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冶金高盐含氰废水的零排放处理

时间:2019年08月13日 所属分类:推荐论文 点击次数:

摘要:冶金废水中由于含有氰化物,且水中含盐量高,一直没有很好的处理方法.通过对不同技术进行研究对比,优化采用多种技术有机耦合来分步处理冶金高盐含氰废水,臭氧氧化去除废水中的氰化物和部分COD,加药使废水中的金属离子、钙镁硬度沉淀分离,再用DTRO

  摘要:冶金废水中由于含有氰化物,且水中含盐量高,一直没有很好的处理方法.通过对不同技术进行研究对比,优化采用多种技术有机耦合来分步处理冶金高盐含氰废水,臭氧氧化去除废水中的氰化物和部分COD,加药使废水中的金属离子、钙镁硬度沉淀分离,再用DTRO将废水浓缩减量,减量的废水二次臭氧氧化进一步去除废水中的氰化物,终端废水进MVR蒸发实现固液分离,DTRO透过液和MVR冷却水经进一步处理后返回工艺中回用,实现了废水的零排放.

  关键词:冶金废水;高盐含氰;零排放

污染防治技术

  目前,黄金生产企业大多采用氰化法提金工艺,氰化法提金工艺在氰化贫液、洗矿和尾矿浆会产生大量的含氰废水,其主要成分为CN-、SCN-、Cu(CN)42-、Fe(CN)42-、Ni(CN)42-、Zn(CN)42-等.同时由于提取过程中加入了大量的酸,中和后废水中的含盐量也很高.

  针对冶金废水高含盐、高COD和含氰的特点,处理工艺采用多种技术有机耦合,分步去除水中的胶体有机物、氰化物、金属离子、硬度和盐,最终达到固液分离,处理后的水返回生产工艺中回用,分离出来的盐进行固废处理.

  1工艺和设备

  1.1工艺优化

  冶金废水由于成分复杂,没有哪一种工艺能够低耗高效地直接解决高盐、COD、氰化物等问题,因此将各个分步处理工艺有机耦合来处理冶金废水是必由之路.通过对各个处理工艺进行优化,综合考虑处理效率和处理费用后,优选冶金废水处理工艺.冶金废水在调节池充分混匀后,进入臭氧发生装置,去除水中的氰化物和部分COD,除氰后的水一部分返回浮选工艺回用,另一部分深度处理.

  深度处理的废水先加碱去除水中的重金属离子,再进一步用纯碱来降低废水中的钙镁硬度,经絮凝沉淀后加酸调节pH至中性,再用蝶管式反渗透(DTRO)进行减量浓缩,DTRO的浓缩液再经臭氧处理除氰后采用蒸汽机械再压缩枝术(MVR)进行蒸发结晶,DTRO的淡液和MVR的冷凝水进反渗透装置进一步脱盐处理,反渗透的淡水返回工艺回用,浓水回原液调节池.

  1.2设备

  在上述工艺基础上,研制出一套冶金废水处理系统装置,该装置由各个分装置有机组合.

  1.2.1调节池

  调节池池容1000m3,来水400m3/d,停留时间50h,调节池为钢砼结构,内部防腐.用于调节来水水量和水质.1.2.2臭氧发生装置氰化物处理的方法很多[1-2],有碱氯法[3]、酸氯法[4]、因科法[5]、中和法[6]、臭氧法、电解法、离子交换法、活性炭催化氧化法[7]、生物法、加压水解法等.

  多种方法综合比较,优选臭氧作为除氰的主要方法.臭氧作为一种强氧化剂,用于含氰废水处理,不存在余氯问题,不引入其他化学药剂,所以处理后水质好、污泥量少、操作简单.以空气为原料,没有原料供应和运输问题.氰的臭氧氧化包括两个步骤:先迅速被氧化生成CNO-;然后被水解产生N2和CO32-.

  臭氧的氧化能力极强,电极电位为2.07mV,仅次于氟,可分解其他氧化剂不能分解的成分.臭氧氧化处理氰化物的化学反应机理如下:2CN-+O3→CNO-+O2在碱性条件下:2CNO-+·OH→CO32-+N2臭氧处理法消耗电能较大[8],因此为节约能源,除臭氧发生设备外,主要应考虑臭氧在废水中的分散度,延长气、液相的接触时间,即高效的气-液反应器.

  1.2.3加药装置

  废水中含盐量很高,不仅有重金属离子,而且硬度高,为使后续反渗透设备能够正常稳定地运行而不结垢,需先将废水中的重金属和硬度降低到一定浓度.投加的药剂有氢氧化钠、碳酸钠、聚合氯化铝(PAC)、聚丙烯酰胺(PAM)、盐酸等.金属离子在碱性条件下反应生成沉淀物析出:Cu2++OH→-Cu(OH)2↓Fe3++OH→-Fe(OH)3↓Mg2++OH→-Mg(OH)2↓Mn2++OH→-Mn(OH)2↓纯碱法降低钙硬度:Ca2++CO3→2-CaCO3↓投加PAC和PAM使水中的微小颗粒杂质形成大颗粒,加速沉降.加盐酸回调pH至6~7.

  1.2.4DTRO装置

  DTRO与普通反渗透相比具有以下特点:(1)通道宽,膜片间通道(导流盘)为6mm,而普通卷式反渗透膜流道仅为0.2mm;(2)流程短,液体在膜表面的流程仅为7cm,而普通卷式反渗透膜液体表面流程为100cm;(3)湍流运行,在高压作用下,进料液经过导流盘上的凸点后形成高速湍流,在湍流冲刷作用下,膜表面不易沉降污染物,而普通卷式反渗透膜容易在网状通道处形成静水区,污染物容易沉降,导致膜污染.基于以上结构特点,DTRO对预处理要求较低,出水受预处理影响小[9].DTRO通过对废水浓缩减量,可降低MVR装置的运行负荷.

  1.2.4MVR装置

  MVR又称热泵技术,是重新利用蒸发浓缩过程中产生的二次蒸汽的冷凝潜热,从而减少浓缩过程中对外界能源需求的一项先进的节能技术.MVR相比于多效蒸发,具有以下无可比拟的优点[10],因此得到了广泛的应用:(1)启动时无需消耗生蒸汽,或仅需少量生蒸汽以维持蒸汽温度,运行成本主要为压缩机的电耗,运行费用比其他蒸发器大幅下降;(2)结构简单,现多为单效蒸发,简化蒸汽管道系统;(3)公用工程配套少,二次蒸汽在蒸发器中冷凝成水,无需另设冷凝器,无需使用冷却循环水.

  2应用效果

  整套装置在山东招金金合科技有限公司进行了现场应用,来水为湿法氰化提金废水,水量400m3/h,其中300m3/h除氰后返回浮选车间回用,剩余100m3/h进一步深度处理,达到零排放.

  2.1臭氧除氰装置

  含氰废水氰化物质量浓度在60~250mg/L,加碱调节pH到10以上,经臭氧氧化后,氰化物质量浓度低于20mg/L.

  2.2加药沉降装置

  为防止DTRO膜结垢污堵,废水进入DTRO前需预先去除水中的重金属和降低硬度.经过实验,用氢氧化钠调节最佳pH在11时,对重金属离子有很好的去除率,当碳酸钠的投加量为质量分数0.05%~0.1%时,钙硬度有较好的去除效果,PAC的最佳投加量为10~20mg/L,PAM最佳投加量为3~5mg/L,沉降时间60~120min.

  2.3DTRO装置

  DTRO装置将废水浓缩减量,处理能力为100m3/d,运行压力10~12MPa,回收率50%,浓水含盐量10%~12%(质量分数),再进一步经臭氧氧化除氰,总氰降低到0.5mg/L以下,进MVR蒸发浓缩结晶.DTRO装置脱盐率大于97%,淡水电导率小于1500μS/cm,进入工艺用水反渗透处理装置处理回用.

  DTRO装置初始运行时产水电导率为1375μS/cm,产水量2.4m3/h,运行30d后产水电导率上升到1550μS/cm,产水量下降到1.8m3/h.分别用氢氧化钠和柠檬酸进行了清洗,清洗后系统产水量和产水水质得到了恢复.氢氧化钠的清洗效果优于柠檬酸的清洗效果,分析原因为,膜的污染主要是絮凝剂所致,因此对加药量进行了调整,调整后运行正常.

  2.4MVR装置

  MVR装置设计处理能力50m3/d,冷凝水含盐量小于200mg/L,与工艺用水反渗透处理装置淡水混合回用,结晶盐固废单独处理.MVR装置每次停机前用淡水冲洗管路,每个月用酸碱清洗一次,防止设备结垢污堵.

  3费用分析

  该工程的运行费用主要包括电费和药剂费.高盐含氰废水处理直接运行成本为56.77元/吨,其中电费为51.90元(电费按0.6元/度计),药剂处理成本4.87元.

  4结论

  采用耦合工艺处理高盐含氰废水达到了零排放,系统总投资1125万元,其中深度处理每吨水运行费用56.77元.臭氧氧化能力强,破氰的同时去除了大部分的COD.DTRO将质量分数5%的高盐水减量浓缩到10%以上,减少了后面MVR的蒸发费用.MVR是目前蒸发结晶运行费用较低的工艺,在最近几年得到了普遍的应用.

  该组合工艺方法适用于20~200mg/L的含氰高盐废液的零排放处理,运行费用较其他方法低,COD和氰化物去除率高,废水处理后可循环应用,解决了行业难题.目前,冶金行业的高盐含氰废水水量大、毒副作用强,如果得不到有效的处理,将会对人体和环境造成极大的:.项目工艺成功应用于山东招金金合科技有限公司的冶金废水处理,取得了良好的效果.

  参考文献:

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  [3]熊如意,乐美承.碱性氯化法处理选矿含氰废水[J].污染防治技术,1998,13(3):18-20.

  [4]龚喜林,屈伟华,李勤,等.酸性液氯法除氰工业实践[J].黄金,1992,13(8):51-56.

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  [6]陶云杰.含氰废水处理工艺的最新进展[J].黄金,1990,11(10):47-51.

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  [10]赵鹏,孙军,李成.多效蒸发与热压缩技术在制盐行业中的应用[J].苏盐科技,2007,(4):1-2,4.

  环境污染论文投稿期刊:《污染防治技术》本刊创刊于1988年,由江苏省环境科学学会和镇江市环保局主办,获国内统一刊号和国际刊号。