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化学处理电镀氰废水 自动化系统研究

放大字体  缩小字体发布日期:2012-12-26  浏览次数:755
核心提示:目前我国电镀企业,特别是中小型企业采用的污水处理系统自动化水平不高,操作和维护困难[1]。

目前我国电镀企业,特别是中小型企业采用的污水处理系统自动化水平不高,操作和维护困难[1]。同时由于废水处理过程中化学反应具有高度非线性、时变、大时滞的特点[2],普通控制器的控制效果很差,造成系统运行效率低,药品浪费严重,处理指标常常不能达标。在全自动化控制下,化学法处理电镀废水工艺具有处理效率高,运行稳定可靠、管理方便,运行费用低等优点,特别是在遇突发事故时,能及时发现并报警,杜绝事故排放。我公司在承担闽南(大堡集控区电镀废水处理工程)中进行了多项应用试验,研究发现选定正确的控制参数设定值是保证处理达标的关键因素。

1、电镀含氰废水处理的工艺流程

大堡集控区有13家电镀厂,电镀的产品或构件是对外承揽的加工项目,废水的总处理量为4000m3/d,采用的工艺为氧化还原法,废水分两类:含氰废水、含铬综合废水分别经不同的流程进行连续式处理。本文主要针对含氰废水参数进行研究。含氰废水的工艺流程如图1所示。控制系统通过检测反应槽内pH、ORP值和温度来控制加药泵起停,进而达到控制氧化还原反应的进程的目的。

2、碱性氯化法处理含氰废水的基本原理

在碱性条件下,用次氯酸钠作为氧化剂,使氰根氧化分解成氢气、氮气和碳酸盐,反应分两步进行。第一步:

3、破氰氧化反应的pH、ORP控制参数的调控

3.1 pH、ORP控制参数的调控

3.1.1 氧化还原电势计算

通过能斯特方程计算和氰化物到氰酸盐破坏反应的滴定曲线[3]可知,在第一阶段反应即氰化物破坏的反应,当pH控制在10时,ORP的控制电位设在400mv处,ORP值在一定范围内并不随氧化剂投加量的增加而加大,表现稳定。而该处的氧化剂投加量已远大于第一阶段反应的等当点值,并开始进入第二阶段破氰酸盐的氧化反应,表示CN-已消除。

第二阶段破氰酸盐的氧化反应,当pH控制在8时,将控制点设在600mv,其氧化剂的投加量大于等当点值的氧化剂投加量,能保证反应到达终点,保证处理效果。理论计算值与以滴定形式表示出的曲线是基本符合的。

3.1.2 实际工程运行中pH、ORP控制点设定值的调试

根据理论计算和滴定形式显示的曲线,第一阶段破氰氧化反应pH值控制在10~11,控制误差小于0.5,在实际工程上是能达到的。而第二阶段破氰酸盐的氧化反应将pH控制在8,而pH=8这个值正处于突变区域,微量酸或碱的投加都会使pH值发生很大变化,在工程实际中自控系统要达到±0.5的误差都是十分困难的。

因此,通过二个多月的试运行调试,最终确定的设定值是:第一阶段破氰化物的氧化反应,pH设定值10.5,ORP设定值400mv至440mv。第二阶段破氰酸盐的氧化反应,pH设定值为9,ORP设定值600mv至650mv。

3.2 含金属离子的混合废水加碱中和沉淀的最佳pH值控制范围

试验研究发现,当pH值在8.5~9.5时,Zn2+、Cu2+、Cr3+形成大量氢氧化物絮体,再加上投加的PAM和PAC絮凝剂的混凝作用,这些絮凝体的吸咐,包裹作用将Ni2+的氢氧化物吸附包裹在内形成共凝聚体而共沉。

含氰废水中只含有Cu、Zn离子,由于第二阶段破氰酸根的氧化反应pH值控制在9,且在第二阶段氧化反应池有足够的停留时间,能生成Cu(OH)2,Zn(OH)2经混凝后进入沉淀池沉淀,出水全部达标。

4、处理效果分析

该自动化处理系统经过2个多月的调试运行,已通过环保局的监测验收,各项污染指标均达到排放标准,废水水质监测结果见表1。

5、结论

(1)在全自动化系统控制下采用化学分类法处理电镀废水时,在设计所需反应停留时间时,按较慢反应速率所需反应停留时间来考虑,只有这样才能确保全年都能稳定可靠达标。

(2)应用pH/ORP自动控制仪表通过传感器对各个处理环节实现自动控制,具体参数做如下设置时:第一阶段破氰化物的氧化反应,pH设定值10.5,ORP设定值400mv至440mv,第二阶段破氰酸盐的氧化反应,pH设定值为9,ORP设定值600mv至650mv,能够达到很好的破氰效果,确保出水氰化物达标排放。(3)当pH值在8.5~9.5时,Zn2+、Cu2+、Cr3+等重金属离子能够形成氢氧化物絮体而去除。

(4)该自动化控制体系经过实际运行,取得了较好的控制效果,有较高的实用价值。

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