Farorna och behandlingsprocesserna för cyanidinnehållande avloppsvatten

Beskrivning

Cyanidinnehållande avloppsvatten är ett betydande miljöproblem på grund av dess mycket giftiga natur. De tre allmänt kända mycket giftiga cyaniderna , nämligen natriumcyanid (NaCN), kaliumcyanid ( KCN) och vätecyanid (HCN), utgör ett allvarligt hot mot både människors hälsa och miljön. Den gemensamma nämnaren för dessa cyanider är deras förmåga att lätt dissociera och frigöra cyanidjonen (CN-).

Faror med cyanid - innehållande avloppsvatten

Toxicitetsmekanism för människor

Cyaniders dödliga toxikologi ligger i det faktum att cyanidjonen (CN-) har en stark affinitet för järnjoner. Väl i människokroppen binder CN- lätt till järnjoner, vilket leder till en minskning av järninnehållande ämnens syrebärande förmåga. Detta resulterar i slutändan i syrebrist i centrala nervsystemets celler. Som en följd av detta dör de förgiftade individerna ofta av central förlamning i luftvägarna. Förgiftning kan ske genom olika vägar, inklusive hudkontakt, oralt förtäring, inandning, injektion och slemhinnekontakt. Även en liten mängd cyanidexponering kan vara livshotande.

Miljöpåverkan

Cyanid - innehållande avloppsvatten, om det inte behandlas korrekt och släpps ut i vattendrag, kan det ha en förödande inverkan på vattenlivet. Vattenlevande organismer är extremt känsliga för cyanid. Även vid låga koncentrationer kan cyanid störa de normala fysiologiska funktionerna hos fiskar, ryggradslösa djur och andra vattenlevande arter, vilket leder till minskad tillväxt, reproduktionsproblem och i slutändan död. Detta kan i sin tur störa hela det akvatiska ekosystemet och påverka näringskedjor och biologisk mångfald.

Reningsprocesser av cyanidinnehållande avloppsvatten

Avloppsvattenrening med hög koncentration av cyanid: Återvinning av cyanider

För högkoncentrationscyanidhaltigt avloppsvatten används ofta metoden för att återvinna cyanider. Detta tillvägagångssätt syftar till att utvinna och återvinna värdefulla cyanider från avloppsvattnet. En vanlig teknik är lösningsmedelsextraktion. Vid lösningsmedelsextraktion används ett lämpligt organiskt lösningsmedel för att selektivt extrahera cyanidföreningar från den vattenhaltiga avloppsvattenfasen. Den cyanidhaltiga organiska fasen kan sedan bearbetas ytterligare för att återvinna rena cyanider. Denna metod har fördelen att den inte bara minskar miljöpåverkan genom att ta bort cyanid från avloppsvattnet utan också återvinna en potentiellt värdefull kemisk resurs. Det kräver dock noggrant val av lösningsmedel och strikt kontroll av driftsförhållandena för att säkerställa högeffektiv extraktion och minimera lösningsmedelsförluster.

Låg - koncentration cyanid - innehållande avloppsvattenrening: Destruktion av cyanid

Oxidationsmetoder

1.Kemisk oxidation

• Princip : Kemiska oxidationsmetoder använder starka oxidationsmedel för att omvandla cyanidjoner till mindre giftiga eller giftfria ämnen. Till exempel kan klorbaserade oxidationsmedel som natriumhypoklorit (NaOCl) reagera med cyanidjoner. Reaktionen omvandlar först cyanid (CN-) till cyanat (CNO-), och vidare oxidation kan bryta ner cyanat till koldioxid (CO2), kväve (N2) och andra ofarliga produkter. Den totala reaktionen kan representeras enligt följande:

• I det första steget: (CN^ -+OCl^ -\högerpil CNO^ -+Cl^)

• I det andra steget: (2CNO^ -+3OCl^ -+H_2O\högerpil 2CO_2 + N_2+3Cl^ -+2OH^ -)

• Fördelar : Kemisk oxidation är relativt enkel att använda och kan vara effektiv vid behandling av avloppsvatten med låg koncentration av cyanid. Den kan implementeras i befintliga avloppsreningsverk med vissa modifieringar av reningsprocessen.

• Nackdelar : Användningen av stora mängder oxidationsmedel kan vara kostsam. Dessutom, om reaktionen inte kontrolleras ordentligt, kan den producera biprodukter som också kan vara skadliga för miljön. Till exempel kan överdriven kloranvändning leda till bildandet av desinfektionsbiprodukter såsom trihalometaner.

2. Elektrolytisk oxidation

• Princip : Vid elektrolytisk oxidation passerar en elektrisk ström genom cyanidinnehållande avloppsvatten i en elektrolytisk cell. Cellens anod fungerar som den plats där oxidation sker. Cyanidjoner oxideras vid anodytan. Den allmänna reaktionen vid anoden kan skrivas som (2CN^ -+4OH^ -\rightarrow 2CNO^ -+2H_2O + 2e^ -), och ytterligare oxidation av cyanat kan ske för att bilda koldioxid och kväve.

• Fördelar : Det är en relativt ren behandlingsmetod eftersom den inte introducerar ytterligare kemiska ämnen utöver elektroderna. Den kan automatiseras och styras exakt.

• Nackdelar : Som nämnts är elektrolytisk oxidation dock mycket energikrävande. Behovet av kontinuerlig elförsörjning gör behandlingskostnaden relativt hög. Dessutom kan elektroderna korrosionera med tiden, vilket kräver regelbundet underhåll och utbyte.

Biologisk behandling

1. Princip : Biologisk behandling av cyanidhaltigt avloppsvatten är beroende av mikroorganismer som kan metabolisera cyanid som en kol- eller kvävekälla. Vissa bakterier och svampar har förmågan att bryta ner cyanid genom enzymatiska reaktioner. Till exempel kan vissa cyanidnedbrytande bakterier omvandla cyanid till ammoniak och formiat genom en serie enzymatiska steg. Ammoniaken kan sedan nitrifieras ytterligare av andra mikroorganismer i behandlingssystemet.

2. Fördelar : Biologisk behandling är generellt mer miljövänlig eftersom den inte innebär användning av stora mängder kemikalier. Den kan vara kostnadseffektiv för att behandla avloppsvatten med låg koncentration av cyanid på lång sikt, särskilt i de fall där det finns ett lämpligt mikrobiellt konsortium etablerat.

3. Nackdelar : Biologisk behandling är dock mycket känslig för förändringar i avloppsvattnets sammansättning, temperatur och pH. Plötsliga förändringar i dessa parametrar kan hämma tillväxten och aktiviteten hos cyanidnedbrytande mikroorganismer, vilket leder till minskad behandlingseffektivitet. Den kräver också en relativt lång behandlingstid jämfört med vissa kemiska metoder.

Cyanidregenererings- och återvinningsmetod

1. Princip : Denna metod liknar återvinningsmetoden för avloppsvatten med hög koncentration men kan även tillämpas på vissa fall med låg koncentration. Den fokuserar på att regenerera och återvinna cyanid från avloppsvattnet. En metod är att använda jonbytarhartser. Cyanidjonerna i avloppsvattnet kan adsorberas på hartsytan. Sedan, med hjälp av ett lämpligt elueringsmedel, kan cyaniden desorberas från hartset och återvinnas.

2. Fördelar : Genom att återvinna cyaniden kan den minska den totala förbrukningen av cyanid i industriella processer. Detta har inte bara ekonomiska fördelar utan minskar även miljöpåverkan i samband med bortskaffandet av cyanidhaltigt avloppsvatten.

3. Nackdelar : Jonbytarhartserna måste väljas och underhållas noggrant. Regenereringsprocessen kan kräva användning av ytterligare kemikalier, och det finns risk för hartsnedsmutsning, vilket kan minska effektiviteten i cyanidåtervinningsprocessen.

Slutsats

Cyanidinnehållande avloppsvatten är en allvarlig miljö- och hälsorisk. Att förstå toxicitetsmekanismerna och implementera lämpliga behandlingsprocesser är avgörande. Varje reningsmetod, oavsett om det är för hög - eller låg - koncentration av avloppsvatten, har sina egna fördelar och nackdelar. Valet av behandlingsmetod beror på olika faktorer såsom den initiala cyanidkoncentrationen, den erforderliga reningseffektiviteten, kostnadseffektivitet och miljöpåverkan. I framtiden behövs mer forskning och utveckling för att förbättra befintliga reningsprocesser och utveckla nya, mer effektiva och kostnadseffektiva metoder för rening av cyanidhaltigt avloppsvatten för att säkerställa en renare och säkrare miljö.