Третиране на силно токсични отпадъчни течности, съдържащи цианид

Отпадъчните течности, съдържащи цианид, са изключително токсични и представляват сериозна заплаха за човешкото здраве и екологичната среда. Следователно правилното третиране на такива отпадъчни течности е от изключителна важност. Тази статия ще представи няколко често срещани метода за третиране на силно токсични цианид - съдържащи отпадъчни течности.

1. Методи за химическо окисление

1.1 Метод за алкално хлориране

• ПринципВ алкална среда към отпадъчната течност, съдържаща цианид, се добавят силни окислители като хлорен газ, натриев хипохлорит или калциев хипохлорит. Хипохлоритните йони реагират с цианидните йони в двуетапен процес. Първо цианидът се окислява до цианат, а след това се окислява допълнително до нетоксични вещества като въглероден диоксид и азотен газ.

• Процес на потока:

• 
  

• Регулиране на рНЗапочнете с добавяне на натриев хидроксид към отпадъчната течност, съдържаща цианид, за да се установи pH стойност между 10 и 11.

• 
  

• Добавяне на окислителБавно въведете подходящо количество от избрания окислител, например разтвор на натриев хипохлорит. Необходимото количество окислител зависи от концентрацията на цианид в отпадъчната течност. Разбърквайте непрекъснато по време на добавянето, за да осигурите равномерно смесване.

• 
  

• Реакция и мониторингОставете реакцията да протече няколко часа и непрекъснато проверявайте концентрацията на цианид в отпадъчната течност през цялото време. Обичайните техники за мониторинг включват използване на цианидно-специфични електроди или колориметрични методи.

• 
  

• Неутрализация и изхвърлянеСлед като реакцията приключи и концентрацията на цианид достигне стандарта за изпускане (обикновено по-малко от 0.5 mg/L в много региони), регулирайте pH на отпадъчната течност до неутрален диапазон (pH = 6 - 9) с подходяща киселина, като сярна киселина, и след това я изпуснете.

1.2 Метод за окисление с водороден пероксид

• ПринципВодородният пероксид е силен окислител. В присъствието на катализатор, като например медни йони, той може да окисли цианидните йони в отпадъчната течност, превръщайки цианида в нетоксичен азот и въглероден диоксид.

• Процес на потока:

• 
  

• Регулиране на рНПроменете pH стойността на отпадъчната течност, съдържаща цианид, до киселинен диапазон, обикновено около pH = 3 - 5, тъй като окислителната реакция на водороден пероксид с цианид е по-ефективна при киселинни условия.

• 
  

• Добавяне на катализатор и водороден пероксидДобавете малко количество катализатор, например меден сулфат, към отпадъчната течност и след това постепенно добавяйте разтвор на водороден пероксид. Количеството добавен водороден пероксид трябва да е достатъчно, за да окисли напълно цианида. Тъй като реакцията е екзотермична, обърнете внимание на контролирането на температурата на реакцията, за да избегнете прегряване.

• 
  

• Реакция и разделянеСлед като добавянето приключи, оставете реакцията да протече известно време. След това извършете разделяне на твърдо вещество от течност, например чрез утаяване или филтриране, за да отстраните всички утаени вещества, като метални хидроксиди, ако в отпадъчната течност има йони на тежки метали.

• 
  

• След лечениеОбработената супернатанта може да се подложи на допълнително третиране с помощта на други методи, като адсорбция или мембранно разделяне, за да се гарантира, че качеството на крайния отпадъчен поток отговаря на съответните стандарти.

1.3 Метод за окисление на озон

• ПринципОзонът е мощен окислител с висок окислителен потенциал. Когато се въведе в отпадъчни течности, съдържащи цианид, той реагира директно с цианидни йони, окислявайки ги до нетоксични вещества като карбонат и азот. Механизмът на реакцията е сложен и може да включва междинни продукти. Наличието на метални йонни катализатори, като медни и магнезиеви йони, може да ускори скоростта на реакцията.

• Процес на потока:

• 
  

• Предварителна обработка на отпадъчни течностиПърво, отстранете едрите частици и суспендираните твърди вещества в отпадъчната течност, съдържаща цианид, чрез филтриране или утаяване. Това предотвратява запушването на оборудването, генериращо озон, и осигурява гладко протичане на реакцията.

• 
  

• Генериране и въвеждане на озонИзползвайте озонов генератор за производство на озонов газ, който след това се подава в отпадъчната течност чрез газоразпределително устройство. Количеството въведен озон трябва да се регулира според концентрацията на цианид и обема на отпадъчната течност.

• 
  

• Реакция и мониторингРеакцията се провежда в затворен реакционен резервоар за определен период от време. Следете концентрацията на цианид в отпадъчната течност в реално време по време на реакцията. Времето за реакция обикновено е по-кратко от някои други методи на окисление, но все пак зависи от специфичните условия на отпадъчната течност.

• 
  

• Пречистване на отпадъчните водиСлед реакцията, третираната отпадъчна течност може да се нуждае от допълнително третиране, като например регулиране на pH стойността и отстраняване на всички останали странични продукти, свързани с озона, за да отговаря на стандартите за изхвърляне.

2. Физико-химични методи

2.1 Метод на йонен обмен

• ПринципИзползват се специални йонообменни смоли. Тези смоли имат функционални групи, които могат селективно да адсорбират цианидни йони или метал-цианидни комплекси в отпадъчната течност. Например, някои анионообменни смоли могат да обменят своите аниони с цианидни йони в разтвора.

• Процес на потока:

• 
  

• Избор и подготовка на смолаИзберете подходяща йонообменна смола въз основа на характеристиките на отпадъчната течност, съдържаща цианид, като например вида на наличните метално-цианидни комплекси. Предварително обработете смолата, като я измиете с киселинни и алкални разтвори, за да активирате нейната обменна функция.

• 
  

• Опаковка на колониПоставете предварително обработената смола в йонообменна колона.

• 
  

• Преминаване на отпадъчни течностиБавно прекарайте отпадъчната течност, съдържаща цианид, през йонообменната колона. Контролирайте скоростта на потока, за да осигурите достатъчно време за контакт между отпадъчната течност и смолата.

• 
  

• Регенерация на смолаСлед като смолата е адсорбирала определено количество цианид, тя трябва да се регенерира. Процесът на регенерация обикновено включва използването на регенерационен разтвор, като например разтвор на силна киселина или силна основа, за отстраняване на адсорбираните цианидни йони от смолата. Регенерираната смола може да се използва повторно.

• 
  

• Третиране на регенерираща течностРегенериращата течност, която съдържа висока концентрация на цианид, изисква допълнително третиране, обикновено чрез методи за химично окисление описаното по-горе, за да се превърне цианидът в нетоксични вещества.

2.2 Метод на адсорбция

• ПринципАдсорбенти като активен въглен и зеолит имат голяма специфична повърхност и силен адсорбционен капацитет. Те могат да адсорбират цианидни йони и други замърсители в отпадъчната течност чрез физическа адсорбция, като например сили на ван дер Ваалс, и химическа адсорбция, като например образуване на химични връзки с повърхностни функционални групи. Активният въглен, по-специално, е широко използван поради високата си адсорбционна ефективност за различни вещества.

• Процес на потока:

• 
  

• Избор на адсорбент и предварителна обработкаИзберете подходящ адсорбент според естеството на отпадъчната течност. Например, гранулиран активен въглен често се използва за мащабно третиране, докато прахообразният активен въглен може да е по-подходящ за дребномащабно или високопрецизно третиране. Предварително третирайте адсорбента чрез измиване и изсушаване, за да отстраните примесите.

• 
  

• Процес на адсорбцияДобавете адсорбента към отпадъчната течност, съдържаща цианид, и бъркайте непрекъснато, за да увеличите контактната площ между адсорбента и отпадъчната течност. Времето за адсорбция варира в зависимост от концентрацията на цианид и вида на адсорбента, обикновено варирайки от няколко минути до няколко часа.

• 
  

• раздялаСлед като адсорбцията приключи, отделете адсорбента от отпадъчната течност, като използвате методи като филтрация или утаяване.

• 
  

• Регенерация на адсорбентиПодобно на йонообменната смола, използваният адсорбент може да се регенерира. За активния въглен методите за регенерация включват термична регенерация (нагряване на активния въглен до висока температура за десорбиране на адсорбираните вещества) и химическа регенерация (използване на химични реактиви за реакция с адсорбираните вещества).

3. Методи за биологично третиране

• ПринципНякои микроорганизми имат способността да разграждат цианид. Тези микроорганизми използват цианид като източник на въглерод, азот или енергия при специфични условия на околната среда. Например, някои бактерии могат да превърнат цианида в по-малко токсични вещества като амоняк и въглероден диоксид чрез серия от ензимни реакции. Целият процес включва метаболизма на микроорганизмите, а различните микроорганизми могат да имат различни метаболитни пътища за разграждане на цианид.

• Процес на потока:

• 
  

• Селекция и култивиране на микроорганизмиИзберете подходящи микроорганизми, разграждащи цианидите, които могат да бъдат изолирани от естествена среда, като почва или пречиствателни станции за отпадъчни води. Култивирайте тези микроорганизми в лаборатория, за да получите достатъчно количество микробен инокулум. Култивационната среда трябва да съдържа подходящи хранителни вещества, които да подпомагат растежа на микроорганизмите.

• 
  

• Настройка на реактораСъздайте реактор за биологично третиране, като например реактор с активна утайка или реактор с биофилм. В реактор с активна утайка микроорганизмите са в суспендирано състояние в отпадъчната течност, докато в реактор с биофилм микроорганизмите се прикрепят към твърда опорна повърхност, за да образуват биофилм.

• 
  

• Третиране на отпадъчни течностиВъведете съдържащата цианид отпадъчна течност в реактора за биологично третиране. Контролирайте условията на околната среда в реактора, включително температура (обикновено около 25 - 35 °C), pH (обикновено около 7 - 8) и съдържание на разтворен кислород, за да създадете подходяща жизнена среда за микроорганизмите.

• 
  

• Мониторинг и контролНепрекъснато следете концентрацията на цианид и други важни параметри в отпадъчната течност по време на процеса на третиране. Регулирайте работните условия на реактора своевременно според резултатите от мониторинга, за да осигурите стабилна работа на системата за биологично третиране.

• 
  

• Пречистване на отпадъчните водиСлед биологично третиране, отпадъчните води могат все още да съдържат някои микроорганизми и малки количества органична материя. Може да се наложи допълнително третиране, като дезинфекция (с помощта на методи като ултравиолетово облъчване или добавяне на дезинфектанти) и филтрация, за да се спазят стандартите за изпускане.

4. Съображения при лечението

• Безопасността на първо мястоОтпадъчните течности, съдържащи цианид, са силно токсични и всички операции по третиране трябва да се извършват в добре проветриво помещение, за предпочитане в аспиратор. Операторите трябва да носят подходящи лични предпазни средства, включително газонепропускливи ръкавици, предпазни очила и устройства за защита на дихателните пътища.

• Точно определяне на концентрациятаПреди третиране, измерете точно концентрацията на цианид в отпадъчната течност. Това е от решаващо значение за избора на подходящ метод за третиране и определяне на дозата на препаратите за третиране.

• Комбинирано лечениеВ много случаи един метод за третиране може да не е достатъчен, за да отговори напълно на стандартите за изхвърляне. Затова помислете за използването на комбинирани методи за третиране. Например, комбинация от химическо окисление и биологично третиране често може да постигне по-добри резултати.

• Въздействието върху околната средаКогато избирате методи за третиране и препарати, вземете предвид потенциалното им въздействие върху околната среда. Изберете методи и препарати, които са екологични и произвеждат по-малко вторично замърсяване.

• Спазване на разпоредбитеОсигурете съответствие на процеса на пречистване и крайното качество на отпадъчните води със съответните национални и местни разпоредби за опазване на околната среда. Редовно наблюдавайте и докладвайте резултатите от пречистването на съответните отдели за опазване на околната среда.

В заключение, третирането на силно токсични отпадъчни течности, съдържащи цианид, изисква цялостно разглеждане на различни фактори. Чрез избора на подходящ метод за третиране и стриктното спазване на оперативните процедури, можем ефективно да намалим токсичността на отпадъчните течности, съдържащи цианид, и да защитим околната среда и човешкото здраве.