含氰废水主要来源于金银湿法提取废水、金属电镀废水、焦炉和高炉煤气洗涤废水、化工生产废水等。氰化物属于剧毒物质,对人体的危害主要是与高铁细胞色素酶结合,生成氰化高铁细胞色素氧化酶而使其失去传递氧的作用,引起组织窒息。
目前,含氰废水的处理方法主要为碱性氯化法、因科法、过氧化氢氧化法、臭氧氧化法等,采用的处理药剂一般为漂白粉、焦亚硫酸钠、过氧化氢、臭氧等,这些药剂在使用时存在使用条件苛刻、处理设施复杂、处理时间长、产生二次污染、存在安全隐患或处理成本高等问题。
针对某矿山低浓度含氰废水,采用长春黄金研究院有限公司自主研发的CG101高效药剂脱氰法进行处理,基于单因素分析法考察了CG101高效药剂投加量、反应pH、反应时间、絮凝剂种类等对总氰化合物去除效果的影响,确定了佳试验条件,并进行了工业化应用,取得了良好效果。
1、含氰废水性质
某矿山低浓度含氰废水水质分析结果见表1。
由表1可知,该含氰废水中总氰化合物和重金属质量浓度均较低。根据处理目标要求,处理后总氰化合物质量浓度需达到GB3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅱ类标准限值要求,即总氰化合物≤0.05mg/L。
2、脱氰方法确定及条件优化
2.1 脱氰方法选择
采用CG101高效药剂脱氰法、过氧化氢氧化法、硫酸亚铁沉淀法3种方法进行低浓度含氰废水处理。取3份250mL含氰废水置于烧杯中,利用磁力搅拌器进行搅拌,分别加入3g/LCG101高效药剂、3g/L过氧化氢、3g/L硫酸亚铁,使用(1+9)硫酸控制反应pH值为7.5左右,充分搅拌1h,反应完成后过滤,分析滤液中总氰化合物质量浓度。试验结果见图1。
由图1可知:在相同药剂投加量条件下,CG101高效药剂脱氰法可以满足标准要求,而过氧化氢氧化法和硫酸亚铁沉淀法无法达到标准要求。此外,CG101高效药剂不属于危险化学品,方便管理,因此推荐采用CG101高效药剂脱氰法进行处理。
2.2 CG101高效药剂脱氰法
2.2.1 药剂投加量
取250mL含氰废水置于烧杯中,利用磁力搅拌器进行搅拌,分别加入CG101高效药剂0.2g/L、0.3g/L、0.4g/L、0.5g/L、1.0g/L、1.5g/L、2.0g/L、3.0g/L,使用(1+9)硫酸控制反应pH值为7.5左右,反应完成后过滤,分析滤液中总氰化合物质量浓度。试验结果见图2。
由图2可知:当CG101高效药剂投加量为0.2g/L时,总氰化合物质量浓度为0.070mg/L,不能满足标准要求;CG101高效药剂投加量增加至0.3g/L时,总氰化合物质量浓度为0.011mg/L,满足标准要求。综合考虑药剂成本,推荐CG101高效药剂投加量为0.3g/L。
2.2.2 反应pH
取250mL含氰废水置于烧杯中,利用磁力搅拌器进行搅拌,加入CG101高效药剂0.3g/L,使用(1+9)硫酸控制反应pH值分别为6.5,7.5,8.5,9.5,10.5,以及不调节pH(11.8),充分搅拌1h,反应完成后过滤,分析滤液中总氰化合物质量浓度。试验结果见图3。
由图3可知:反应pH值为8.5时,CG101高效药剂处理效果不理想,总氰化合物质量浓度不能满足标准要求,其他pH条件下处理后的废水均满足标准要求。综合考虑,推荐反应pH值控制在6.5~7.5。
2.2.3 反应时间
取250mL含氰废水置于烧杯中,利用磁力搅拌器进行搅拌,加入CG101高效药剂0.3g/L,使用(1+9)硫酸控制反应pH值在6.5~7.5,分别搅拌反应5min、10min、20min、40min、60min、80min,反应完成后过滤,分析滤液中总氰化合物质量浓度。试验结果见图4。
由图4可知:CG101高效药剂反应速率快,延长反应时间对处理效果影响不大。当反应时间为20min时,滤液中总氰化合物质量浓度为0.021mg/L,可以满足标准要求。为了节省电能,降低成本,推荐反应时间为20min。
2.2.4 絮凝剂种类
取500mL含氰废水置于烧杯中,利用磁力搅拌器进行搅拌,加入CG101高效药剂0.3g/L,使用(1+9)硫酸控制反应pH值在6.5~7.5,充分搅拌反应20min,分别投加1‰阳离子絮凝剂1mL/L、2mL/L,1‰阴离子絮凝剂1mL/L,考察絮凝剂种类对絮凝沉降效果的影响。试验结果见图5。
由图5可知:经过10min沉降后,1‰阳离子絮凝剂投加量为1mL/L时,沉降率为89.6%;投加量为2mL/L时,沉降率为89.4%;1‰阴离子絮凝剂投加量为1mL/L时,沉降率为90.4%。对比阴离子絮凝剂和阳离子絮凝剂沉降效果可知,阴离子絮凝剂沉降效果更好。考虑到絮凝剂投加量增多会使出水变黏稠且药剂成本增加,推荐采用1‰阴离子絮凝剂,投加量1mL/L。考虑工程应用现场稳定性,沉降时间为60min。
3、工程应用
某矿山采用全泥氰化提金+高温高压无氰解吸电积工艺,生产过程中产生大量低浓度含氰废水。工程采用CG101高效药剂进行脱氰处理,处理后废水中总氰化合物达到GB3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅱ类标准限值要求,实现外排。
一体化可移动废水处理集成装置将药剂配制、卧式反应釜废水处理、工艺控制集成在集装箱中,处理规模为100m3/d,CG101高效药剂投加量为0.3~0.35kg/m3,投加浓硫酸控制反应pH值在6.5~7.5,搅拌反应20~30min,1‰阴离子絮凝剂投加量为0.001kg/m3,沉降时间60min。一体化可移动废水处理集成装置见图6,处理效果见表2。
由表2可知,处理后废水中总氰化合物质量浓度满足GB3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅱ类标准限值要求,取得了较好的工程应用效果。