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 cyanider, nämligen Natriumcyanid (NaCN), kalium cyanid (KCN) och cyanvätesyra (HCN), utgör ett allvarligt hot mot både människors hälsa och miljön. Den gemensamma nämnaren bland 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 icke-toxiska ämnen. Till exempel kan klorbaserade oxidanter som natriumhypoklorit (NaOCl) reagera med cyanidjoner. Reaktionen omvandlar först cyanid (CN-) till cyanat (CNO-), och ytterligare oxidation kan bryta ner cyanat till koldioxid (CO2), kväve (N2) och andra ofarliga produkter. Den övergripande 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 lågkoncentrationscyanidhaltigt avloppsvatten. Det kan implementeras i befintliga avloppsreningsverk med vissa modifieringar av reningsprocessen.

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

2. Elektrolytisk oxidation

• Princip: Vid elektrolytisk oxidation passerar en elektrisk ström genom det cyanidinnehållande avloppsvattnet i en elektrolyscell. Cellens anod fungerar som platsen där oxidation sker. Cyanidjoner oxideras vid anodytan. Den allmänna reaktionen vid anoden kan skrivas som (2CN^ -+4OH^ -\högerpil 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 tillför ytterligare kemiska ämnen förutom elektroderna. Den kan automatiseras och kontrolleras exakt.

• Nackdelar: Men som nämnts är elektrolytisk oxidation mycket energikrävande. Behovet av en kontinuerlig elförsörjning gör att reningskostnaden är relativt hög. Dessutom kan elektroderna uppleva korrosion med tiden, vilket kräver regelbundet underhåll och utbyte.

Biologisk behandling

1. Princip: Biologisk rening av cyanidinnehållande 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 formatera genom en rad enzymatiska steg. Ammoniaken kan sedan nitrifieras ytterligare av andra mikroorganismer i reningssystemet.

2. Fördelar: Biologisk rening är generellt sett mer miljövänlig då den inte innebär användning av stora mängder kemikalier. Det kan vara kostnadseffektivt för att behandla lågkoncentrationscyanidhaltigt avloppsvatten på lång sikt, särskilt i de fall där det finns ett lämpligt mikrobiellt konsortium.

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

Cyanidregenererings- och återvinningsmetod

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

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

3. Nackdelar: Jonbytarhartserna måste väljas noggrant och underhållas. Regenereringsprocessen kan kräva användning av ytterligare kemikalier, och det finns en risk för hartsbeväxning, 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.