二氧化氯處理高濃度含氰廢水可行性方案
前言
二氧化氯處理含氰廢水已有報道，但目前在實踐中應用還少。該廠在廣泛調研及小試的基礎上，選用了以二氧化氯發生器為主要設備的處理工藝。該工藝主要由二氧化氯發生器、在線pH檢測儀表及PLC控制箱組成，設備簡單，操作方便，實現了pH調節、二氧化氯投加、氧化反應及廢水排放過程的全部自動化。經調試運行表明，該系統處理效率高，運行安全可靠。
1 二氧化氯處理含氰廢水的原理
二氧化氯是一種強氧化劑，與氯氣相比，它具有氧化性更強、操作安全簡便、受pH值的影響較小的特點。氯氣對氰化物的氧化通常只將CN-氧化成毒性較小的氰酸鹽(NaCNO),并要求很高的pH值，見反應式(1)，而二氧化氯對氰化物的氧化卻能將CN-氧化成N2和CO2,見反應式(2)，徹底消除氰化物的毒性。
CN-＋Cl2＋2OH→CNO-+2Cl-＋H2O (1)
2CN-＋2ClO2→2CO2+N2＋2Cl- (2)
2 處理流程及主要設備
2.1 設計參數
原水水質：CN-為100～300 mg／L，pH為2。
設計水量為30 m3／d，采用2個反應罐間歇式交替運行，單罐處理量為5 m3，因此每日共處理6罐。每罐運行時間為2 h，其中加藥0.5 h，循環反應1.0 h，排水0.5 h。
二氧化氯投加量：ClO2（有效氯）/CN-=5
為滿足總量控制的指標，要求CN-的去除率必須達到98%以上，處理后的水通過與廠區其它廢水合并，使最終出水達到國家排放標準。
2.2 處理流程
處理流程見圖1。
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圖1 含氰廢水處理流程
2.3 主要設備
(1)二氧化氯發生器。采用7K型二氧化氯發生器，產量為7000g／h，發生器以氯酸鈉和鹽酸為原料經化學反應生產二氧化氯。二氯化氯產量可通過廢水的pH值和余氯量自動調節。
(2)反應罐。搪玻璃罐，共2個，尺寸為Ф1600 mm×3700 mm，有效容積5m3。采用間歇式交替運行。
(3)加堿罐。容積為1 m3，堿液為工業氫氧化鈉，采用2臺日本產易威奇計量泵投加。計量泵的運行可根據反應罐中的pH值高低自動啟停。保持反應罐中的pH為11。
(4)循環泵。采用FS型塑料耐腐蝕離心泵。流量Q＝19.8 m3／h，揚程H＝21m。共2臺。
(5)吸收塔。尺寸為Ф200 mm×2000 mm，用聚乙烯管加工制作。主要用來吸收循環過程中從反應罐中逸出的剩余二氧化氯和氰氫酸等有害氣體。
(6)自動控制系統。自動控制系統由pH探頭、計量加藥泵、液位計和控制箱組成，控制箱內用PLC進行控制，根據pH探頭反饋的信號，自動控制計量泵的加堿量，保持最佳的反應pH值。使二氧化氯對氰化物的氧化效率保持在最佳狀態。同時，當缺藥時由液位信號自動使系統停機，以保證加藥的安全及準確。
3 處理結果
3.1 分析方法
pH：PHS酸度計，CN-：硝酸銀容量法，ClO2：碘量法。
3.2 pH值對二氧化氯氧化效果的影響
在調試中發現，反應罐中pH值的高低對氰化物的去除率具有明顯的影響。一般資料中認為二氧化氯可以在低pH值的條件下對氰化物進行氧化去除，為探討pH對二氧化氯除氰的影響，采用不同的pH值，在實驗室中進行了小試，結果見圖2。
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圖2 pH值對CN-去除率的影響
(原水CN-＝187.5 mg／L,ClO2／CN-=4)
由圖2可以看出，pH值對二氧化氯除氰的效率具有明顯的影響，當pH為酸性的情況下，接觸時間的加長對去除率并無明顯改進，CN-的去除率不到20%，這說明二氧化氯在酸性條件下，對氰化物的氧化作用是極低的。當pH為弱堿性條件時，如圖中的pH=7.8,9.8時，隨著接觸時間的加長，去除率也相應提高，當接觸時間達到6 h時，去除率都可達到80%以上，當pH達到12.4時，接觸2 h的去除率就可達到98.3%。這說明，二氧化氯對氰化物的氧化作用可以在弱堿性條件下進行，這與資料記載相吻合，但相應的應提高反應的時間。如果需要在短時間內完成，則必須保持較高的反應pH值。
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