Beheer van reaksietoestande in sianied-afvalwaterbehandeling

Inleiding

Sianied-bevattende afvalwater word gegenereer uit verskeie industriële prosesse soos metaalplatering, staalkas - verharding, en goud- en silwerertsraffinering. As gevolg van die hoë toksisiteit van sianied, wat selfs by lae konsentrasies dodelik vir lewende organismes kan wees, is behoorlike behandeling van sulke afvalwater van uiterste belang. Een van die kritieke aspekte van effektiewe sianied afvalwater behandeling is die presiese beheer van reaksietoestande. Hierdie artikel sal delf in die sleutel reaksie toestande en hoe om dit te beheer tydens die behandeling van sianied - wat afvalwater bevat.

pH beheer

Belangrikheid in verskillende behandelingsprosesse

1.Alkaliese chlorineringsproses

• Alkaliese chlorering is 'n algemene metode vir sianied-afvalwaterbehandeling, en pH-beheer speel 'n deurslaggewende rol. Die behandelingsreaksie vind in twee stappe plaas. In die eerste fase word sianied geoksideer tot sianaat deur natriumhipochloriet of 'n kombinasie van chloorgas en natriumhidroksied. Die optimale pH-reeks vir hierdie eerste-fase oksidasie is tipies tussen 10 en 11. As die pH te laag is, wat suur word, kan die reaksie giftige sianogeenchloried produseer, wat 'n aansienlike gevaar inhou. Byvoorbeeld, wanneer die pH onder 8 daal, kan hierdie skadelike neweproduk vorm. Aan die ander kant, as die pH te hoog is, sal die reaksietempo aansienlik verminder. Hoë pH-waardes kan die oplosbaarheid en reaktiwiteit van die reaktante beïnvloed, wat die oksidasieproses minder doeltreffend maak.

2.Waterstofperoksiedmetode

• In die waterstofperoksied-gebaseerde behandeling van sianiedafvalwater, lê die optimale pH-reeks gewoonlik tussen 9 en 11. In hierdie metode ontbind waterstofperoksied in die teenwoordigheid van 'n katalisator (soos ystersoute) om hoogs reaktiewe hidroksielradikale te genereer wat die sianied oksideer. Die pH binne hierdie reeks bevorder die ontbinding van waterstofperoksied en die vorming van hierdie noodsaaklike radikale. As die pH buite hierdie reeks is, sal die ontbinding van waterstofperoksied geïnhibeer word, wat die algehele oksidasiedoeltreffendheid verminder.

3.Biodegradasieproses

• Vir die bioafbraak van sianiedbevattende afvalwater, waar mikroörganismes sianied in onskadelike stowwe afbreek, moet die pH tussen 6.5 en 8.5 gehandhaaf word. Mikro-organismes het 'n optimale pH-reeks vir hul metaboliese aktiwiteite. As die pH te suur of te alkalies is, kan dit die ensieme wat by die sianied betrokke is, denatureer - metaboliese weë van die mikroörganismes afbrekend. Byvoorbeeld, as die pH onder 6.5 daal. baie sianied-afbrekende bakterieë sal 'n afname in hul groeitempo en sianied-afbrekende vermoë ervaar.

Metodes vir pH-aanpassing

Om die pH te beheer, word geskikte suur of alkaliese stowwe by die afvalwater gevoeg. Gewone sure wat gebruik word, sluit in swaelsuur en soutsuur, terwyl algemene alkalieë natriumhidroksied en kalsiumhidroksied is. Die hoeveelheid suur of alkali wat bygevoeg moet word, word bereken op grond van die aanvanklike pH van die afvalwater en die teiken pH vir die spesifieke behandelingsproses. Presiese pH-meting word uitgevoer met behulp van pH-sensors, en outomatiese doseerstelsels kan gebruik word om die vereiste chemikalieë akkuraat by te voeg.

Temperatuur beheer

Impak op reaksietempo's

1.Alkaliese Chlorinering en Waterstofperoksied Metodes

• Oor die algemeen kan 'n toename in temperatuur die reaksietempo's in beide alkaliese chlorering en waterstofperoksied-gebaseerde behandeling versnel. Die temperatuur moet egter noukeurig beheer word. In alkaliese chlorering is die optimale temperatuurreeks rondom 20 - 30°C. As die temperatuur te laag is, sal die reaksietempo stadig wees, wat lei tot onvolledige oksidasie van sianied. Byvoorbeeld, by temperature onder 15°C sal die reaksie tussen sianied en natriumhipochloriet 'n aansienlik langer tyd neem om voltooiing te bereik. Aan die ander kant, as die temperatuur te hoog is, in die geval van alkaliese chlorering, kan chloorgas uit die oplossing ontsnap, wat die doeltreffendheid van die oksideermiddel verminder. In die waterstofperoksiedmetode kan temperature bo 35°C die vinnige ontbinding van waterstofperoksied veroorsaak, wat lei tot die vorming van suurstofgas in plaas van die verlangde hidroksielradikale vir sianiedoksidasie.

2.Biodegradasieproses

• In die biodegradasie van sianied-bevattende afvalwater is die optimale temperatuurreeks vir die meeste sianied-afbrekende mikroörganismes 20 - 35°C. Temperature buite hierdie reeks kan 'n beduidende impak op die aktiwiteit van die mikro-organismes hê. By lae temperature (onder 20°C) vertraag die metaboliese tempo van die mikro-organismes, en hulle kan dalk nie sianied doeltreffend afbreek nie. Hoë temperature (bo 35°C) kan die selmembrane en ensieme van die mikroörganismes beskadig, wat lei tot seldood en 'n verlies van hul sianied-afbrekende vermoë.

Temperatuurreguleringstegnieke

Om die toepaslike temperatuur te handhaaf, kan verhitting- of verkoelingstelsels in die afvalwaterbehandelingsreaktore geïnstalleer word. Vir verhitting kan stoomgebaseerde verwarmingstelsels of elektriese verwarmers gebruik word. In verkoeling kan waterverkoelde hitteruilers of lugverkoelde kondensators gebruik word. Die temperatuur word deurlopend met behulp van temperatuursensors gemonitor, en die verhitting- of verkoelingstelsels word dienooreenkomstig aangepas om die temperatuur binne die optimale omvang vir die behandelingsproses te hou.

Oksidant Dosis Beheer

Bepaling van die regte hoeveelheid

1.Alkaliese Chlorering

• By alkaliese chlorering word die hoeveelheid oksidant (natriumhipochloriet of chloorgas) wat benodig word, bereken op grond van die reaksiestoïgiometrie met sianied. In die praktyk word 'n oormaat oksidant, tipies 10 - 20% meer as die teoretiese hoeveelheid, gewoonlik bygevoeg. Dit is om volledige oksidasie van sianied te verseker, aangesien daar ander stowwe in die afvalwater kan wees wat die oksidant kan verbruik. As die oksidant dosis te laag is, sal sianied nie heeltemal geoksideer word nie, en die behandelde afvalwater kan steeds hoë vlakke van giftige sianied bevat. Aan die ander kant, as die dosis te hoog is, verhoog dit nie net die behandelingskoste nie, maar kan dit ook lei tot die vorming van ongewenste neweprodukte, soos skadelike ontsmettingsbyprodukte wanneer oormatige chloor met ander organiese materiaal in die afvalwater reageer.

2.Waterstofperoksiedmetode

• In die waterstofperoksiedbehandelingsmetode word die optimale dosis waterstofperoksied deur laboratoriumtoetse bepaal. Die dosis hang af van faktore soos die aanvanklike sianiedkonsentrasie in die afvalwater, die teenwoordigheid van ander interfererende stowwe en die tipe katalisator wat gebruik word. Soortgelyk aan alkaliese chlorering, sal 'n onvoldoende hoeveelheid waterstofperoksied onvolledige sianiedoksidasie tot gevolg hê. 'n Oormatige hoeveelheid waterstofperoksied kan egter die ontbinding van die gegenereerde hidroksielradikale veroorsaak, wat die algehele behandelingsdoeltreffendheid verminder en die koste verhoog.

Dosisbeheertoerusting

Om die oksidantdosering akkuraat te beheer, word meetpompe algemeen gebruik. Hierdie pompe kan presies die vereiste volume van die oksidantoplossing in die afvalwaterbehandelingsreaktor lewer. Outomatiese beheerstelsels kan met die meetpompe geïntegreer word, wat die dosis aanpas op grond van intydse monitering van die sianiedkonsentrasie in die afvalwater of die vordering van die oksidasiereaksie (soos deur ORP-meting, wat later bespreek sal word).

Oksidasie - Verminderingspotensiaal (ORP) Beheer

Rol in die monitering van reaksievordering

1.Alkaliese Chlorering

• In die alkaliese chloreringsproses is ORP-monitering van kardinale belang om die vordering van die oksidasiereaksies op te spoor. Soos die oksidasie van sianied tot sianaat en dan verdere oksidasie van sianaat tot onskadelike stowwe plaasvind, verander die ORP-waarde van die afvalwater. Tydens die eerste stadium oksidasie van sianied na sianaat, neem die ORP tipies toe. Die teiken ORP-reeks vir hierdie stadium is ongeveer 300 - 500 mV (afhangende van die spesifieke reaksietoestande). Wanneer die ORP hierdie reeks bereik, dui dit aan dat die eerste fase oksidasie naby aan voltooiing is. In die tweede stadium oksidasie van sianaat na onskadelike stowwe, verhoog die ORP verder, en die teikenreeks is gewoonlik rondom 600 - 700 mV. Deur die ORP te monitor, kan operateurs bepaal wanneer om op te hou om die oksidant by te voeg, om te verseker dat die reaksie voltooi is sonder om die afvalwater te oksideer of oksidant te mors.

2.Waterstofperoksiedmetode

• In die waterstofperoksied-gebaseerde behandeling dien die ORP ook as 'n belangrike aanwyser van reaksievordering. Die aanvanklike ORP van die sianied-bevattende afvalwater is relatief laag. Soos waterstofperoksied bygevoeg word en die oksidasiereaksie voortgaan, neem die ORP toe. Die teiken ORP-reeks vir die waterstofperoksiedbehandeling van sianiedafvalwater is oor die algemeen ongeveer 400 - 500 mV. Wanneer die ORP hierdie waarde bereik, dui dit daarop dat die sianied effektief geoksideer is na 'n nie-giftige vorm.

ORP-monitering en beheerstelsels

ORP-sensors word gebruik om die ORP-waarde van die afvalwater in die behandelingsreaktor deurlopend te monitor. Hierdie sensors is gekoppel aan 'n beheerstelsel wat geprogrammeer kan word om die byvoeging van die oksidant aan te pas. Byvoorbeeld, as die ORP onder die teikenreeks is, kan die beheerstelsel die dosis van die oksidant (soos waterstofperoksied of natriumhipochloriet) wat by die afvalwater gevoeg word, verhoog. Omgekeerd, as die ORP die teikenreeks oorskry, kan die beheerstelsel die oksidantbyvoeging verminder of stop.

Gevolgtrekking

Die beheer van reaksietoestande in sianied-afvalwaterbehandeling is noodsaaklik vir die bereiking van doeltreffende en veilige behandeling van hierdie hoogs giftige afvalwater. Presiese beheer van pH, temperatuur, oksidant dosis en ORP kan verseker dat die behandelingsproses sianied effektief omskakel in minder giftige of nie-giftige stowwe. Deur hierdie reaksietoestande noukeurig te bestuur, kan nywerhede nie net aan omgewingsregulasies voldoen nie, maar ook die kostedoeltreffendheid van hul sianied-afvalwaterbehandelingsprosesse optimaliseer. Gereelde monitering en aanpassing van hierdie parameters is nodig om aan te pas by variasies in afvalwatersamestelling en behandelingsaanleg se bedryfstoestande.