基于二氧化氯處理含氰廢水的研究

李炳清

（廣州宇晴環境顧問工程有限公司，廣東 廣州 511400）

二氧化氯因其強氧化性及其他一些優良性能，已在飲用水消毒、醫療器械消毒、紙漿漂白等領域得到廣泛應用，而在工業廢水處理上也顯示了很強的優勢，越來越受到重視。在濕法冶煉中的NaCN浸出工藝、機械加工中氰化電鍍等過程中會產生含氰廢水。由于含氰廢水屬于高毒性無機廢水，對生物和環境均有較強的毒害作用，且在酸性條件下會產生劇毒的氫氟酸氣體，直接有致命的危害。因此，對含氰廢水進行處理后達標排放或回用于生產都具有重要的現實和社會意義。

1 含氰廢水處理工藝特點

含氰廢水處理工藝包括堿性氯化法、離子交換法、電解法等多種處理方法。在工程實踐中，采用較多的是兩級堿性氯化法處理工藝，該方法穩定、可靠，且成本較低，易于自控。氯化劑可采用液氯、次氯酸鈉、二氧化氯、漂白粉等。根據經驗數據比較，幾種氯氧化劑消耗量與處理效果具體比較見表1。

表1 氯氧化劑投加量及除氰特點比較表

由表1可得出結論：液氯有效氯含量高，但儲存和投加設備復雜，安全性較低；次氯酸鈉和漂白粉的有效氯含量低，投加量大，產渣量大，且次氯酸鈉有效期短，不易儲存；而二氧化氯有效氯含量高，可現場制備，原料易于儲存，生成和投加設備可自動檢測和自動投加，操作簡便，安全性高，有顯著的優越性。本文討論的就是二氧化氯在堿性條件下二步法處理含氰廢水的工藝。

2 處理工藝原理

二氧化氯為強氧化劑，對于氰化物的氧化過程分兩步進行，第一步在堿性條件下，氰根離子（CN－）被氧化成亞氯酸鹽和氰酸鹽；第二步在稍弱堿性條件下，生成的氰酸鹽在ClO2氧化作用下，進一步水解，分解成二氧化碳和氮氣。反應式如下：

3 處理工藝流程

某電鍍生產線排放含氰廢水，廢水量3 m3/h，CN－30 mg/L，采用二段式堿性氯化法，具體工藝設計流程見圖1。

圖1 除氰工藝流程圖

4 各處理單元工藝設計參數

（1）含氰廢水調節池：有效容積12 m3，停留時間4 h。

（2）二氧化氯發生器：反應藥劑負壓自吸進入二氧化氯發生器，通過自動加藥裝置投加到破氰反應罐 a，ClO2投藥比理論上 ρ（ClO2/CN－）＝1.04，而實際中多種副反應干擾，造成ClO2消耗量增加，為確保廢水處理后［CN－］＜0.5 mg/L，實際ClO2投藥比ρ（ClO2/CN－）采用4。

（3）破氰反應罐 a：采用下進水上出水方式，有效容積1.25 m3，停留時間25 min。反應罐設攪拌器，角速度為166 rpm，出口位置設ORP電極、PH計探頭，控制堿液和二氧化氯投加。

（4）破氰反應罐b：有效容積1.25 m3，停留時間25 min，中間設隔板，板底設置導流水口，上端進水上端出水。出口處設置ORP電極、PH計探頭。水流速度小于0.1 m/s。

（5）斜管沉淀池：表面負荷2 m3/（m2·h），有效容積5.7 m3，停留時間1.9 h，混凝反應段投加PAM混凝劑，投加量采用2 mg/L。

（6）石英砂過濾器：強制濾速：16 m/h；裝填濾料石英砂：d0.6～0.8（K80＜1.25）；工作周期：12～24 h；反沖強度：24～48 m/h；反沖歷時：6～8 min。

（7）清水池，有效容積15 m3，停留時間5 h。在排水口處設置余氯計。

5 工藝自控運行參數

本工藝采用自動控制系統，具體自控點位及控制參數如下：

（1）ORP電極控制儀，通過破氰反應罐電極電位控制二氧化氯發生器投藥量，其中破氰反應罐a的ORP值保持在300～330，破氰反應罐b的ORP值保持在600～650。

（2）PH計與堿液池出水電動閥連接，控制破氰反應罐a，b的pH值。根據長期實踐經驗總結，破氰反應最佳pH值控制范圍應該為：破氰反應罐a的pH值保持在11～13；破氰反應罐b的pH值保持在8～9。

（3）余氯計設在清水池出口處，余氯量可以反映出工藝過程中氰化物被氧化程度，通過經驗總結，余氯控制在3～6 ppm左右，CN－濃度一般來說都可以控制在0.5 mg/L以下。

6 實際運行效果

該套系統效果穩定，出水CN－含量在0.15～0.3 mg/L，實踐證明，保證破氰過程中的pH值是達到處理效果的關鍵因素；出水余氯監測則是保證有效氯投加的關鍵；在這兩點因素都嚴格控制時，原水中CN－含量發生一點波動，也不影響出水效果的穩定。

7 結論

（1）二氧化氯氧化法是一種有效的去除水中高濃度氰化物的處理工藝。

（2）對氰化物濃度（以CN－計）在100～300 mg/L的廢水，當pH＝11.2～12.6，ClO2/CN－＝2.28～5.92時，去除率大于98%，并且處理效果穩定。

（3）原水中氰化物濃度越高，達到同一去除率時所需的ClO2/CN－越低。

（4）pH值對二氧化氯氧化除氰的去除率具有明顯影響，酸性條件下，二氧化氯對氰化物無去除作用；弱堿性條件下，氧化速率較慢，需延長接觸時間才能取得較高的去除率；當在pH＞11的強堿性條件下，30 min的接觸時間去除率即可達96%以上。

（5）二氧化氯處理系統工藝簡單，操作安全方便，自動化程度高。