含氰化物废水处理中的反应条件控制

引言

含氰废水在各种工业过程中都会产生，例如金属电镀、钢材表面硬化以及金银矿石精炼。由于氰化物毒性高， 氰化物即使在低浓度下也可能对生物体造成致命影响，因此妥善处理此类废水至关重要。有效 含氰废水处理 关键在于反应条件的精确控制。本文将深入探讨在处理过程中的关键反应条件及其控制方法。 氰化物 - 含有废水。

pH 控制

在不同治疗过程中的意义

1.碱性氯化法

• 碱性氯化法是处理含氰化物废水的常用方法，pH 值控制至关重要。处理反应分为两个步骤。在第一阶段，氰化物被次氯酸钠或氯气和氢氧化钠的混合物氧化成氰酸盐。第一阶段氧化的最佳 pH 值范围通常在 10 到 11 之间。如果 pH 值过低，呈酸性，则反应可能会生成有毒的氯化氰，从而造成严重危害。例如，当 pH 值降至 8 以下时，就会形成这种有害的副产物。另一方面，如果 pH 值过高，反应速率会显著降低。高 pH 值会影响反应物的溶解度和反应性，从而降低氧化过程的效率。

2.过氧化氢法

• 在基于过氧化氢的氰化物废水处理中，最佳pH值范围通常介于9至11之间。在该方法中，过氧化氢在催化剂（例如铁盐）的作用下分解，生成高活性羟基自由基，从而氧化氰化物。在此范围内的pH值有利于过氧化氢的分解和这些必需自由基的形成。如果pH值超出此范围，则会抑制过氧化氢的分解，从而降低整体氧化效率。

3.生物降解过程

• 对于含氰废水的生物降解，即微生物将氰化物分解成无害物质，pH值需要保持在6.5至8.5之间。微生物的代谢活动有一个最佳pH值范围。如果pH值过酸或过碱，都可能导致微生物参与氰化物降解代谢途径的酶发生变性。例如，如果pH值降至6.5以下，许多氰化物降解细菌的生长速度和氰化物降解能力都会下降。

pH调节方法

为了控制pH值，需要向废水中添加适当的酸性或碱性物质。常用的酸包括硫酸和盐酸，而常用的碱则包括氢氧化钠和氢氧化钙。酸或碱的添加量是根据废水的初始pH值和具体处理工艺的目标pH值计算得出的。使用pH传感器进行精确的pH值测量，并可使用自动加药系统准确添加所需的化学品。

温度偏差

对反应率的影响

1.碱性氯化法和过氧化氢法

• 一般来说，无论是碱性氯化法还是过氧化氢法，升高温度都可以加快反应速度。然而，温度需要严格控制。碱性氯化法的最佳温度范围约为 20 - 30°C。如果温度过低，反应速度会变慢，导致氰化物氧化不完全。例如，在低于 15°C 的温度下，氰化物和次氯酸钠之间的反应需要更长时间才能完成。另一方面，如果温度过高，在碱性氯化法中，氯气可能会从溶液中逸出，降低氧化剂的有效性。在过氧化氢法中，高于 35°C 的温度会导致过氧化氢快速分解，形成氧气而不是氰化物氧化所需的羟基自由基。

2.生物降解过程

• 在含氰废水的生物降解中，大多数氰化物降解微生物的最佳温度范围是20-35°C。超出此范围的温度会对微生物的活性产生显著影响。在低温下（低于20°C），微生物的代谢率会降低，可能无法有效分解氰化物。高温（高于35°C）会损害微生物的细胞膜和酶，导致细胞死亡并丧失其降解氰化物的能力。

温度调节技术

为了保持适当的温度，可以在废水处理反应器中安装加热或冷却系统。加热时，可以使用蒸汽加热系统或电加热器。冷却时，可以使用水冷式热交换器或风冷式冷凝器。使用温度传感器持续监测温度，并相应地调整加热或冷却系统，使温度保持在处理过程的最佳范围内。

氧化剂剂量控制

确定合适的数量

1.碱性氯化法

• 在碱性氯化处理中，所需的氧化剂（次氯酸钠或氯气）的量是根据其与氰化物的反应化学计量计算的。在实际操作中，通常会添加过量的氧化剂，通常比理论用量高出10-20％。这是为了确保氰化物完全氧化，因为废水中可能存在其他物质会消耗氧化剂。如果氧化剂剂量过低，氰化物将无法完全氧化，处理后的废水中可能仍然含有高浓度的毒性氰化物。另一方面，如果剂量过高，不仅会增加处理成本，还会导致生成不必要的副产物，例如，过量的氯与废水中的其他有机物发生反应时会产生有害的消毒副产物。

2.过氧化氢法

• 在过氧化氢处理方法中，最佳过氧化氢投加量是通过实验室测试确定的。投加量取决于废水中初始氰化物浓度、是否存在其他干扰物质以及所用催化剂的类型等因素。与碱性氯化法类似，过氧化氢投加量不足会导致氰化物氧化不完全。然而，过量投加的过氧化氢会导致生成的羟基自由基分解，从而降低整体处理效率并增加成本。

剂量控制设备

为了精确控制氧化剂的投加量，通常使用计量泵。这些泵可以精确地将所需量的氧化剂溶液输送到废水处理反应器中。自动控制系统可以与计量泵集成，根据废水中氰化物浓度或氧化反应进度（例如通过ORP测量，稍后将讨论）的实时监测来调整投加量。

氧化还原电位（ORP）控制

在监测反应进展中的作用

1.碱性氯化法

• 在碱性氯化工艺中，ORP监测对于跟踪氧化反应的进展至关重要。随着氰化物氧化为氰酸盐，进而氰酸盐进一步氧化为无害物质，废水的ORP值会发生变化。在氰化物氧化为氰酸盐的第一阶段，ORP通常会升高。此阶段的目标ORP范围约为300 - 500 mV（取决于具体的反应条件）。当ORP达到此范围时，表明第一阶段氧化接近完成。在氰酸盐氧化为无害物质的第二阶段，ORP进一步升高，目标范围通常在600 - 700 mV左右。通过监测ORP，操作人员可以确定何时停止添加氧化剂，确保反应完成，而不会过度氧化废水或浪费氧化剂。

2.过氧化氢法

• 在基于过氧化氢的处理中，ORP也是反应进展的重要指标。含氰废水的初始ORP相对较低。随着过氧化氢的加入和氧化反应的进行，ORP逐渐升高。过氧化氢处理含氰废水的目标ORP范围通常约为400-500 mV。当ORP达到此值时，表明氰化物已被有效氧化为无毒形式。

ORP监测和控制系统

ORP传感器用于持续监测处理反应器中废水的ORP值。这些传感器连接到一个控制系统，该系统可编程调整氧化剂的添加量。例如，如果ORP低于目标范围，控制系统可以增加添加到废水中的氧化剂（例如过氧化氢或次氯酸钠）的剂量。相反，如果ORP超过目标范围，控制系统可以减少或停止氧化剂的添加。

结语

控制氰化物废水处理中的反应条件对于高效安全地处理这种高毒性废水至关重要。精确控制pH值、温度、氧化剂投加量和ORP值，可以确保处理过程有效地将氰化物转化为毒性较低或无毒的物质。通过精心管理这些反应条件，工业界不仅可以满足环境法规的要求，还可以优化其氰化物废水处理工艺的成本效益。定期监测和调整这些参数对于适应废水成分和处理厂运行条件的变化至关重要。