酸根離子(式(2))。最終的反應(yīng)式如式(3)所示。在這個(gè)過程中，如果含氰廢水的pH值較低，在反應(yīng)中很容易產(chǎn)生有毒的氯化氫氣體。因此，在處理含氰廢水之前，應(yīng)調(diào)節(jié)廢水的pH值(通?！?0)。

第二步，氰酸根離子被氧化成CO2和N2。這個(gè)過程的反應(yīng)條件和第一步不同，如果pH≥10，反應(yīng)過程會(huì)延長(zhǎng)。一般這一步的pH值要控制在8.0左右，主要反應(yīng)式如式(4)所示。第二次反應(yīng)后，第一次反應(yīng)生成的氰酸根離子被氧化成CO2和N2，最終氰化物從污水中去除。

處理后的污水一部分會(huì)現(xiàn)場(chǎng)噴淋抑塵，剩下的會(huì)在自然溫度和壓力下排放凈化。氰化物的自然降解過程包括揮發(fā)、自分解、氧化、光化學(xué)降解、生物降解、沉淀和吸附等。它是物理化學(xué)、光化學(xué)和生物化學(xué)復(fù)雜綜合作用的結(jié)果。

含氰廢水處理工藝流程如圖1所示。

考慮到處理場(chǎng)地位置偏遠(yuǎn)，施工不便，處理設(shè)備以溶解池為主，輔以機(jī)械攪拌系統(tǒng)和廢水提升設(shè)備。廢水通過消防水龍帶提升到溶藥罐，然后放入藥物，充分混合，然后返回礦井，形成水循環(huán)，直到加藥。在實(shí)踐中，將廢水的pH調(diào)節(jié)至約11，然后加入二氯異氰尿酸鈉進(jìn)行反應(yīng)。

2.2主要設(shè)備參數(shù)

1) 2套1)PE溶解罐，容積為5m3，尺寸約為1760I2250mm。

2)兩臺(tái)污水提升泵(一用一備)，流量Q=9m3/h，揚(yáng)程H=50m，功率n = 4.0kW

3)兩臺(tái)攪拌器，材質(zhì)為304不銹鋼，軸長(zhǎng)2000mm，葉輪直徑1500mm，雙層雙葉片。

4)兩臺(tái)功率為7kW的發(fā)電機(jī)(一用一備)。

三。檢測(cè)方法

常見的氰化物濃度檢測(cè)方法有硝酸銀滴定法和異煙酸-吡唑啉酮分光光度法。硝酸銀滴定法的檢出限為0.25mg/L，下限為0.25mg/L，上限為100mg/L，異煙酸-吡唑啉酮分光光度法的檢出限、下限和上限分別為0.004mg/L、0.016mg/L和0.25mg/L。本實(shí)驗(yàn)采用硝酸銀滴定法檢測(cè)高濃度含氰廢水。使用便攜式酸度計(jì)(上海精密儀器有限公司，型號(hào)DZS-708A)檢測(cè)pH值..用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OES，Perkin Elmer Company，USA，型號(hào):PEOptima7000DV)檢測(cè)元素濃度。余氯檢測(cè)采用便攜式余氯分析儀(美國(guó)Hash公司，型號(hào)PCII58700-00)。

四。項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)結(jié)果

4.1氰化物處理效果

項(xiàng)目運(yùn)行期間，廢水中氰化物濃度的變化如圖2所示。

從圖2可以看出，第一次投加二氯異氰尿酸鈉后，廢水中氰化物濃度迅速下降，之后逐漸減緩。這種現(xiàn)象發(fā)生在相同的劑量下，因?yàn)槭?3)所示的反應(yīng)速率隨著廢水中CN-濃度的降低而減慢。經(jīng)過28天的間歇處理，廢水中氰化物的濃度從88.97mg/L降至0.37mg/L，總?cè)コ蔬_(dá)到99.6%?？梢钥闯觯瑝A氯化法成功實(shí)現(xiàn)了1250m3含氰廢水的無害化處理，整個(gè)工程操作簡(jiǎn)單，耗時(shí)少。

4.2二氯異氰尿酸鈉理論劑量與實(shí)際劑量的比較

4.2.1二氯異氰尿酸鈉的理論劑量

反應(yīng)式(5)可以從反應(yīng)方程式(3)和(4)獲得。

根據(jù)計(jì)算，二氯異氰尿酸鈉的有效成分為50%，處理1g氰化物需要10g二氯異氰尿酸鈉。

從圖3可以看出，二氯異氰尿酸鈉在本項(xiàng)目中共投加了五次，投加量分別為1000kg、1000kg、1000kg和2000kg。隨著廢水中氰化物濃度的逐漸降低，二氯異氰尿酸鈉中實(shí)際用量與理論用量之比也成倍增加。二氯異氰尿酸鈉的實(shí)際用量大于理論用量。隨著氰化物濃度的降低，二氯異氰尿酸鈉中實(shí)際投加量與理論投加量的比值逐漸增大，從最初的1.58增大到34.32，表明廢水中氰化物濃度越低，只有投加量大于理論投加量才能達(dá)到更好的去除效果。

4.3余氯和氰化物濃度的關(guān)系

本項(xiàng)目在堿性條件下，利用二氯異氰尿酸鈉產(chǎn)生的次氯酸鹽(ClO-)氧化氰化物(CN-)，然后生成無毒無害的CO2和N2，去除污水中的氰化物。在這個(gè)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的Cl-，Cl-會(huì)與CN-結(jié)合生成CNCl。因此，Cl-的濃度在一定程度上與除氰效果有關(guān)。

從圖4可以看出，氰化物濃度在5.03~88.97mg/L時(shí)，廢水中余氯濃度在1.15~1.46mg/L范圍內(nèi)，平均值為1.31±0.14mg/L，變化趨勢(shì)不明顯。當(dāng)氰化物濃度下降到0.368毫克/升時(shí)，余氯濃度增加到3.92毫克/升，比以前增加了3倍。由此可見，在堿氯化處理含氰廢水的過程中，根據(jù)余氯濃度的突變，可以初步判斷廢水中氰化物的濃度已經(jīng)明顯下降。

動(dòng)詞 （verb的縮寫）結(jié)論

本工程采用堿氯化法處理甘肅某金礦遺留的1250m3含氰廢水。經(jīng)過28天的間歇處理，廢水中氰化物濃度由88.97mg/L降至0.368mg/L，去除率為99.6%，達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978—1996)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。處理后的廢水一部分用于礦區(qū)抑塵，其余排放處置。該項(xiàng)目的成功實(shí)施避免了礦區(qū)周圍土壤和地下水的氰化物污染，保護(hù)了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。

隨著廢水中氰化物濃度的降低，二氯異氰尿酸鈉的實(shí)際用量與理論計(jì)算的比值逐漸增大。在廢水處理過程中，余氯濃度的突然大幅上升對(duì)氰化物處理效果有一定的指示作用。(來源:蘭州交通大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院)

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標(biāo)簽:  含氰廢水堿性氯化法處理技術(shù)