铁床—气浮—活性炭吸附法处理染料废水2

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　　注：表中数值均为平均值。
& E, w5 L! O7 P$ b8 ]
+ _& B  L5 `2 [  T: {4 z


( a9 B0 [% ~( H3 a4 |
% g3 I/ S$ V$ E9 \  ]8 D- x
   
8 x2 m; n8 x& Z

　　 ②问题的探讨

/ h$ B; H. S1 P& @9 L




　　工程总投资为97万元，其中土建投资为25万元，真空砖机管件及配电投资为60万元，其余部分为12万元。
( \! N5 E! g0 _" a( @9 T7 k) k

, Y! Z( H* D2 @" _9 B
5 P) ^6 l3 C" M, W0 J
2 q6 [  b) `6 E( y$ Y7 c* \

　　2.2 铁床



, L) d$ O* W( a
% ]9 `& m( k: }# ~. Q

  
- ]2 I. u/ B8 A/ W

/ Q7 o$ w) e* U$ K8 G


   

/ T7 r% ?) F% N% `; B- H7 X
: f( e# [/ N& |& b+ \　　①折旧费为0.86
* ]% ]# z( ]* b( `/ l" ^9 _( m    元/t；
5 X' Z" E1 N& ^- a$ M
: o8 V3 s. R8 }! @/ U5 a

  
9 e. a, d: }5 Z- ~* U
" V0 `0 X. u7 M! S, g. L: j
9 l$ B8 O' P) {; `   
  h7 b9 G7 W! }

" H( ]/ g" B# X1 S, G, k  

0 z% i, r7 i/ \( D* }- H1 n
( U* S9 i, T3 i2 z9 N2 [$ ~$ Q  
6 c, l6 f' n' Q- g- v

* X3 q8 y% @# v' w　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期



4 U9 s% X& H5 h( K; {% c5 r  ?3 @  
, d  w1 C5 `' T/ g, w

+ Q5 K- T6 ^5 u6 S! d  @! z" e6 @  

. W) F/ g. G) G& w: u7 S; i
  


　　
  N( X) m$ o# P1 o& G( |" V    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)
2 f3 ?7 h! e" N  t! s
& z* P* i$ V7 a0 O9 r, W: {9 @& ^

　　某厂(生产染料及染料中间体)染料车间排出的综合废水(含30%左右的冲洗水)近100m3/d，中间体车间排出的综合废水(含30%～40%的冲洗水)约90m3/d。
4 ~  L8 s, x' n: ^
6 j) b+ c$ g8 n1 x( d
! l3 k7 a, U0 u8 n1 H+ I
　　④药剂费为1.02
1 |& n$ m7 d& z% Y+ K* Q6 g$ G    元/t；
* N3 y; p! x2 A% `3 Q
1 S1 d  W4 f. P6 S7 x; h+ c

　　 a.由于产生强酸性废水的翠兰GL和双介酸没有正常生产，导致铁床的进水pH值较设计值高，这样影响了铁床的处理效果。

& X4 P9 l+ T8 S2 x4 X3 @1 P  a

　　 当有氧存在时阴极反应如下：
4 D4 C$ W; A0 t4 [2 I/ _


　　 原水经铁床处理后，两股废水合为一股，经中和池及脱色、气浮处理后，各污染物含量都明显降低，处理效果较好。

0 j2 ]# B$ a4 U* s2 e8 h* `' ?  @

　　
    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
9 I9 b2 H3 L7 G7 c* j    V

3 s' I, ?) Y$ x( O8 i& w! e! R

, ?& j3 R2 c9 O; [7 i0 ~- z) k9 m　　 铁床主要是利用铁、炭组合的填料与原水反应，破坏原水中有机物的分子结构及其性质。其原理是：铁与炭的腐蚀电位不同，铁作阳极、炭作阴极、原水作电解质而形成千千万万个原电池。电极反应如下：
& h+ |6 V9 r7 u6 P7 c

  t6 c  {' r! N; Z7 x8 \# Y
　　 为保证出水水质达到GB 8978—1996二级标准，设置活性炭罐，这可以充分有效地吸附水中残留的有机物，从而使COD、色度等指标达到要求。设置两座活性炭罐(一用一备)，活性炭再生周期为36
/ d4 d2 @9 m, Y% s& M8 q# O  d，HRT为30 min。


2 [" N: r5 @! L1 H
  

/ i) P5 u: S2 y: A* A


, I5 n+ l: @5 k/ L3 Q2 M- O: b
6 q) t6 y* p1 F* Q. `0 n
　　
9 @7 ~9 c) c+ V6 w! Q5 n, \4 a    2.5 砂滤罐
7 I0 u; R9 m4 e% X3 }+ }


  


6 E  `5 h  X9 S& |6 k$ N

7 G* h  ^! k9 ]' b* z6 |
　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到令人满意的效果，如混凝脱色法用药量大，运行费用高，亦难使出水达到排放标准；生化法需加入大量稀释水以降低含盐量，基建投资大，厂家难以承受；膜分离法由于膜易堵塞，反冲洗频繁，并且需进口NF膜，因此运行费用太高(达30
( ]$ s9 b9 E  M. n  元/m3原水)。经过大量调研分析，拟采用微电解的方法破坏原水中有机物的分子结构，达到易于脱色和降低COD的目的。通过小试、中试，最后采用铁床—气浮—活性炭吸附的处理工艺，工艺流程见图1。

0 c* ~7 T' B. a+ a9 {& d
- U0 v  a. |" E6 l3 z
　　表1 处理出水检测结果



$ W1 g. m5 k# x& _+ J# q/ ?7 N　　
    2.6 活性炭罐
8 g% O; O4 }4 l+ N! T7 c: m9 A# L


　　3 处理效果分析

! p% U1 r0 ]! }# i6 [4 k; D6 S
; p! z4 _& O- X  G
：

/ p3 T$ }& x$ H% Z( ~
% W$ Y; S7 y* `7 L
1 R8 |1 L8 N* w! x3 z  　　1 原水水质
  
1 }8 l& M! m* {% C; \　　某厂(生产染料及染料中间体)染料车间排出的综合废水(含30%左右的冲洗水)近100m3/d，中间体车间排出的综合废水(含30%～40%的冲洗水)约90m3/d。
1 g* M' d) x. y: n　　 原水是含盐量较大的高色度有机废水，无机盐浓度为15%～20%，主要是NaCl、Na2SO4。有机物主要是苯系、萘系化合物，所以水体可生化性差(BOD5/COD一般为0.02～0.2)，并具有很强的毒性，因此染化废水一直是治理难度最大的工业废水之一。
. D! j! G- ~; q2 a; |1 ~+ m  　　2 方案的确定
  
& j( b- ?+ I9 C7 k- N, b　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到......

                           
5 p- A6 _  \; m
3 X9 ?; U- i5 |              
7 J) ~: X0 I8 ]* }' n      
2 F. I- t' c- C4 I( S, \
+ o8 k, z8 O3 X# K! A, Q& e% D$ y0 |
( x  ]+ [/ k9 d9 @4 C: l

  

' Z& w$ @3 Q+ d( x/ a
　　采用调节池既充分调节了水量、水质，又省去了一沉池，从而节省了投资。废水中的一部分染料及其中间体物质经沉淀后得以去除，COD有所降低。为解决排泥问题，保证调节池的有效容积，采用了行车式吸泥机，污泥进入集泥池与气浮池的浮渣一起泵入压滤机，滤饼焚烧处理。设计染料及其中间体废水调节池各一座，有效容积为100m3，HRT为24 h。
/ ^; _: N3 @( H, l* M& |# ~


7 k% {" `. }; a& Y% N


　　
9 Q6 F1 j" c) I, F6 q" c    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-
# E- R1 y0 n; U* y
# P$ S' Z" v0 w& i/ u: h+ O

  
, i, o4 a  n* g% n& r( B

　　
    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)
' \, C+ [0 M% ]+ B: M; D/ }

: i0 Q2 D9 M' S; E) K
  
! _+ V0 W% q5 t1 @6 r" l- y' ]

1 f* k, T# Z" g5 J2 U& A  
/ N) N. c) n. a% V; u$ h2 B

) L4 T+ v- B! H" u  ]* n　　⑥活性炭填料费为 0.65
, C' M# S5 z& I8 t5 i" [    元/t。
0 k: y  Z. M. H  g4 k
0 M& W! E! P& _
+ ]1 F( ]  ]2 b$ Q: |. Y
0 v% |2 \; o. V! |　　
    2.4 气浮系统
1 a- M% S8 g, _# _3 L# _

+ k) Z) l# g: N" d$ m/ M  Z
  P8 P- s- J" x/ h: B2 P　　
6 X  o$ D6 R( J    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V
  Y: ]8 A4 C; x, U' _


( W/ d6 |4 S7 H* F* O  
' _  |/ J8 r2 W2 Q
( k) R( J; J) f' d9 L* T$ x

　　
: i; b7 a& V$ U
: T* i7 p& \5 O, M1 A9 J



4 g: w& [+ y  g& f' m5 W$ `2 z

. |3 k& L& z9 @% Z: c: n, c
0 `* Q9 M0 q% ~, m; H

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9 V3 ?' }1 O5 O8 S


0 y$ H1 e/ r( y. k5 A5 N0 s
  A0 J# S9 h: y) p* D" O% d* Q　　 从上述反应可知，原水在酸性、充氧的条件下以一定流速流经铁炭填料时，染料的发色基团被氧化，硝基还原为氨基，偶氮键断裂，这为下一步处理提供了可靠有效的条件。在设计时因考虑到充氧的重要性，所以在原水进入铁床前设置溶气罐，并采用空压机供气。铁床(Ⅰ)的HRT为1
4 K3 A4 K+ s% ]% P1 d  h，铁床(Ⅱ)的HRT为2 h。
5 M$ i% \- @5 h# k! N' J  x
* {/ r7 Y( v" R% R
$ l: h4 @% O3 M, O- r
* |8 o+ r' }1 q9 u& H8 l0 f) Z


  


5 U  b/ _  Q% d" y# l, N* y


, |  g/ L  W1 l  
4 x: [. h6 G' _* x7 l4 c# a  l' I
8 L% A* ^4 t4 V6 b
9 _/ D9 v, x, c7 p8 M: e
　　 加药混凝后的原水含有大量的絮状体，采用气浮分离装置将絮凝体浮于水面，利用刮渣机将其排入集渣池，从而完成固液分离。气浮系统采用清水溶气气浮，溶气水量为30%，气浮池直径为2.5
  m，HRT为40 min。
) Y) P6 L; z: v% A


   
   
  
     
       　　 项目
0 g6 g! q3 l4 I9 a' o# }' Z       　　 pH值
       　　 COD(mg/L)
3 n9 r# n$ f+ k       　　 色度(倍)
       　　 苯胺(mg/L)
" u6 L1 X  n4 r5 j+ i   
& b& c; P3 k3 e2 {6 k: j     
, o/ ]4 j& ~( g# `- A7 Z       　　 染料
       　　 中间体
+ }% K; D, b) A" [/ W5 |       　　 染料
       　　 中间体
# I& R7 p) x& [! f8 M$ N( C       　　 染料
       　　 中间体
       　　 染料
       　　 中间体
   
     
; e" f0 f6 y: A# X! V( V2 E+ I- k       　　 原水
       　　 7.89
) M4 b, {8 w4 R1 m! s) W' H' s0 {       　　 5.00
/ c: F+ Z- }. m  _% M# v% z       　　 798
$ J  D3 ~3 O: ?  }# e       　　 810
- y: ~+ E# L8 h1 o       　　 4050
       　　 3000
2 e) ]" \( g6 b" B6 ^+ z       　　 10.95
       　　 9.29
   
     
9 }6 {% x  A! f7 j: ^       　　 铁床
2 g/ \/ o9 z! r% y3 \       　　 出水
       　　 7.93
       　　 7.36
       　　 786
       　　 791
0 x: S5 t5 O, @$ v$ U% l, M; `       　　 1900
       　　 1000
       　　 29.08
# U5 {' t- D, C* ~$ P       　　 19.12
# Q' g* R' ^/ \) ?3 T   
     
       　　 去除率(%)
        
        
& G3 u" |9 v5 c/ X6 m/ @       　　 1.5
9 f- P; x' R" k3 Y  G       　　 2.3
       　　 53.1
- ~6 O. @* g2 A/ G       　　 66.7
, S+ `9 G  v/ b" B$ I5 J- Y/ i        
$ O' `9 A' t2 w: w/ d        
0 H& U  q$ S2 y" v* C2 W$ l   
     
       　　 气浮池
. y9 E  P- r8 j5 W! a7 s       　　 出水
       　　 7.56
& g* E- S( i- ]5 j( n6 q       　　 340
       　　 110
2 P! j3 p' A" `0 F7 o1 L- K       　　 1.79
   
8 `" u- }5 y. }& k8 K/ c$ v( T! q     
. }8 p( B  \% L/ }( Q" q! V       　　 去除率(%)
0 f( \3 e* F- }6 M! r3 V        
       　　 56.7
       　　 89.0
( n( Y  [* n3 d3 i       　　 90.6
   
" ^- m" n% B  w. o7 q     
       　　 活性炭罐
       　　 出水
       　　 8.09
& F' R" W8 u# A) a+ e       　　 141
       　　 11
, R; V$ n- f' J3 m% d       　　 0.22
/ {& f+ G5 C- R7 c6 Q& ~4 ~( K   
; o* {& r/ e# I% P     
# p- Z6 |! g* V       　　 去除率(%)
7 G4 P( a1 O* g7 w$ }+ ?( E        
       　　 58.5
% I4 x6 k* L: R' E# M5 p. }: c       　　 90.0
- n' C, e0 q" m: J       　　 87.7
   
     
       　　 总去除率(%)
$ I  x3 }- a& m. B8 n        
       　　 84.0
/ Z! W, S$ O% M" ]4 `/ \/ U       　　 99.6
       　　 97.6
   
  
* Q. m& x1 t, A0 X9 ]  
# I9 d8 k7 |/ V2 Z  
9 f& S2 c) S, m

* j: u7 ?/ v+ L3 Y8 v4 L0 y
7 P, m# J. K, x7 ~' V4 f4 R　　对于此类色度高、含盐量大、可生化性差、毒性大的有机染料化工废水，若采用大量稀释水稀释的生化方法处理，工程投资较大；若采用铁床—气浮—活性炭吸附工艺，则工程投资较少。
' Y  [* l9 G# x& Y- }


1 A* J. @& p; u% w6 l! ]: X  
0 P3 ^8 U3 h, }! o% M7 _
2 h  ^% N- ^5 i1 W
　　 设置了两座砂滤罐(一用一备)，主要目的是去除悬浮物，使水质达到进活性炭罐的基本要求。滤料为单层石英砂，反冲洗水排至调节池。
% H) z( `' b, I5 S7 ]) z

6 c! @: d3 C7 u

3 }5 A1 a2 l; X: N% [+ s

　　 原水是含盐量较大的高色度有机废水，无机盐浓度为15%～20%，主要是NaCl、Na2SO4。有机物主要是苯系、萘系化合物，所以水体可生化性差(BOD5/COD一般为0.02～0.2)，并具有很强的毒性，因此染化废水一直是治理难度最大的工业废水之一。

3 i! I/ z" v8 r3 y- `
( p; Z) n; s( N$ d- l  H: C
6 G# B* o/ w& M  ?! M, X/ g8 A　　⑤铁炭填料费为0.22
" U1 _8 X! U1 E( f6 C    元/t；


+ a/ }, Y2 A) u' Y1 l9 G

7 ~* K& e  e( X% _  \9 `8 U
( k2 p* K, J( n4 {5 d- J" \# e
( z2 X! \* V1 N' t1 x$ B　　 b.在中试时发现，铁床填料因表面被固着而使处理效果降低，产生铁床的钝化现象，因此采用6%～8%的稀硫酸进行浸洗活化。在实际工程中，每隔25～30 d对铁床填料进行一次活化，历时2～3
  h。


5 G  a0 T) Y1 i$ }


7 [" U2 z1 T- S: `. D* {
+ {4 v2 o  `1 Q+ C
) A2 R: T. T3 n7 ?5 ?
9 r8 I* z  P4 C! U3 q
+ Z1 C# N9 o& J


$ I$ H& v5 v" `　　
    2.3 混凝脱色系统


6 E3 P# N9 [7 P7 s3 u" Y


) `- v/ C4 [0 e! N7 U6 g, t- K



　　①德州市环保局于1999年11月17日—18日对该厂水样进行了48 h的16次取样检测，检测结果见表1，表明该设施的处理出水达到了GB 8978—1996二级标准。
; C& K& X9 `, G2 m$ a! F/ S
) _0 _* T0 D, }. y
7 R) f- c) T, f- |. t8 Z' \, F, @
  


. F/ L3 r  t9 ?! E$ _( C1 [  
: s4 ]' X# y/ R, q/ Z6 o' [3 [# \4 T
/ b& e% e0 t: E3 A! z# }8 Z# ~
　　 铁床出水呈酸性并含有大量Fe2+、Fe3+，当将其出水pH值调至7～8时，形成Fe(OH)2、Fe(OH)3胶体，但形成的矾花较小，需加入助凝剂PAM以利气浮处理。在此过程中，可加入季铵型阳离子高效脱色剂进一步降低原水中的色度。该装置为混合反应罐，其HRT为4
5 k5 E1 o& A2 y# T# F* O  min。
3 W: l+ s  s6 X4 u# Z. U( p$ X
7 }1 f1 D4 b9 F& ?" L$ \
! b4 A# c( [" B1 k
$ j7 @( s& \- c8 H" i* n　　③电费为0.49 元/t；
$ W& |2 |: N: z) p6 E) U
' z+ G4 x6 W2 p9 r( ]( x
2 b: k; M5 ^8 x( W- q
  T. h; q2 c; u& h6 r　　2.1 调节池



. i/ P) q/ [: Y* o/ m7 `  


  R6 L" y! O! T　　
    　　　　O2+4H++4e=H2O



5 J  @) ^* B) o9 T　　处理成本为3.51
% K# I) f0 U: n: {4 F, j    元/t，其中：
( H, V& E' i/ N# i" o6 Q
4 c$ U" f( Q0 i' k. Q

; n: |7 u  g7 p+ g1 ], @　　4 经济分析

. v. E- v2 @2 s" F+ |% x4 {5 r6 Y
" p$ u% m  n; E) l& A
% ~5 t1 U4 ^' w, v1 X　　
    　　　　E0(H+/H2)=0 V


: G: Q) d  d8 Y* y
" |1 R2 I% K4 `, J% Q　　2 方案的确定
# h! X% N$ P% }1 a9 r- z/ Z
! H! A% D/ _) A+ n. T! ?1 }
% o" E8 J& ]+ p& o' J. X
　　②人工费为0.27
/ x- h! ?# |5 }* o% G# u4 v) S    元/t；
0 i$ V3 m6 ]" F6 u. c


　　1 原水水质
4 ?; s" l8 F  d, R+ j
* X) y! f% ?" X6 m

　　从铁床的处理原理分析，其形成的原电池可将多环化合物分解成单环化合物，但苯环很难被破坏，加之原水设计气量偏小，致使原水经铁床处理后有一定的Fe2+形成，所以COD的去除率几乎为0。从苯胺的检测结果来看，原水经铁床处理后苯胺含量反而成倍升高，这说明萘系化合物被分解为苯系化合物，使苯胺含量增加。