Behandeling van zeer giftige cyanidehoudende afvalvloeistoffen

Afvalvloeistoffen met cyanide zijn extreem giftig en vormen een ernstige bedreiging voor de menselijke gezondheid en het milieu. Daarom is een goede behandeling van dergelijke afvalvloeistoffen van het grootste belang. Dit artikel introduceert verschillende gangbare behandelingsmethoden voor zeer giftige afvalstoffen. cyanide - die afvalvloeistoffen bevatten.

1. Chemische oxidatiemethoden

1.1 Alkalische chloormethode

• Principe: In een alkalische omgeving worden sterke oxidatiemiddelen zoals chloorgas, natriumhypochloriet of calciumhypochloriet toegevoegd aan de cyanidehoudende afvalvloeistof. De hypochlorietionen reageren met cyanide-ionen in een tweestapsproces. Eerst wordt cyanide geoxideerd tot cyanaat en vervolgens verder geoxideerd tot niet-giftige stoffen zoals koolstofdioxide en stikstofgas.

• Process Flow:

• 
  

• pH-aanpassing:: Begin met het toevoegen van natriumhydroxide aan de cyanidehoudende afvalvloeistof om de pH-waarde tussen 10 en 11 in te stellen.

• 
  

• Oxidant toevoegingVoeg langzaam een ​​geschikte hoeveelheid van het geselecteerde oxidatiemiddel toe, zoals een natriumhypochlorietoplossing. De benodigde hoeveelheid oxidatiemiddel hangt af van de cyanideconcentratie in de afvalvloeistof. Roer voortdurend tijdens het toevoegen om een ​​gelijkmatige menging te garanderen.

• 
  

• Reactie en monitoring: Laat de reactie enkele uren duren en controleer voortdurend de cyanideconcentratie in de afvalvloeistof. Veelgebruikte monitoringtechnieken zijn onder andere het gebruik van cyanide-specifieke elektroden of colorimetrische methoden.

• 
  

• Neutralisatie en ontlading:Zodra de reactie voorbij is en de cyanideconcentratie voldoet aan de lozingsnorm (in veel regio's meestal lager dan 0.5 mg/l), brengt u de pH van de afvalvloeistof op een neutraal niveau (pH = 6 - 9) met een geschikt zuur, zoals zwavelzuur. Vervolgens mag u het afvalwater lozen.

1.2 Waterstofperoxide-oxidatiemethode

• PrincipeWaterstofperoxide is een sterk oxidatiemiddel. In aanwezigheid van een katalysator zoals koperionen kan het cyanide-ionen in de afvalvloeistof oxideren, waardoor cyanide wordt omgezet in niet-giftige stikstof en koolstofdioxide.

• Process Flow:

• 
  

• pH-aanpassing:: Pas de pH-waarde van het cyanidehoudende afvalproduct aan naar een zuur bereik, doorgaans rond pH = 3 - 5, aangezien de oxidatiereactie van waterstofperoxide met cyanide effectiever is onder zure omstandigheden.

• 
  

• Katalysator en waterstofperoxidetoevoegingVoeg een kleine hoeveelheid katalysator, bijvoorbeeld kopersulfaat, toe aan de afvalvloeistof en voeg vervolgens geleidelijk waterstofperoxideoplossing toe. De toegevoegde hoeveelheid waterstofperoxide moet voldoende zijn om het cyanide volledig te oxideren. Omdat de reactie exotherm is, is het belangrijk om de reactietemperatuur onder controle te houden om oververhitting te voorkomen.

• 
  

• Reactie en scheiding: Laat de reactie na toevoeging even doorlopen. Voer vervolgens een scheiding van vaste stoffen en vloeistoffen uit, bijvoorbeeld door sedimentatie of filtratie, om eventuele neergeslagen stoffen te verwijderen, zoals metaalhydroxiden als er zware metaalionen in de afvalvloeistof zitten.

• 
  

• Nabehandeling:De behandelde supernatant kan verder worden behandeld met andere methoden, zoals adsorptie of membraanscheiding, om ervoor te zorgen dat de uiteindelijke effluentkwaliteit voldoet aan de relevante normen.

1.3 Ozonoxidatiemethode

• PrincipeOzon is een krachtig oxidatiemiddel met een hoog oxidatiepotentieel. Wanneer het in cyanidehoudende afvalvloeistoffen wordt gebracht, reageert het direct met cyanide-ionen en oxideert het deze tot niet-giftige stoffen zoals carbonaat en stikstof. Het reactiemechanisme is complex en kan tussenproducten omvatten. De aanwezigheid van metaalionkatalysatoren, zoals koper- en magnesiumionen, kan de reactiesnelheid versnellen.

• Process Flow:

• 
  

• Voorbehandeling van afvalvloeistoffenVerwijder eerst grove deeltjes en zwevende vaste stoffen uit de cyanidehoudende afvalvloeistof door middel van filtratie of sedimentatie. Dit voorkomt verstopping van de ozonproducerende apparatuur en zorgt voor een soepel verloop van de reactie.

• 
  

• Ozongeneratie en -introductie: Gebruik een ozongenerator om ozongas te produceren, dat vervolgens via een gasdistributiesysteem aan de afvalvloeistof wordt toegevoegd. De hoeveelheid ozon die wordt toegevoegd, moet worden aangepast aan de cyanideconcentratie en het volume van de afvalvloeistof.

• 
  

• Reactie en monitoring: Voer de reactie gedurende een bepaalde tijd uit in een gesloten reactietank. Monitor de cyanideconcentratie in de afvalvloeistof in realtime tijdens de reactie. De reactietijd is meestal korter dan bij sommige andere oxidatiemethoden, maar hangt nog steeds af van de specifieke omstandigheden van de afvalvloeistof.

• 
  

• Afvalwaterbehandeling:Na de reactie heeft de behandelde afvalvloeistof mogelijk aanvullende behandeling nodig, zoals het aanpassen van de pH-waarde en het verwijderen van resterende ozongerelateerde bijproducten, om aan de lozingsnormen te voldoen.

2. Fysisch-chemische methoden

2.1 Ionenuitwisselingsmethode

• Principe: Er worden speciale ionenwisselaarharsen gebruikt. Deze harsen hebben functionele groepen die selectief cyanide-ionen of metaalcyanidecomplexen in de afvalvloeistof kunnen adsorberen. Sommige anionenwisselaarharsen kunnen bijvoorbeeld hun anionen uitwisselen met cyanide-ionen in de oplossing.

• Process Flow:

• 
  

• Harsselectie en -voorbereidingSelecteer een geschikte ionenwisselaarhars op basis van de kenmerken van de cyanidehoudende afvalvloeistof, zoals het type metaalcyanidecomplexen. Behandel de hars voor door deze te wassen met zuur- en alkali-oplossingen om de uitwisselingsfunctie te activeren.

• 
  

• Kolomverpakking: Verpak de voorbehandelde hars in een ionenwisselingskolom.

• 
  

• Afvalvloeistofdoorgang: Laat de cyanidehoudende afvalvloeistof langzaam door de ionenwisselaarkolom stromen. Controleer de stroomsnelheid om voldoende contacttijd tussen de afvalvloeistof en de hars te garanderen.

• 
  

• Harsregeneratie: Zodra de hars een bepaalde hoeveelheid cyanide heeft geadsorbeerd, moet deze worden geregenereerd. Het regeneratieproces omvat meestal het gebruik van een regeneratieoplossing, zoals een oplossing van sterk zuur of een sterke base, om de geadsorbeerde cyanide-ionen uit de hars te verwijderen. De geregenereerde hars kan worden hergebruikt.

• 
  

• Behandeling van regeneratievloeistof:De regeneratievloeistof, die een hoge concentratie cyanide bevat, heeft verdere behandeling nodig, meestal via de chemische oxidatiemethoden zoals hierboven beschreven, om het cyanide om te zetten in niet-giftige stoffen.

2.2 Adsorptiemethode

• PrincipeAdsorbentia zoals actieve kool en zeoliet hebben een groot specifiek oppervlak en een sterk adsorptievermogen. Ze kunnen cyanide-ionen en andere verontreinigingen in de afvalvloeistof adsorberen door middel van fysische adsorptie, zoals vanderwaalskrachten, en chemische adsorptie, bijvoorbeeld door chemische bindingen aan te gaan met functionele oppervlaktegroepen. Vooral actieve kool wordt veel gebruikt vanwege de hoge adsorptie-efficiëntie voor diverse stoffen.

• Process Flow:

• 
  

• Adsorbensselectie en voorbehandelingKies een geschikt adsorbens op basis van de aard van de afvalvloeistof. Zo wordt actieve kool in korrelvorm vaak gebruikt voor grootschalige zuivering, terwijl actieve kool in poedervorm geschikter kan zijn voor kleinschalige of zeer nauwkeurige zuivering. Behandel het adsorbens voor door het te wassen en te drogen om onzuiverheden te verwijderen.

• 
  

• AdsorptieprocesVoeg het adsorbens toe aan de cyanidehoudende afvalvloeistof en roer continu om het contactoppervlak tussen het adsorbens en de afvalvloeistof te vergroten. De adsorptietijd varieert afhankelijk van de cyanideconcentratie en het type adsorbens, meestal van enkele minuten tot enkele uren.

• 
  

• Separatie:Nadat de adsorptie is voltooid, scheidt u het adsorbens van de afvalvloeistof met behulp van methoden zoals filtratie of sedimentatie.

• 
  

• AdsorbensregeneratieNet als bij ionenwisselaarhars kan het gebruikte adsorbens worden geregenereerd. Voor actieve kool omvatten de regeneratiemethoden thermische regeneratie (het verhitten van de actieve kool tot een hoge temperatuur om de geadsorbeerde stoffen te desorberen) en chemische regeneratie (het gebruiken van chemische reagentia om te reageren met de geadsorbeerde stoffen).

3. Biologische behandelingsmethoden

• PrincipeBepaalde micro-organismen kunnen cyanide afbreken. Deze micro-organismen gebruiken cyanide als bron van koolstof, stikstof of energie onder specifieke omgevingsomstandigheden. Sommige bacteriën kunnen cyanide bijvoorbeeld via een reeks enzymatische reacties omzetten in minder giftige stoffen zoals ammoniak en koolstofdioxide. Het hele proces omvat het metabolisme van micro-organismen, en verschillende micro-organismen kunnen verschillende metabolische routes hebben voor de afbraak van cyanide.

• Process Flow:

• 
  

• Selectie en teelt van micro-organismenSelecteer geschikte cyanideafbrekende micro-organismen die geïsoleerd kunnen worden uit natuurlijke omgevingen zoals bodem of afvalwaterzuiveringsinstallaties. Kweek deze micro-organismen in een laboratorium om voldoende microbieel inoculum te verkrijgen. Het kweekmedium moet geschikte voedingsstoffen bevatten om de groei van micro-organismen te ondersteunen.

• 
  

• Reactoropstelling: Richt een biologische zuiveringsreactor in, zoals een actiefslibreactor of een biofilmreactor. In een actiefslibreactor bevinden de micro-organismen zich in suspensie in de afvalvloeistof, terwijl ze zich in een biofilmreactor hechten aan een vast draagoppervlak om een ​​biofilm te vormen.

• 
  

• Afval Vloeibare Behandeling: Breng de cyanidehoudende afvalvloeistof in de biologische reactor. Controleer de omgevingsomstandigheden in de reactor, waaronder de temperatuur (meestal rond de 25-35 °C), de pH-waarde (meestal rond de 7-8) en het gehalte aan opgeloste zuurstof, om een ​​geschikte leefomgeving voor de micro-organismen te creëren.

• 
  

• Bewaking en controle: Controleer continu de concentratie cyanide en andere relevante parameters in de afvalvloeistof tijdens het zuiveringsproces. Pas de bedrijfsomstandigheden van de reactor tijdig aan op basis van de meetresultaten om een ​​stabiele werking van het biologische zuiveringssysteem te garanderen.

• 
  

• AfvalwaterbehandelingNa biologische zuivering kan het effluent nog steeds micro-organismen en kleine hoeveelheden organisch materiaal bevatten. Verdere behandeling, zoals desinfectie (met behulp van methoden zoals ultraviolette bestraling of het toevoegen van desinfectiemiddelen) en filtratie, kan nodig zijn om aan de lozingsnormen te voldoen.

4. Overwegingen bij de behandeling

• Safety First: Afvalvloeistoffen die cyanide bevatten, zijn zeer giftig en alle behandelingsprocessen moeten worden uitgevoerd in een goed geventileerde ruimte, bij voorkeur in een zuurkast. Operators dienen geschikte persoonlijke beschermingsmiddelen te dragen, waaronder gasdichte handschoenen, een veiligheidsbril en ademhalingsbescherming.

• Nauwkeurige concentratiebepalingMeet vóór de behandeling nauwkeurig de cyanideconcentratie in de afvalvloeistof. Dit is cruciaal voor het kiezen van de juiste behandelingsmethode en het bepalen van de dosering van de behandelingsmiddelen.

• Gecombineerde behandeling: In veel gevallen is één behandelingsmethode niet voldoende om volledig aan de lozingsnormen te voldoen. Overweeg daarom gecombineerde behandelingsmethoden. Een combinatie van chemische oxidatie en biologische behandeling kan bijvoorbeeld vaak betere behandelresultaten opleveren.

• milieueffectrapportageHoud bij het selecteren van behandelingsmethoden en -middelen rekening met hun mogelijke impact op het milieu. Kies methoden en middelen die milieuvriendelijk zijn en minder secundaire vervuiling veroorzaken.

• Naleving van voorschriften: Zorg ervoor dat het zuiveringsproces en de kwaliteit van het uiteindelijke effluent voldoen aan de relevante nationale en lokale milieuvoorschriften. Controleer en rapporteer de zuiveringsresultaten regelmatig aan de relevante milieuafdelingen.

Concluderend vereist de behandeling van zeer giftige cyanidehoudende afvalvloeistoffen een uitgebreide afweging van verschillende factoren. Door de juiste behandelingsmethode te kiezen en de operationele procedures strikt te volgen, kunnen we de toxiciteit van cyanidehoudende afvalvloeistoffen effectief verminderen en het milieu en de menselijke gezondheid beschermen.