申请日2017.06.26
公开(公告)日2017.09.19
IPC分类号C02F9/14; C02F101/18; C02F101/30
摘要
本发明公开了一种高盐含氰废水处理工艺及处理系统，主要对金属锆生产废水进行中和、除氰、除氨氮、除COD等处理。其工艺涉及混凝沉淀、氨吹脱、电化学/化学氧化、生化反应等组合工艺，装置包括混凝沉淀装置、氨吹脱装置、电解破氰装置、化学除氰装置、电催化氧化装置、化学氧化装置、配水水解池、A/O生化池、二沉池等处理设施。本发明解决了高盐、高氰化物、高COD和高氨氮的处理难题。废水处理工艺流程长，但各工艺充分发挥特点，针对性去除各特征污染物，运行费用相对较低，且从根本上去除氰、COD、氨氮等污染物，运行效果稳定。
权利要求书
1.一种高盐含氰废水处理工艺，其特征在于：将混凝沉淀工艺、氨吹脱工艺、电化学工艺、化学氧化工艺和生化反应工艺充分结合，利用各自工艺特点以及之间的相互影响，去除各特征污染物。
2.根据权利要求1所述高盐含氰废水处理工艺，其特征在于：所述混凝沉淀工艺如下：在混凝沉淀池中投加石灰、混凝剂和助凝剂，以对废水pH值粗调，提高对有机污染物的吸附效果，通过混凝剂和助凝剂去除废水悬浮物;
所述氨吹脱工艺如下：氨氮在水中通常有两种存在形式：NH4+，NH3，在碱性环境下以下反应正向进行：NH4++OH-→NH3+H2O，加碱使氨根离子转化为氨气，然后通过大量曝气，促使NH3由液相传递到气相中带走，从而达到去除氨氮的目的;
所述电化学工艺如下：在电解槽中的含氰废水，在碱性条件下，CN-很容易被电化学氧化;在氧化反应过程中，CN-首先被氧化为氰酸根离子,如①式所示，然后氰酸根离子水解生成氨与碳酸根离子，如②式所示，与此同时，氰酸根离子也可继续氧化，产生CO2和N2，如③式所示：
CN—+2OH——2e-→CNO—+H2O ①
CNO—+2H2O→NH4++CO32— ②
2CNO—+4OH——6e-→2CO2↑+N2↑+2H2O ③
化学破氰原理：利用HClO的强氧化性破氰，pH在10以上时反应式如下：
CN-+HClO→CNCl+OH-
CNCl+2OH-→CNO-+Cl-+H2O
pH在中性和酸性时反应式如下：
2CNO—+3ClO—+2H+→2CO2↑+N2↑+3Cl—+H2O;
化学氧化工艺为电催化氧化法，具体如下：电催化氧化法为利用阳极的高电位或阳极反应所产生的羟基自由基，来将废水中的污染物氧化降解从而达到去除的方法：
Fe2++H2O2→Fe3++·OH+OH-
Fe3++H2O2·→Fe2++O2+2H+
Fe3++O2→Fe2++·O2;
所述生化反应工艺包括水解酸化工艺和A/O工艺，其中水解酸化工艺通过水解菌、产酸菌释放的酶促使水中难以生物降解的大分子物质发生生物催化反应，具体表现为断链和水溶;液相中的溶解性物质一部分在水解池内被细菌吸收利用，转化为能量及CO2、NH3等代谢产物，另一部分将随水流进入后续好氧生物处理阶段被好氧菌代谢处理;
A/O工艺是利用缺氧-好氧串联工艺，使反硝化-硝化反应不断进行，将BOD去除与反硝化脱氮在同一池中完成的缺氧/好氧系统;缺氧池利用异养型兼性微生物进行以反硝化，去除污水中的总氮和有机物;好氧池进行硝化和脱碳反应。
3.一种高盐含氰废水处理系统，其特征在于：包括依次连通的调节池(1)、混凝沉淀装置(2)、氨吹脱装置(3)、电解破氰装置(4)、化学除氰装置(5)、电催化氧化装置(6)、化学氧化装置(7)、物化沉淀池(8)、配水水解池(9)、A/O生化池(10)、二沉池(11)、出水池(12)。
4.根据权利要求3所述高盐含氰废水处理系统，其特征在于：还包括污泥池，所述混凝沉淀装置(2)、物化沉淀池(8)、二沉池(11)与污泥池连通。
5.根据权利要求3所述高盐含氰废水处理系统，其特征在于：所述混凝沉淀装置(2)包括依次连通的石灰投入区、混凝剂投入区以及助凝剂投入区;所述混凝沉淀装置(2)包括混凝沉淀外壳、第一上隔板、第二上隔板、第一下隔板、第二下隔板，所述第一上隔板、第二上隔板设置于混凝沉淀外壳顶部，而第一下隔板、第二下隔板设置于混凝沉淀外壳底部，且所述第一上隔板与第一下隔板配对设置，形成水流通道一;而所述第二上隔板与第二下隔板配对设置，形成水流通道二;其中，第一上隔板、第一下隔板将混凝沉淀外壳内部区域隔成石灰投入区，第一上隔板、第一下隔板以及第二上隔板、第二下隔板将混凝沉淀外壳内部区域隔成混凝剂投入区;第二上隔板、第二下隔板将混凝沉淀外壳内部区域隔成助凝剂投入区;所述混凝沉淀装置(2)投加药剂分别为石灰、混凝剂和助凝剂，pH值控制在8.0-9.0之间，混凝沉淀装置(2)出水悬浮物低于20mg/L。
6.根据权利要求3所述高盐含氰废水处理系统，其特征在于：所述氨吹脱装置(3)包括依次连接的液碱混合池、曝气塔、氨吸收塔，所述液碱混合池、曝气塔之间设置有废水循环单元;所述氨吹脱装置(3)出水氨氮浓度低于200mg/L。
7.根据权利要求3所述高盐含氰废水处理系统，其特征在于：电解破氰装置(4)对络合氰和游离氰均具有高效的破除功能，总氰去除率高达95%以上。
8.根据权利要求3所述高盐含氰废水处理系统，其特征在于：化学除氰装置(5)分两阶段反应进行，反应pH值分别控制在10左右和中性，投加药剂为次氯酸钠。
9.根据权利要求3所述高盐含氰废水处理系统，其特征在于：配水水解池(9)停留时间在36h以上，生活污水配水倍率在4-5倍，配水水解池(9)出水TDS控制在6000mg/L以下;A/O生化池(10)出水COD浓度低于450mg/L，氨氮浓度低于40mg/L。
10.根据权利要求3所述高盐含氰废水处理系统，其特征在于：高盐含氰废水通过电解破氰装置(4)和化学除氰装置(5)组合除氰工艺，将总氰含量从20000mg/L降至100mg/L以下;电催化氧化装置(6)和化学氧化装置(7)联合降低废水COD，利用电催化氧化装置(6)产生的催化剂，化学氧化装置(7)仅需投加双氧水氧化剂即可保证有效的除COD效果;高盐含氰废水经电催化氧化装置(6)和化学氧化装置(7)处理后COD降至10000mg/L以下。
说明书
一种高盐含氰废水处理工艺及处理系统
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，涉及一种高盐含氰废水处理工艺及装置，特别适用于金属锆等金属生产行业产生的废水处理，属于环保技术领域。
背景技术
氰化物(含氰基CN的化合物)是一种剧毒污染物，在电镀、染料、采矿、冶金、石化、焦化等行业产生的废水中普遍存在。含氰废水直接排放，会对鱼类等水生生物造成极大危害，破坏生态，此外，含氰废水会造成农业减产、牲畜死亡，最终损害人类健康。
高盐废水对环境造成的危害特别大，尤其是含有机物的高盐废水。高盐废水主要来自化工、石化、制药等行业。高含盐有机废水对微生物具有抑制和毒害作用，主要表现为渗透压造成微生物脱水引起细胞元生质分离、盐析作用使酶活性降低等。
金属锆生产废水氰化物浓度大，总氰浓度高达30000mg/L。由于氰化物浓度高，且废水含其它对微生物有毒物质，无法对废水直接进行生化处理，必须采用破氰处理。国内外常用的含氰处理方法包括氯化氧化法、电化学氧化法、臭氧氧化法、二氧化硫—空气法等，这些方法处理含氰废水各有优缺点，工程上均取得了一定的效果，但这些方法有一定的局限性，如氯化氧化法会产生大量的余氯和其它衍生产物，造成二次污染，如氧化法对游离氰处理效果好，但对络合态氰处理效果一般等。金属锆生产废水氰化物浓度高、且含有络合氰，处理难度大，目前没有理想的工艺能使氰化物处理达标。因此研发一种能有效出去总氰、且去除效果稳定的处理工艺和装置对含氰废水的处理具有重要意义。
金属锆生产废水平均含盐量20000mg/L，属高含盐废水。高含盐有机废水主要采用蒸发或稀释生化法。蒸发不仅设备投资和运行成本高，蒸发析出的残渣一般作为危险废物处置，管理繁琐、费用高。稀释生化法不仅消耗淡水资源，还增加废水的排放体积，不符合国家污染减排政策。
金属锆生产废水成分非常复杂，含氰、高盐且COD、氨氮浓度高。目前，国内未见金属锆生产废水处理的工程案例和报道资料，但此类废水危害性巨大，如果得不到有效处理，会产生极大的环境污染问题。因此，解决金属锆生产生产废水的处理难题，对高盐含氰类废水的治理将具有很重要的意义。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种高盐含氰废水处理工艺及处理系统，工艺将混凝沉淀、氨吹脱、电化学、化学氧化和生化反应充分结合，利用各自工艺特点，针对性的去除各特征污染物，解决了高盐、高氰化物、高COD和高氨氮的处理难题。即使处理工艺复杂，但运行费用相对较低，且从根本上去除氰、COD、氨氮等污染物，运行效果稳定。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种高盐含氰废水处理工艺，将混凝沉淀工艺、氨吹脱工艺、电化学工艺、化学氧化工艺和生化反应工艺充分结合，利用各自工艺特点以及之间的相互影响，去除各特征污染物。
所述混凝沉淀工艺如下：在混凝沉淀池中投加石灰、混凝剂和助凝剂，以对废水pH值粗调，提高对有机污染物的吸附效果，通过混凝剂和助凝剂去除废水悬浮物;
所述氨吹脱工艺如下：氨氮在水中通常有两种存在形式：NH4+，NH3，在碱性环境下以下反应正向进行：NH4++OH-→NH3+H2O，加碱使氨根离子转化为氨气，然后通过大量曝气，促使NH3由液相传递到气相中带走，从而达到去除氨氮的目的;
所述电化学工艺如下：在电解槽中的含氰废水，在碱性条件下，CN-很容易被电化学氧化;在氧化反应过程中，CN-首先被氧化为氰酸根离子,如①式所示，然后氰酸根离子水解生成氨与碳酸根离子，如②式所示，与此同时，氰酸根离子也可继续氧化，产生CO2和N2，如③式所示：
CN—+2OH——2e-→CNO—+H2O ①
CNO—+2H2O→NH4++CO32— ②
2CNO—+4OH——6e-→2CO2↑+N2↑+2H2O ③
化学破氰原理：利用HClO的强氧化性破氰，pH在10以上时反应式如下：
CN-+HClO→CNCl+OH-
CNCl+2OH-→CNO-+Cl-+H2O
pH在中性和酸性时反应式如下：
2CNO—+3ClO—+2H+→2CO2↑+N2↑+3Cl—+H2O;
化学氧化工艺为电催化氧化法，具体如下：电催化氧化法为利用阳极的高电位或阳极反应所产生的羟基自由基，来将废水中的污染物氧化降解从而达到去除的方法：
Fe2++H2O2→Fe3++·OH+OH-
Fe3++H2O2·→Fe2++O2+2H+
Fe3++O2→Fe2++·O2;
所述生化反应工艺包括水解酸化工艺和A/O工艺，其中水解酸化工艺通过水解菌、产酸菌释放的酶促使水中难以生物降解的大分子物质发生生物催化反应，具体表现为断链和水溶;液相中的溶解性物质一部分在水解池内被细菌吸收利用，转化为能量及CO2、NH3等代谢产物，另一部分将随水流进入后续好氧生物处理阶段被好氧菌代谢处理;
A/O工艺是利用缺氧-好氧串联工艺，使反硝化-硝化反应不断进行，将BOD去除与反硝化脱氮在同一池中完成的缺氧/好氧系统;缺氧池利用异养型兼性微生物进行以反硝化，去除污水中的总氮和有机物;好氧池进行硝化和脱碳反应。
一种高盐含氰废水处理系统，包括依次连通的调节池(1)、混凝沉淀装置(2)、氨吹脱装置(3)、电解破氰装置(4)、化学除氰装置(5)、电催化氧化装置(6)、化学氧化装置(7)、物化沉淀池(8)、配水水解池(9)、A/O生化池(10)、二沉池(11)、出水池(12)。
优选的：还包括污泥池，所述混凝沉淀装置(2)、物化沉淀池(8)、二沉池(11)与污泥池连通。
优选的：所述混凝沉淀装置(2)包括依次连通的石灰投入区、混凝剂投入区以及助凝剂投入区;所述混凝沉淀装置(2)包括混凝沉淀外壳、第一上隔板、第二上隔板、第一下隔板、第二下隔板，所述第一上隔板、第二上隔板设置于混凝沉淀外壳顶部，而第一下隔板、第二下隔板设置于混凝沉淀外壳底部，且所述第一上隔板与第一下隔板配对设置，形成水流通道一;而所述第二上隔板与第二下隔板配对设置，形成水流通道二;其中，第一上隔板、第一下隔板将混凝沉淀外壳内部区域隔成石灰投入区，第一上隔板、第一下隔板以及第二上隔板、第二下隔板将混凝沉淀外壳内部区域隔成混凝剂投入区;第二上隔板、第二下隔板将混凝沉淀外壳内部区域隔成助凝剂投入区;所述混凝沉淀装置(2)投加药剂分别为石灰、混凝剂和助凝剂，pH值控制在8.0-9.0之间，混凝沉淀装置(2)出水悬浮物低于20mg/L。
优选的：所述氨吹脱装置(3)包括依次连接的液碱混合池、曝气塔、氨吸收塔，所述液碱混合池、曝气塔之间设置有废水循环单元;所述氨吹脱装置(3)出水氨氮浓度低于200mg/L。
优选的：电解破氰装置(4)对络合氰和游离氰均具有高效的破除功能，总氰去除率高达95%以上。
优选的：化学除氰装置(5)分两阶段反应进行，反应pH值分别控制在10左右和中性，投加药剂为次氯酸钠。
优选的：配水水解池(9)停留时间在36h以上，生活污水配水倍率在4-5倍，配水水解池(9)出水TDS控制在6000mg/L以下;A/O生化池(10)出水COD浓度低于450mg/L，氨氮浓度低于40mg/L。
优选的：高盐含氰废水通过电解破氰装置(4)和化学除氰装置(5)组合除氰工艺，将总氰含量从20000mg/L降至100mg/L以下;电催化氧化装置(6)和化学氧化装置(7)联合降低废水COD，利用电催化氧化装置(6)产生的催化剂，化学氧化装置(7)仅需投加双氧水氧化剂即可保证有效的除COD效果;高盐含氰废水经电催化氧化装置(6)和化学氧化装置(7)处理后COD降至10000mg/L以下。
本发明相比现有技术，具有以下有益效果：
本发明解决了高盐、高氰化物、高COD和高氨氮的处理难题。废水处理工艺流程长，但运行费用相对较低，且从根本上去除总氰、COD、氨氮等污染物，运行效果稳定，可有效处理金属锆高盐含氰废水。
