ClO2对医院高浓度含氰废水处理的试验研究

ClO2对医院高浓度含氰废水处理的试验研究

维普资讯http://www.cqvip.com第6卷第1期环境污染治理技术与设备Vo1．6．No．12005年1月TechniquesandEquipmentforEnvironmentalPollutionControlJan．2005CIO2对医院高浓度含氰废水处理的试验研究李志富许宁孟庆建孟血琳哪(泰山医学院化学与化学工程学院，泰安271000)(山东师范大学化学院，济南250014)摘要以医院排放的高浓度含氰废水为研究对象，采用“硫酸亚铁+曝气”初级化学处理和CIO二级深度氧化处理相结合的处理模式，不仅使含氰废水实现无毒化处理，而且使高浓度含氰废水实现资源化回收利用。试验表明，处理后的废水中CN一浓度达到国家排放标准GB8978—1996中的一级标准，为医院高浓度含氰废水的治理提供了一种新的方法。关键词含氰废水初级化学处理二级氧化处理CIO：ExperimentalstudyofCIO2inthetreatmentofwastewatercontaininghighconcentrationcyanogensfromhospitalsLiZhifuXuNingMengQingjianMengLin(1．SchoolofChemist~andChemicalEngineering，TaishanMedicalCollege，Taian271000；2．CollegeofChemist~，ShandongTeachersUniversity，Jinan250014)AbstractAcombiningprocessconsistingofprimarychemicaltreatmentofironvitriol·-diffuseandseconda·-rydeepoxidationofchlorinedioxidewasadoptedintreatingwastewatercontaininghighconcentrationcyanogensfromhospitals．Aftertreatment，thewastewatercontainingcyanogenswasnotonlynonpoisonous，butcouldbere—cycledandreused．ResultsobtainedfromthetestshowthattheconcentrationofCN—reachesthefirstorderofef-fluentdischargestandard(GB8978—98)andanewmethodtotreatwastewatercontaininghighconcentrationcy—anogensfromhospitalsisprovided．Keywordswastewatercontainingcyanogens；primarychemicaltreatment；secondaryoxidationtreatment；chloriBedjoxidemg／L)的一步处理．而对于医院高浓度含氰废水1前言(废水中CN一浓度>200mg／L)一步处理则很难达医院在血液、血清、细菌和化学检查分析中常使标。针对医院高浓度含氰废水单独收集处理的原用氰化钾、氰化钠、铁氰化钾和亚铁氰化钾等含氰化则，我们设计了两段式处理医院高浓度含氰废水模合物，由此而产生高浓度(CN一浓度>200mg／L)含式，该模式的特点是对高浓度含氰废水先采用“硫氰废水和废液。氰化物是众所周知的剧毒物质，它酸亚铁+曝气”的初级化学处理，使CN一转化为亚进入人体后，主要与高铁细胞色素氧化酶结合，生成铁蓝和铁蓝沉淀，用于制备黄血盐，从而实现高浓度氰化高铁细胞色素氧化酶而失去传递氧的作用，引含氰废水的资源化回收利用，然后使用C10对残余起组织缺氧窒息死亡¨，人的口服致死量HCN平均的低浓度氰化物进行二级深度化学处理，使CN一被为50mg，NaCN100mg，KCN120mg。当排入水中氧化为CO：和N：，实现氰化物的无毒化。我们用该的游离CN一浓度为0．5～0．1mg／L时，许多敏感鱼模式对本市某综合医院病理室收集的高浓度含氰废类就会致死，浓度在0．2mg／L以上时，大多数鱼类水进行处理，结果为初级处理、二级处理的CN一浓会迅速死亡，所以医院含氰废水、废液应单独收集处度分别为10．2mg／L和0．24mg／L。试验表明，采理。目前，国内处理含氰废水的方法主要有化学氧化法、电解法、离子交换法、活性炭吸附法和生物处收稿日期：2003—10—01；修订日期：2003—12—22理法等。这些方法的实质是对氰化物进行分解作者简介：李志富(1968一)，男，山东泰安人，硕士，讲师，主要从事破坏，以减少游离的CN一浓度，且它们大都适合于环境监测、水处理科研和教学工作。低浓度含氰工业废水(废水中CN一浓度不宜>50E—mail：zfli@tsmc．edu．enn维普资讯http://www.cqvip.com第1期李志富等：CIO：对医院高浓度含氰废水处理的试验研究59用两段式处理后的废水中CN一浓度达到国家排放pH值，使其在10～11范围，通入C10将CN一氧化标准GB8978—1996中的一级标准。成CO和N。其主要反应如下：2化学反应原理2C102+2CN一=2C02T+N2T+2C1—2．1初级化学反应原理3试验部分医院产生的含氰废水中，氰化物多以HCN及其3．1试验流程盐的形式存在于废水中，当在废水中加入硫酸亚铁废水经过滤分析后进入装有D一8401型精密直时，CN一将会转化为亚铁蓝，亚铁蓝不稳定，在酸性流电动搅拌机的反应器中，在搅拌状态下加入条件下极易被空气中的氧氧化成铁蓝。铁蓝经板框压滤后得到滤渣和滤液，滤渣加NaOH可制备FeSO·7HO，使其与废水中的CN一充分发生反应，黄血钠盐，滤液用于二级处理。其主要反应如下：生成Fe[Fe(CN)]进入曝气池进行曝气。为提高6CN一+3FeSO·7H2O=Fe2[Fe(CN)6]曝气效果，加HSO调节pH值4～5，池底采用微孑L+3S0一+21H20软管均匀曝气，控制空气的流量为6．0m／min，使3Fe2[Fe(CN)6]十2H2SO+02=Fe[FeFe[Fe(CN)]转化为Fe[Fe(CN)]，，经板框压滤(CN)6]3+2FeSO+2H2O后得到滤渣和滤液，滤渣加碱便可制得黄血钠盐；滤Fe[Fe(CN)6]3+12NaOH=3Na[Fe(CN)]液进入调节池，加NaOH调节pH值为10～11，通入·1OH，O+4Fe(OH)C10：对残余的低浓度氰化物进行二级深度化学处2．2二级化学反应原理理，使CN一被氧化为CO和N，实现氰化物的无毒废水经初级化学处理后，大部分CN一被除去，滤液中剩余的CN一浓度较小，加NaOH调节滤液的化，处理后的废水经取样分析后排放。取样分析加入FeSO·7H2O加H，SO『JuNaOH加CIO，图l含氰废水处理试验流程图Fig．1Processflowdiagramoftreatmentofwastewaterwithhighconcentrationcyanogens3．2废水中关键组分的测定257mg／L，pH为7．5～9．5。3．2．1CN一浓度测定4试验结果与分析采用GB7486—87规定的吡啶一巴比妥酸分光光度法。选用751分光光度计于580rim波长处比4．1初级处理过程色测定标样，绘制标准曲线，根据实测水样的吸光度4．1．1FeSO加入量对去除CN一效果的影响确定CN一浓度。选用相同型号的反应器和搅拌器，在室温条件3．2．2pH的测定下(25℃)，取过滤后的废水1000mL6份，分别加入采用pHS一3C精密pH计，雷磁E一207一C65一Ac不同量的FeSO·7HO，控制搅拌时间为30min，搅型复合电极测定pH。拌速度为80r／min，使其充分发生反应，澄清后测定3．3试验废水来源及组分上层清液中CN一浓度，结果如图2所示。试验用废水取自本市某综合性医院病理分析室由图2可知，随着FeSO·7HO加入量的增一周内收集废水，废水经过滤后测其CN一浓度为加，废水中残存的CN一浓度将随之下降，当FeSO·n维普资讯http://www.cqvip.com环境污染治理技术与设备第6卷应器中，在室温条件下(25cc)，分别加入1．2gFeSO·7HO，选用相同型号的搅拌器搅拌，控制搅拌强度80r／min，分析不同搅拌时间溶液中CN一浓E度的变化，结果如图4所示。避{ZrJ硫酸亚铁加入量Cg／L)图2FeSO加入量对CN一去除效果的影响Fig．2EffectofFeSO4dosageOI1CN—removal搅拌时间(min)7H，O的加入量为1．2g时，废水中残存的CN一的浓图4搅拌时间对CN一去除效果的影响度达到最低值30．7mg／L，而后CN一的浓度变化趋Fig．4EffectofstiringtimeonCN—removal于平稳。为避免过多Fe“随滤液进入二级处理，影响C10，对CN一的氧化效果，在以下的试验中我们由图4可知，随着搅拌时间的增加，CN一的去除均控制FeSO·7H2O加入量为1．2g／L。率相应提高。但当搅拌时间超过40min后，CN一的4．1．2搅拌强度对去除CN一效果的影响浓度变化趋于稳定，因此，从经济角度考虑，搅拌时室温条件下(25℃)，取过滤后的废水1000mL间控制在30～40min为宜。6份，分别加入同型号的反应器中，每个反应器中加4．1．4曝气时间对去除CN一效果的影响入1．2gFeSO·7HO，选用叶片直径相同的搅拌器室温条件下(25cc)，在曝气池中加入适量的浓硫进行搅拌，此时搅拌器的搅拌强度可用其搅拌速度酸，使池中溶液的pH为5，池底采用微孔软管均匀曝表示，在不同搅拌强度下反应30min，测定澄清后上气，控制空气的流量为6．0m／min，测定不同曝气时层清液中CN一浓度，结果如图3所示。间溶液中CN一浓度的变化，结果如图5所示。搅拌强度(r／min)曝气时间(min)图3搅拌强度对CN一去除效果的影响Fig．3EffectofstirringintensityonCN—removal图5曝气时间对CN一去除效果的影响Fig．5EffectofaerationtimeonCN—removal从图3中看出，室温条件下，搅拌强度为80r／min时，CN一去除效果最好，这主要与晶体的大小和由图5可知，酸性条件下延长废水的曝气时间形成有关。搅拌强度太小，晶粒不多，不易于晶体的可以提高CN一的处理效果，当曝气时间为20min生长；搅拌强度太大，形成的晶粒微小，不易沉降，对时，经测定溶液中CN一的浓度达到最低值10．2mg／固液分离不利。L，而后随曝气时间的增大，溶液中CN一的浓度变化4．1．3搅拌时间对去除CN一效果的影响不大。在实际应用中，结合工程处理中的场地、经济取6份过滤后的废水1000mL分别加入同一反等因素，可选用20min作为曝气最佳时间。n维普资讯http://www.cqvip.com第1期李志富等：CIO对医院高浓度含氰废水处理的试验研究614．2二级处理过程达到最低值约为0．24mg／L，此时CN一的去除效果4．2．1CIO，加入量对去除CN一效果的影响最好，在试验中为便于pH值的调节，又不影响CN一CIO，作为一种深度氧化CN一的化学药剂，合理的去除效果，选用10～11的pH值范围为宜。的加入量是保证其去除CN一的重要因素。室温条423氧化时间对去除CN一效果的影响件下(25℃)，调节压滤后滤液的pH为10，控制反室温条件下(25℃)，选用CIO，加入量为0．045应时间为15min，分析不同CIO加入量对去除CN一g／L，控制pH值为10，考察不同氧化时间对去除效果的影响，结果如表1所示。CN一效果的影响，结果如表2所示。表1CIO：加入量对CN一去除效果的影响表2氧化时间对CN一去除效果的影响Table1EfectofCIO2dosageonCN—removalTable2EfIlectofoxidationtimeonCN—removal序号氧化时间CN一浓度CN一去除率(min)(ms／L)(％)010．20053．8063101．5085150．2497．5200．2198理论上完全氧化1mg／L的CN一约需3mg／L由表2可知，氧化时间为15min时，废水中的CIO，但由于受废水中其他物质对CIO的消耗以CN一的浓度已低于GB8978-1996中的一级标准0．5及CIO本身衰减等因素的影响，实际应用中的CIOmg／L，基本满足含氰废水处理要求，延长时间不但加入量往往都高于理论值。增加装置负荷和原料损耗，而且容易引起CIO，在水结果表明，当CIO，加入量为0．045g／L时，去中产生亚氯酸盐(clo；)和低浓度的氯酸盐(clo；)除CN一的效果基本稳定，再加大用量CN一的去除率等副产物，降低C10的氧化能力一。变化不大，故在二级化学处理中控制CIO，加入量为4．2．4CIO，投加点对去除CN一效果的影响0．045g／L即可。室温条件下(25℃)，选用CIO，加入量为0．0454．2．2pH值对去除CN一效果的影响g／L，控制pH值为10，氧化时间为15min，考察滤前室温条件下(25℃)，选用CIO加入量为0．045投加和滤后投加CIO对去除CN一效果的影响，结g／L，反应时间为15min，用NaOH调节滤液的pH，果如图7所示。考察不同pH值对去除CN一效果的影响，结果如图6所示。j皇一●ZU二氧化氯加入量(g／L)图7C101投加点对CN一去除效果的影响Fig．7EffectofdifferentC102dosingmethodsonCN—removal图6pH值对CN一去除效果的影响Fig．6EffectofpHonCN—removal由图7可知，同样的CIO加入量，过滤后投加的去除CN一效果优于过滤前，这是因为滤前体系是由图6可知，pH值为10时溶液中CN一的浓度(下转第67页)n维普资讯http://www.cqvip.com第1期王学江等：水杨酸生产废水的治理与资源化67废水中的有机物有良好的吸附性能，吸附表现为优理、可行的途径。惠吸附，这有利于其固定床吸附操作的进行。参考文献(2)原水杨酸生产废水未调pH值经过过滤后可直接上柱吸附，当吸附温度不高于30~C，吸附流[1]曹广宏．水杨酸的合成及其应用．辽宁化工，2000，(3)：33～37量为2BV／h，进水COD值约为20000mg／L，苯酚[2]DavankovV．A．，TsyurupaM．P．Structureandproperties约6000mg／L，水杨酸约为1300mg／L时，经过ofporoushypercrosslinkedpolystyrenesorbentsstyrosorb．NDA-800树脂一级吸附处理，吸附出水COD值降PureApp1．Chem．，1989，61(11)：1881～1888低到100mg／L以下，出水酚浓度<0．5mg／L，水杨[3DavankovV．A．，TsyurupaM．P．Structureandproperties酸基本检测不到，出水无色透明，除部分直接回用ofporoushypercrosslinkedpolystyrene·-thefirstrepresenta·-外，其余经中和后可实现达标排放。tiveofanewclassofpolymernetworks．ReactivePolym．，(3)在脱附温度为60℃，脱附流量为1．5BV／1990，13：27～42h，脱附剂为1BV8％NaOH+4BVH，O时，树脂脱[4]BercicG．，PintarA．Desorptionofphenolfromactivated附效率在99％以上，脱附再生效果良好。随着carbonbyhotwaterregeneration，desorptionisotherms．In—NDA．800树脂吸附脱附循环操作批次的增加，树脂dustrialEngineeringandChemistryResearch，1996，35：4619～4625脱附效率有明显提高，并且温度对脱附效率的影响[5]傅献彩，沈文霞，姚天扬．物理化学．北京：高等教育出逐渐减小。高浓度脱附液中所含苯酚和水杨酸等有版社，1990机物纯度较高，可直接回用于生产，对产品质量影响[6]刘芙蓉，金鑫丽，等．分离过程及系统模拟．北京：科学不大。每t水杨酸生产废水可实现回收约5．8kg苯出版社，2000酚和1．25kg水杨酸物质，资源回收价值除抵偿操[7]王学江，张全兴，李爱民，等．NDA一100大孔树脂对水溶作运行费用外，尚有较大盈余。液中水杨酸的吸附行为研究．环境科学学报，2002，22该处理技术为实现水杨酸精细化工产品的清洁(5)：658～660生产与企业的可持续发展提供了一条经济、有效、合(上接第61页)参考文献固液混合体系，C10在该体系中的扩散速度减慢，CIO与CN一接触氧化变得较困难，而滤后是单一的[1]李弘，李志富，王炳强，等．环境监测技术．北京：化学工溶液体系，C10扩散速度比较快，C10：与CN一接触业出版社，2002．43～44[2]马世豪，凌波．医院污水污物处理．北京：化学工业出版氧化变得较容易，使得滤前投加氧化CN一不彻底，社．2001．106溶液中CN一的浓度相对较高，CN一的去除率相对滤[3唐受印，戴有芝，张森林，等．水处理工程师手册．北京：后较低。化学工业出版社，2000．2145结论[4]大连理工大学无机化学教研室．无机化学．北京：高等教育出版社，2001．552(1)采用两级化学处理工艺对医院含氰废水进[5]张金松，尤作亮，孙昕，等．饮用水二氧化氯净化技术．北行处理，CN一去除率高达97％以上。出水CN含量京：化学工业出版社，2003．161～162<0．5mg／L，达到国家一级排放标准GB8978．1996。[6]刘德生，李志富，王瑞芬．环境监测．北京：化学工业出版(2)两级化学处理的最佳工艺条件为：社．2001．90～93[7]国家环保局水和废水监测分析方法编委会．水和废水监初级化学处理中，FeSO·7HO的加入量为测分析方法(第3版)．北京：中国环境科学出版社，19971．2g／L，搅拌强度为80r／min，搅拌时间为30～[8]李志富，许宁．C10：治理医院污水性能参数的研究．环境40min，曝气时间为20min。污染治理技术与设备，2003，4(5)：23～26二级化学处理中，C10加入量为0．045g／L，pH值为10～11，氧化时间为15min，采用滤后投加C10：。