Process för försurningsåtervinning av natriumcyanid och tungmetaller från avloppsvatten

Beskrivning

Cyanidhaltigt avloppsvatten genereras från olika industriella processer såsom guldbrytning, galvanisering och kemisk produktion. På grund av den höga toxiciteten hos cyanidFelaktig utsläpp av detta avloppsvatten kan orsaka allvarlig miljöförorening och skador på människors hälsa. Därför har behandling och resursåtervinning av cyanidhaltigt avloppsvatten blivit avgörande frågor. Bland behandlingsmetoderna, Återvinning av försurning of Natriumcyanid och tungmetaller är en allmänt använd och effektiv metod, som inte bara minskar miljörisken utan också möjliggör återvinning av värdefulla resurser.

Principen för återvinning av försurning

Omvandling av cyanid till vätecyanid (HCN)

I försurningsprocessen tillsätts starka syror som svavelsyra till det cyanidhaltiga avloppsvattnet. Under sura förhållanden omvandlas fria cyanidjoner i avloppsvattnet till vätecyanid (HCN). Vätecyanid är en flyktig förening. När avloppsvattnets pH justeras till ett lågt värde, vanligtvis under 2, är det mer sannolikt att reaktionen fortskrider, vilket underlättar omvandlingen av cyanidjoner till HCN-gas.

Återvinning av natriumcyanid

Den genererade HCN-gasen förs sedan in i ett alkaliabsorptionstorn. Inuti tornet reagerar den med en natriumhydroxidlösning (NaOH). Allt eftersom reaktionen fortskrider, natriumcyanid (NaCN) bildas och ackumuleras i absorptionslösningen. När koncentrationen av NaCN i lösningen når cirka 10–12 % kan den återvinnas och återanvändas i relevanta industriella processer, såsom urlakningsprocessen vid guldbrytning.

Utsläpp och utfällning av tungmetaller

Förutom fri cyanid innehåller avloppsvattnet ofta komplex av tungmetaller och cyanid, såsom de av koppar och zink. Under sura förhållanden bryts dessa komplex ner. När tungmetalljonerna frigörs kan de bilda olösliga salter och fällas ut under specifika förhållanden. Till exempel kan justering av pH-värdet eller tillsats av vissa utfällningsmedel orsaka att kopparjoner bildar fällningar.

Processsteg

Steg 1: Förbehandling av avloppsvatten

Det alkaliska cyanidinnehållande avloppsvattnet med hög koncentration passerar först genom en ångvärmeväxlare för att kontrollera dess temperatur. Vanligtvis hålls temperaturen inom intervallet 20–25 °C. Denna temperaturkontroll hjälper till att optimera den efterföljande reaktionshastigheten och säkerställer processens stabilitet. Koncentrationen av cyanid i det högkoncentrerade avloppsvattnet varierar vanligtvis från 5000–5500 ppm, och pH-värdet ligger mellan 10.5 och 12.5.

Steg 2: Försurning

Det förbehandlade avloppsvattnet matas in i ett försurningstorn med en viss flödeshastighet, till exempel 2 m³/h. Därefter tillsätts koncentrerad svavelsyra. Mängden tillsatt svavelsyra justeras efter avloppsvattnets egenskaper, vanligtvis 25–30 kg/m³, för att sänka avloppsvattnets pH-värde till mindre än 2. Värmen som frigörs vid tillsatsen av svavelsyra kan påskynda reaktionen, vilket gör det lättare för fria cyanidjoner i avloppsvattnet att omvandlas till flyktig HCN.

Steg 3: HCN-generering och separation

I den starkt sura miljön i försurningstornet främjas omvandlingen av cyanid till HCN. Den bildade HCN-gasen sugs sedan in av en vakuumcentrifugalfläkt och går in i nästa steg - alkaliabsorptionstornet. Samtidigt, när pH-värdet sjunker, börjar vissa tungmetalljoner i avloppsvattnet förändras. Till exempel kan koncentrationen av kopparjoner i avloppsvattnet sjunka, och vissa tungmetaller börjar bilda fällningar.

Steg 4: Absorption och återvinning av natriumcyanid

HCN-gasen kommer in i alkaliabsorptionstornet och absorberas av en 20-30 % NaOH-lösning. Alkaliabsorptionsvätskan i tornet återvinns, och under återvinningsprocessen används en fläkt för att säkerställa att HCN-gasen absorberas upprepade gånger. Allt eftersom absorptionsreaktionen fortsätter ökar koncentrationen av NaCN i absorptionsvätskan gradvis. När NaCN-koncentrationen når 10-12 % kan den återföras till urlakningsprocessen för återanvändning, vilket uppnår återvinning av Natriumcyanid.

Steg 5: Tungmetallutfällning och separation

För avloppsvattnet efter utsläpp av HCN, eftersom vissa tungmetall-cyanidkomplex har brutits ner under sura förhållanden, kan ytterligare behandling utföras för att fälla ut tungmetaller. Till exempel kan justering av avloppsvattnets pH-värde till ett alkaliskt område bilda tungmetallhydroxider som fälls ut. Sedan kan metoder för separation mellan fast och flytande material, såsom filtrering eller sedimentation, användas för att separera de utfällda tungmetallerna från avloppsvattnet, vilket uppnår avlägsnande och återvinning av tungmetaller.

Fördelar med försurningsåtervinningsmetoden

Resursåtervinning

Försurningsmetoden kan effektivt återvinna natriumcyanid från cyanidhaltigt avloppsvatten, vilket kan återanvändas i relevanta industriella processer, vilket minskar förbrukningen av ny natriumcyanid och sänker produktionskostnaderna. Samtidigt kan även tungmetaller återvinnas, vilket omvandlar avfall till värdefulla resurser.

Kostnad - Effektivitet

Jämfört med vissa andra behandlingsmetoder som endast fokuserar på att förstöra cyanid, behandlar försurningsmetoden inte bara avloppsvattnet utan återvinner även värdefulla ämnen. Även om det kräver förbrukning av syra och alkali, kan värdet av den återvunna natriumcyaniden och tungmetallerna kompensera för en del av behandlingskostnaden, vilket gör den totala behandlingen mer kostnadseffektiv i längden.

Miljövänlighet

Genom att återvinna natriumcyanid och tungmetaller minskas mängden föroreningar i avloppsvattnet avsevärt. Det renade avloppsvattnet har en lägre halt av cyanid och tungmetaller, vilket är mer gynnsamt för efterföljande utsläpp eller vidare behandling, vilket minskar den negativa miljöpåverkan.

Konsumtion i återvinningsprocessen för försurning

Förbrukningen av försurningsmetoden för cyanidhaltigt avloppsvatten omfattar huvudsakligen svavelsyra, kaustiksoda (NaOH), kalk och elektricitet. På vintern är det nödvändigt att förvärma avloppsvattnet, så även ånga förbrukas.

1. Syraförbrukning

• Omvandling av cyanid till HCNMängden svavelsyra som behövs för att omvandla cyanid i avloppsvatten till HCN beror på koncentrationen av cyanid i avloppsvattnet. För att till exempel behandla 1 m³ avloppsvatten med en cyanidkoncentration på 5000 ppm krävs en viss mängd svavelsyra för denna omvandling.

• Försurning av avloppsvattenFörutom syran för cyanidomvandling används ytterligare syra för att justera avloppsvattnet till rätt surhetsgrad. Mängden syra som behövs för att sänka pH-värdet till under 2 är en viktig faktor.

• Reaktion med alkali i avloppsvattenDet kan finnas vissa alkaliska ämnen i avloppsvattnet som reagerar med svavelsyra, men generellt sett är denna förbrukning relativt liten jämfört med de mängder som används för cyanidomvandling och försurning.

• Reaktion med karbonat i avfallOm de cyanidhaltiga råmaterialen har en hög Kolsyrainnehåll, såsom i vissa cyanidavfallsslam, kommer karbonatet att reagera med syran och bilda koldioxid. I sådana fall kommer svavelsyraförbrukningen att öka avsevärt, och dessa material kanske inte är idealiska för behandling med syraåtervinningsmetoden.

2. AlkaliförbrukningKaustiksoda (NaOH) används i alkaliabsorptionstornet för att absorbera HCN och bilda NaCN. Mängden NaOH som förbrukas är relaterad till mängden genererad HCN och absorptionseffektiviteten.

3. KalkförbrukningI vissa fall kan kalk användas vid efterföljande behandling av avloppsvatten, som att justera pH-värdet för tungmetallutfällning. Mängden kalk som behövs beror på typen och koncentrationen av tungmetaller i avloppsvattnet och det erforderliga pH-justeringsintervallet.

4. El- och ångförbrukningElektricitet används av utrustning som pumpar, fläktar och vakuumcentrifugalfläktar i processen. På vintern, när avloppsvattnet förvärms, förbrukas ånga för att höja temperaturen till lämplig nivå för reaktionen.

Slutsats

Försurningsmetoden för återvinning av cyanidhaltigt avloppsvatten för att återvinna natriumcyanid och tungmetaller är en omfattande och effektiv behandlingsteknik. Genom att följa specifika processteg kan den inte bara avlägsna giftig cyanid och tungmetaller från avloppsvatten utan även återvinna värdefulla resurser. Även om det finns viss material- och energiförbrukning i processen, har den, med tanke på dess miljömässiga och ekonomiska fördelar, breda tillämpningsmöjligheter vid behandling av cyanidhaltigt avloppsvatten. I den faktiska driften måste dock strikta säkerhetsåtgärder vidtas på grund av HCN-gasens toxicitet. Samtidigt krävs kontinuerlig optimering av processparametrarna för att förbättra återvinningseffektiviteten och minska kostnaderna.