电镀生产过程中排放的电镀废水分为前处理废水、电镀漂洗废水、后处理废水和电镀废液等,含有各种金属离子、酸、碱、氰化物及添加剂等具有致癌、致畸、致突变等剧毒物质,若不经处理直接排放,对周围环境及人体危害极大。电镀废水分为含铬废水、含氰化物废水和综合废水,其中含氰化物废水主要来源于废渣剥除及镀铜工序。
氰化物是一种剧毒物质,在生物体内能生成氢氰酸,使细胞呼吸麻痹,窒息而死。氢氰酸和氢氰酸的分子结构都是甲酸腈。腈类一般称为有机氰化物。一般人一次口服约0.1克的氰化钠(钾)便会死亡。CN-对鱼类有剧毒,如鲫鱼的最低致死量为0.2(ppm)。世界卫生组织规定鱼类中毒的极限是0.03毫克/升的游离氰化物。自然环境中普遍存在微量氰化物,主要来自肥料和有机物。 但高浓度的氰化物来自于含氰工业废水,主要是电镀废水、氰化提金、焦炉、高炉煤气洗涤废水及冷却水、部分化工废水及选矿废水、合成橡胶、纤维及染料工业等,其浓度可在1-180mg/l以上,对人体健康和畜禽、鱼类的生命构成严重威胁。虽然目前已采用多种方法处理废水,但大多数工厂排放的含氰废水仍超标排放;部分工厂达标排放,但处理成本过高。今天污水处理设备厂家三仁星环境就来和大家分享一下含氰废水的处理方法。
处理含氰废水的方法很多,有化学法、膜分离法、离子交换法、电解氧化法等,在工厂实际操作中,化学法仍是应用最为广泛的。
(1)化学法
化学处理中,其原理是利用氰化物的还原性,通过加入氯类氧化剂、臭氧、过氧化氢等氧化剂将氰离子氧化,达到去除的目的。根据加入的氧化剂种类不同,常用的方法有碱性氯化法、臭氧处理法、二氧化氯协同氧化剂氰化物破坏法等,其中应用最为广泛的是碱性氯化法。
碱性氯化法主要分为两个阶段:第一阶段将氰化物氧化成氰酸盐(CNO-),通常称为“不完全氧化”;第二阶段将氰酸盐进一步氧化成二氧化碳和氮气,称为“完全氧化”。常见的含氯药剂有液氯、漂白粉、次氯酸钠、二氧化氯等。
化学法优点是处理效果好,去除率及达标率较高,但对pH值控制严格,需经常调节pH值、设定程序,CN-较高时氧化剂消耗量大,制造成本高,电耗大,设备复杂,设备投资较高。
(2)膜分离法
膜分离是用疏水性材料制成的选择性分离膜,只允许离子CN-通过,在膜的另一侧流过具有吸收作用的液碱,在两侧CN-浓度差的推动下,CN-自由扩散到另一侧,最后被液碱吸收,从而达到分离纯化的目的。具有高效、节能、无污染、操作简便等特点。膜分离包括超滤、微滤、纳滤和反渗透。存在的问题是膜寿命相对较短、成本较高、容易中毒,并且此方法不能处理铜氰化物络合离子。
(3)离子交换法
它是利用阴离子交换树脂吸附废水中以阴离子形式存在的各种氰化物络合物,当出水CN-超标时,用酸洗再生树脂,从洗脱液中回收氰化钠。此法净化后的水质好,水质稳定,可同时回收氰化物和重金属化合物,可用于循环水处理。离子交换的缺点是工艺复杂,操作困难,处理费用高,经济效益不高。
(4)电解处理
电解处理主要用于处理高浓度含氰废水。此法始于20世纪70年代欧美发达国家,主要用于处理500mg/L的高浓度含氰废水,去除效果好,效率高。影响电解处理过程的主要因素有pH值(一般控制在9~10之间)、盐添加量(1~2g/L)、净极间距离(20~30mm)、阳极电流密度(0.4~0.7A/dm2)和空气搅拌。此法优点是占地面积小,污泥量少,金属回收率高。但当总氰化物浓度低于300mg/L时,采用电解法不经济。此法的缺点是当溶液中的总氰化物低于300mg/L时,其电流效率低,电解时间长,耗电量大,会产生催泪气体CNCL。 废水处理达标排放比较困难,另外电解阳极所用的炭杆使用寿命短,如果要达标,需要电解数天时间。一般高浓度含氰废水先电解到一定浓度,再经过氯化处理后才能排放,这种方法很少采用。
现有的含氰电镀铜废水处理技术存在工艺复杂、控制难度大、去除率低、排放超标、出水难以回用等缺点,三人星环境推荐一种工艺简单、控制方便、无二次污染、去除率高的含氰废水处理方法。
采用含氰化物和铜的电镀废水作为电解液,阳极为钛基铂电极,阴极为铜电极。电解前根据电镀废水中的CN-浓度加入氢氧化钠,调节废水中的OH-浓度为CN-浓度的3~4倍,将氢氧化铜沉淀过滤得到电解液,回收氢氧化铜;然后按电解液的0.02~0.1%的比例加入介孔颗粒活性炭;按电解液的0.3~0.5%的比例加入适量的NaCl;通直流电进行电解,在正负极之间外部加强静电场,电场方向由阳极至阴极,电场强度为100~300V/cm;电解过程中,当阴极处析出的铜平均厚度达到极板间距的1/3时,将阴极处析出的铜回收利用。 当电解液中Cu2+、CN-残留量分别小于0.5mg/L、0.1mg/L时,终止电解,经沉淀分离后,用盐酸处理颗粒活性炭,可重复使用。
电解处理含氰电镀铜废水的电化学反应原理如下:
阴极反应为:Cu2++2e-=Cu↓
阳极反应为:2Cl--2e-=Cl2
电解副反应:2H++2e-=H2↑
4OH--2e-=2H2O+O2↑
其他化学反应:
Cu(CN)2=Cu2++2CN-
Cu2++2OH-=Cu(OH)2↓
Cl2+2OH-=ClO-+Cl-+H2O
CN-+ClO-+H2O=CNCl+2OH-
CNCl+2OH-=CNO-+Cl-+H2O
2CNO-+3ClO-+H2O=2CO2+N2↑+3Cl-+2OH-
CO2+2OH-=CO32-+H2O
电解开始前将废水中的OH-浓度调节为CN浓度的3~4倍,这样既可以加速Cu(CN)2络合物解离成Cu2+,形成Cu(OH)2沉淀以供回收,又可以减少后续电解负荷,同时保证电解液初始pH值大于12,以保证剧毒的CNCl和HCN气体不会逸出。同时,较高的pH值有利于CNCL生成CNO、Cl2生成NaClO,从而加速氰化物的分解,也可以防止CNO水解成NH3。随着电解的进行,反应生成的CO2使溶液的pH值逐渐降低,也可以让溶液的pH值处于CNO完全氧化分解成CO2和N2所需的最佳范围。 常用的两段分解氰化物工艺要求在pH大于10.5时CN-氧化为CNO,在pH为7.5~8.5之间CNO完全氧化,而本发明的含氰化物废水处理方法无需在电解过程中调节pH值,就能达到分解氰化物所需的两个最佳pH值范围,将常用的两段分解氰化物工艺合二为一。
以上三人星环保编辑整理的含氰废水处理方法希望对大家有所帮助,由于各家电镀废水处理的含氰水质不同,要根据实际水质分析确定方案,可以免费咨询三人星环保工程师。
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