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。





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$ x/ T4 A& M5 G# a0 y( Q3 ?

, W" n" x2 J$ u3 u  S* t7 i　　 ②问题的探讨

; d' r- `* B8 l% U' H! d
! Y/ g: h' `6 [/ V

. z" @  p  {: ]0 t  e2 J

7 ^. Z9 f2 r, ~　　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。



- P5 U' \$ g5 Q
7 ]' O* b# e1 b5 b4 _$ Y
" T6 ~, r/ L! k* W
/ ?7 _; t( y  P. Z' M- @( H+ b* N! O　　2.2 铁床


6 }1 X* {9 f% J



  
. M, A1 @- C# J& A) }+ v




   


　　①折旧费为0.86
7 S% j, s/ q8 X0 {2 ~& b' N6 G    元/t；


# W8 T* S: A& p& y
) H+ R# Q. e4 @- h! j  

# M- O2 O3 M2 u, r9 a/ f$ i, b
   

$ ~5 F# f  k4 u& L
* y/ n7 P" x: B" D; `  

) G$ B* K) E7 a3 M9 Y# s4 Y6 n
" w" ~7 A* j- J" e4 g1 [! p  

% }' R3 m0 |- [0 F; q0 E" w% U  k
: a8 X! ~4 L5 m- F- V. r　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期

- v% V5 d3 h) N6 U% n" _

9 ]; _& D3 r  k* X$ G, @, ?9 l  


  

3 Q* o( N; ~0 a, V; b% |( Z5 X
  


　　
! R& [) @9 |& j4 I0 _, n    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)
5 V! C- @$ u3 X. I7 b) o5 }
: M+ M- Z1 N& n9 K* w3 @! F" }# O

. K1 p8 p) a2 H　　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。



! E& M. }4 P3 L% v4 T9 P　　④药剂费为1.02
, p4 I8 B# X) h$ c, p' w/ \    元/t；
8 C- ?* j0 w& D2 ^: a

9 x* q3 j' e) ]  ~& [
" {! s1 w, i: d! i: z　　 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。
, L! `7 B" f: b. Y; @; ~% d  n


% Q2 z4 H, O$ E* F7 P. i　　 当有氧存在时阴极反应如下：


2 _" ]2 m' K( y0 M9 Z- ~6 p
　　 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。
, ^$ }8 R7 Q, O% h# i! W0 w8 G
" Z! r- P/ n' u  ~' S; v% C
% s  ~  k9 v+ J( ?* M$ U; H# `( P
1 r. I' \4 q; w, |　　
) B8 o; ]3 p3 J7 ^) ?; i8 m    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
. H( F' s& ?1 l7 P    V


5 z! u- a7 ?+ e. _5 x5 }
1 c+ i% ]5 f/ N: P# U　　 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：



$ a" d3 h) G1 `. V　　 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
  d，HRT为30 min。
3 b! v( j! B5 [

8 R1 s0 n& \% K( c
  
6 B/ B! Y" {$ }4 k. M9 i4 ?. U: a

/ M0 L; X0 ^' y& f( f) `& S; K! b) ~
9 x3 o3 ?- Y' w/ a

! Z- g1 k. i, F% s4 P
7 E5 N* i+ q' F: K, ^. M# O1 u3 l　　
    2.5 砂滤罐
. c  A; M' j( r
$ i) e1 T" R1 Q2 {* H( e/ I
) V( x7 L5 ]& s0 Y1 b* s
  
( P/ n8 C0 W) K( }
* V, o/ f/ T/ `" n0 ]


' \: D4 D) J. }3 W
　　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
  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 o: H  M3 k6 Z0 j' d


2 z8 c* D# J3 H  r' O+ p4 ^* m! }　　表1 处理出水检测结果

; ?6 B% O9 V( B+ i
5 p- u! E5 F' O4 W% K  V+ t8 U
9 ]2 z% G3 t6 E( ?5 D% y　　
    2.6 活性炭罐
( }  q; L% ~0 ?0 ?* l4 }8 _
3 i# s% @, U- O

　　3 处理效果分析


7 V9 j4 i) g0 g. D; z' w* ]
% X! e( Y% i! j" o2 m3 N1 x：
: ?* d. s! Q7 T


  　　1 原水水质
! E3 Y1 j3 h' P2 Q- w  
　　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。
　　 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。
  　　2 方案的确定
  
$ G: E" T9 A( X* x1 u" O　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到......
" g9 F4 H5 U3 p
% b' r" Q- _( @1 Y                           
1 V5 V: M) z7 V1 t6 f; k
              
- M/ j# A+ s8 H2 P3 H; A# @      
: ?7 J. w9 d( X, l
9 d, ?  ?: x2 U( w! |6 H
4 {: l5 C( g. |1 y" g

  


$ s) A0 j0 ~7 l+ f  w　　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。

+ o" y( S5 \9 M" J/ H! N


8 b1 ~2 S, {- B1 `2 j

1 Q; M! @* j2 h; E　　
% @7 j( z- }2 t  g3 O- Y* D2 T    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-
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5 I7 p. {1 S7 S6 I+ ?* `; J
3 Y5 G. z  M9 N& \5 c: j5 O  
9 G5 N$ c0 y1 H

0 z1 J+ T0 o/ A( g　　
    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)
# O' k+ s/ ]3 A% g( b


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' ~" a( ^, Y9 t  `9 O2 j  
" N) x: }1 p. v2 z1 q2 b  B

# m) q' T, m! u; W, W; M4 ~　　⑥活性炭填料费为 0.65
    元/t。



0 a) i2 D3 N% \. J( Y0 `　　
    2.4 气浮系统
8 }) @% w! t/ t' ^
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+ X. j! w* d. r3 F1 G; O1 l
+ p- y  G5 Q3 R+ @4 y7 P8 D　　
    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V



  


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1 B$ b0 k# ]8 U6 q9 x' j9 `+ r" m7 u
3 `9 E. e1 K/ g  q& u. k　　 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
  h，铁床(Ⅱ)的HRT为2 h。

4 |8 P7 D; S' j  b
% e# n2 @* P4 O. I" [- E+ K

  [! e: w/ i, S- i3 R* @. }
) O% y! e6 t% x9 Y
  
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0 h2 C. K1 t" q% ^% ]
$ A8 q# [8 K- [" b6 d* B

　　 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
! I  [6 M- y% y% r- F/ w  m，HRT为40 min。

* H- h: N4 ?5 \3 C4 @- {

' A3 O8 }% N- ~, v/ R   
   
  
% i1 p4 d1 e6 B1 ~/ P     
: r6 B7 Q( |* s% y+ i3 g       　　 项目
, @  s% d4 \& \: P6 r       　　 pH值
$ o) _" E1 t5 g3 w# n) n; k1 N       　　 COD(mg/L)
       　　 色度(倍)
       　　 苯胺(mg/L)
/ c) A3 C8 O8 w7 K3 v" K/ g   
! ~  y+ ]" \6 c, |7 H( K     
       　　 染料
       　　 中间体
4 o1 l# ^+ j& Z9 m6 P3 {       　　 染料
1 e3 }7 `! C  A2 @  z+ X( |9 v0 [       　　 中间体
# s5 n/ h: C9 O       　　 染料
- b7 x4 E4 y* A0 g) s; ]       　　 中间体
) ~1 S- ^# v2 T( Y, d5 z       　　 染料
       　　 中间体
9 W$ z( Z; H# @4 F3 a/ @   
     
       　　 原水
       　　 7.89
! T/ @7 S: X) H6 d' p       　　 5.00
1 @7 Z  Z2 _6 G- N: X       　　 798
       　　 810
9 m1 s8 k0 x- Z* u; H       　　 4050
       　　 3000
       　　 10.95
       　　 9.29
   
     
4 M& R# o8 u8 I8 U       　　 铁床
3 W5 @2 ^4 m" m6 B       　　 出水
3 V+ ]- U9 `( V! J# K% @       　　 7.93
" H& V# b+ I8 H2 E4 W       　　 7.36
       　　 786
/ L! v  r5 X1 f       　　 791
       　　 1900
       　　 1000
       　　 29.08
       　　 19.12
' G2 H$ Q! k9 k# ]' F$ z8 J   
     
       　　 去除率(%)
        
* T0 N2 L8 w6 e) e% F        
& a5 X  ~) G+ F: m, r, B       　　 1.5
       　　 2.3
       　　 53.1
       　　 66.7
        
        
   
     
       　　 气浮池
  Q% u: r1 F  f& N. k       　　 出水
       　　 7.56
3 X6 N6 W; F9 p       　　 340
       　　 110
       　　 1.79
   
     
# |7 X, C" A0 s  R, m8 d0 o3 v       　　 去除率(%)
! u  B5 T) |$ x+ @        
- s# s8 z" x2 {5 t* o* _; i1 i       　　 56.7
, a( f4 C# s* z- J0 p& N. c6 C  K$ B       　　 89.0
* i/ _; {' j# p1 q3 i       　　 90.6
   
     
       　　 活性炭罐
: b$ o5 T* P  R; n5 c; l       　　 出水
3 c" I: s' \5 }5 X  G% ?! a3 ~3 n       　　 8.09
       　　 141
& z+ Y6 @0 v; m8 F. ~- z       　　 11
       　　 0.22
   
     
       　　 去除率(%)
        
5 m! {. \7 E( h8 z6 Z# O/ X       　　 58.5
       　　 90.0
       　　 87.7
0 v& C5 r* ~# Z# H   
1 |) p5 b# }6 Y. |- n  ?5 m     
8 I6 |5 [5 {6 L7 h: g$ G       　　 总去除率(%)
+ ^, Y# u# O9 r) E) \6 s7 j        
' |, f4 m% `& M6 \8 q3 I8 Q       　　 84.0
       　　 99.6
) i1 E' @* a6 [  P7 j       　　 97.6
" M# V) Q' ?) i5 C8 `   
  
4 I. T( H+ O, O5 n  
4 `! M3 k9 y/ p0 h5 r- _* l  

  n8 h! I& E: J% {% u6 q
  W5 |' S5 a4 w: Z' A
. Q! _  q, J5 b) c　　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。
; B2 D* |9 [3 D, ~
1 p: f4 Q8 Z, C

2 ~. M7 e; y/ P% d" l5 o  
. B# l5 @! L% \  r  D

　　 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。



: Z2 o# O( y% L* L- y& m  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。


$ r0 l/ l5 \9 h7 _* [
　　⑤铁炭填料费为0.22
4 M; a3 i& p' i: b5 g- c6 I8 K    元/t；




' S; S' _! c4 A2 O* J
$ N5 h7 O( f/ l1 m! a1 q: c$ y, e
　　 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。


" h0 @# m, P: v9 d




4 |/ h0 W8 N& y



( F! r  x& r" E( ^" c! N+ _
　　
    2.3 混凝脱色系统

. X. y/ F' W3 f/ H# J$ A- q

! z' q7 b: [0 i3 ~
1 |" ^6 n. i$ u8 E* ?




　　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。
9 I2 T6 X( t$ |6 k4 Z( h! J


  
3 ?# e2 L& H( y6 q. x
# n* @7 A# y0 j
9 L; y) L9 P2 [. J' m$ k! J  
9 U4 J7 Q; h5 S# a) E. e5 l% M
4 o0 G4 P( M! y
) D% ^  @9 q8 h4 A- ]　　 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
4 ?7 r6 P0 h$ z0 q: }  min。

! f- o: {) E3 D/ a+ _# W
8 a: r4 F7 Q3 X2 s) o1 U' X
4 H, Q; p( k, l" T7 u4 ~( e9 u　　③电费为0.49 元/t；

& f" Q+ g" u+ ]8 ?$ y9 m

( A$ W9 T# P7 @: e8 U; d　　2.1 调节池

( j- n# X; g  p
6 C! K+ Z- q& X
! [) c7 i2 k* K7 k  m8 O5 B& J  


2 F' a" F% F( X1 b' ^3 c" R　　
. K" D+ l% s* O( t9 a" ?    　　　　O2+4H++4e=H2O


0 j. X0 ^! M! [
$ P5 X) d* X. E) j( ]0 n; @　　处理成本为3.51
9 o( @# N% f3 O0 @2 S- a% ?- |    元/t，其中：
6 r/ [+ V7 ^  u1 z" T( ^5 w+ u) _


& {- w0 R9 I" o& \　　4 经济分析


* Y) _4 p$ q7 F4 {
　　
    　　　　E0(H+/H2)=0 V
! J7 y9 G$ }: C1 [& C; E3 A
* g0 z% D( |* Y) h6 K8 Y+ r) m
6 e5 M- i/ \: P
" L$ C! `7 z" L5 u　　2 方案的确定
3 q* Q" s0 W6 x2 W  B* n% z
+ P: I) [/ j* R" @
4 {; Z3 b4 C& p6 [
9 U% h) P+ d  Q% e" E- t8 F　　②人工费为0.27
    元/t；
4 i* l, X# W5 J  E1 k* Q, G
' ~; \) H! K6 a6 M/ |- n

! q' U) }' i, T( ^! k　　1 原水水质

6 ?, \. x4 `8 m4 c: P0 E

, V% t  }9 g! q+ R: z8 j& i) p　　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。