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。
  S3 i" K; v  g  }
7 X% {+ ~8 g! I, C

( R$ {4 E2 O$ [# h8 c2 d
' ]5 q* L3 y  H. h

   


　　 ②问题的探讨





( L$ U" j) Z9 \; z/ f  H6 X. j
/ L4 f' G; f" D  s! s* J& B  p　　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。
$ o6 C- v- t, [) [0 ^
/ O* J2 v& g! N5 J5 O9 i8 p




5 f; a- I. o5 b& t3 P　　2.2 铁床


: V9 X- `9 O; ?; B4 x

; B( R( o4 M' z8 }0 p# w% _
4 G  r  Q, B' J3 B* E3 F# `
  
4 _- m. b$ `8 D+ ~$ `& d5 _
4 P4 c1 z" [; _: r1 s- A9 a
/ \$ U* B/ Z% l8 a' \6 j0 G) e: U

8 G1 @/ T- @! M( H7 J! L# T
   
) m, a! l$ B, Q/ D6 H& P
# ?& Z+ }! z: d. D8 g2 l
# Q9 N8 i+ b- H/ v; x- A9 r  ?　　①折旧费为0.86
    元/t；
( n9 _. l  R7 p5 U  r7 y% d. K


  
! D( M+ i4 }& Y& W/ X" y3 J5 n
5 `  Y6 m. \, [3 s. v
. _, t* q9 S6 R3 e0 C% ?   


) X7 |' B7 \+ R8 C7 K. }  


, ~$ V0 h# T" D  
% K0 i( g( c( S' Q. g

　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期
) m* G: }) W' ~9 s


$ i% {. v5 b) a$ @( B9 J  
+ I% f  i9 m. c" u- a4 g) ^5 \
8 i9 Z0 M; U. `# ?
  


# D/ F1 P- }' \3 k4 s' R5 X  


　　
/ \0 P- o6 ~4 B' w, E0 b    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)
9 K3 K6 m0 ]& g; |: t


　　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。


) O. T/ s6 r* l# s4 p0 i
　　④药剂费为1.02
    元/t；
' u- `6 M8 e. R0 Q/ E
2 t, [' J" z0 O  ^

* ~% \/ U% _/ [  g; u9 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。
1 b. K/ u, k2 `& R" ~7 v, D4 S5 P7 a
# [7 P$ R" t8 g3 P) q

2 i  |5 `, R0 z　　 当有氧存在时阴极反应如下：
; s6 ?: s$ e8 y: Q0 X9 `" }1 \


　　 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。
1 b% ~; N) M, _6 [$ v  [

$ g% m5 X, A2 j4 V# V' A
　　
6 s' ~1 N/ v7 A( n. P* d    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
    V



" I5 r1 w7 W; i' ?3 f" }0 t　　 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：
7 s& V: ^: ?" T& x+ Z6 z


　　 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
/ W( K3 C& m. }' U  d，HRT为30 min。
. [4 e$ n2 q0 ]* X% I
/ A6 f1 ]$ ]- L1 T

  k/ C( W: C* T! {: q' R* `; Q  


, v8 {0 i  l+ `# U* s( H% i

1 _+ g5 T+ w4 e" @0 ?

　　
    2.5 砂滤罐


; V: u( S% E2 n, z  S& }
+ I' H3 z$ E+ L  

0 a; m& O! T6 \) I( V) R. m; Z


3 @9 X, N$ ~; \' w5 ?
　　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。
+ b. g, ~4 I) K% M/ V: S; k
" Q! \: U, c. s3 }" T) B

$ f0 S0 s6 o+ o& r9 U　　表1 处理出水检测结果
# ^0 m5 f+ G: a4 G+ M  \( o
" M) S' y  Z" q* `

　　
    2.6 活性炭罐
, g- b2 Y; O" ?9 ~
) w/ g! z# ^) K" T& ?

4 J  F! r9 _8 N( b6 x% S" `　　3 处理效果分析
  f9 l/ h- R! ~8 y/ v
1 `4 L. B* y1 b- W9 u0 U! Y
# b( O6 K" w$ D. k! x+ m
：


) Q" _3 m, I$ l% o( L
) C* ~. A% C5 W/ ?# v9 d" a0 b' {9 t  　　1 原水水质
. i$ K8 E- Z: S' M  
, b) H1 A7 R5 K6 r" \( F. y　　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。
. ^0 L. i0 R& G　　 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。
! X/ y, t3 L* c: G$ o5 W  　　2 方案的确定
  
　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到......

- |: j) x: ]8 l+ n4 B                           

) o4 [* |6 M/ e  G              
      
. m  w8 l3 g0 D. z( r( q3 \
0 U' ^. L4 h  r9 ~- n# n' Q
- K; T+ w; e% c! z4 Y2 O/ ?

) v3 |* }, J6 y+ M0 L0 m  


! u* B. W8 k3 a: S. P& C  N　　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。
1 R; G6 M2 V9 n( |9 t7 I2 g



3 i- b9 R" @; T% q( C+ X6 t

　　
    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-
+ W; {, N0 v* L6 K


1 z0 q( a$ x5 R7 m& d  


/ E4 U" Z7 K! {3 c' H　　
; [' }8 v! d; o7 S; R    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)


- k9 c4 q/ n8 z( H' d6 [7 C4 L$ W  c: o
/ K/ o, L4 I! h7 W* _* w) Z  
6 d1 C! P* X. d, m9 g* _
4 e' S* i/ E4 l4 h, E5 N9 ]5 z. \" W5 N
  
1 J9 t$ M3 g. t6 }! k! `! B
% I+ ~9 a( Y8 E9 R7 X1 F
　　⑥活性炭填料费为 0.65
6 L: y8 c. s3 g$ R  v* G    元/t。


5 g" G& F4 K, N6 V) d+ w
) i* \! d: a' l, P/ ?% Y4 I　　
) W3 h  `, b- o' T# j6 U: v9 I    2.4 气浮系统



1 M* W  r5 W9 p$ _! Q# u, ]0 l8 a　　
( K; U' J5 x! H4 L1 f* R    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V



  



' Y' @: ?0 K, `8 R$ I　　
# j+ P( ]3 q/ [$ V- {



) x" w( s# ]  v# Y% [- j' U
! ], V- P6 M$ e' p3 d5 d


2 u/ d. E8 n- [% _! J
5 {3 Q. _) _% ]4 O
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6 F6 J# i0 N% V/ z) n
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. i; K' P  H1 u* P. [" {　　 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
* v8 M3 T4 Q6 E; s  h，铁床(Ⅱ)的HRT为2 h。
9 ?7 c  M5 h6 _
% ~! {; h& e! c/ w8 |
" M5 L" [/ h2 o! b8 P. d! [7 f8 X



; s2 F* C3 a+ s- e2 V  


+ A6 `* d1 e; ^: P6 b5 u


  Q6 O+ x/ }/ p; U9 v6 |  

; l6 S/ @5 M7 J

　　 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。

" j  }  ?* h  Z1 ?7 R2 n
6 z9 R  d  K" t0 k: ^
   
   
( q5 Q5 T7 j) t7 c  
     
$ v, E+ W" m! T2 R- Y  V       　　 项目
       　　 pH值
4 G* V+ y' v/ p7 T       　　 COD(mg/L)
       　　 色度(倍)
2 i; E8 n8 c" x+ Q2 }       　　 苯胺(mg/L)
/ B0 F2 g$ {0 O9 n' ?$ ?6 }! N   
2 a# [9 e' J) ~5 \8 z     
       　　 染料
% \4 g% K: A! r- Q       　　 中间体
8 N  K: Q/ E! }3 V+ h8 J) q       　　 染料
. \3 x# ^( b% }( @       　　 中间体
. v/ {$ q3 x  ^! d0 k; {       　　 染料
       　　 中间体
       　　 染料
       　　 中间体
   
     
       　　 原水
       　　 7.89
       　　 5.00
8 \" a  x- Y( Y# O& _       　　 798
       　　 810
       　　 4050
: c! H' g7 S  J9 T: ]1 k       　　 3000
2 O3 }" Q7 t* d$ p" Q, U; g       　　 10.95
       　　 9.29
   
9 {8 u/ _9 e0 v     
       　　 铁床
; e$ m; e  F7 g. h5 R  C" e       　　 出水
& E8 X9 h/ r! r( U       　　 7.93
7 f# C/ h( Q" J       　　 7.36
       　　 786
, l' \/ F9 Q& U( H! a       　　 791
       　　 1900
  K' N. F, B4 |" g! q       　　 1000
       　　 29.08
       　　 19.12
6 U2 m7 `; k8 Q2 f# O$ I! q   
( G. v6 z& Z$ u& w. a1 X5 r     
/ x4 [6 F2 ^; [       　　 去除率(%)
        
  d" m& L* g& U$ P7 n! J: _        
       　　 1.5
       　　 2.3
       　　 53.1
       　　 66.7
        
' W, z& F; ~& u/ P: d        
   
     
- \' x1 {. L6 {- m& [       　　 气浮池
       　　 出水
       　　 7.56
( Z% Z2 W( K9 w1 B, w       　　 340
       　　 110
( v( D/ J. G4 ^0 j2 f' n2 b, |2 K- G1 y       　　 1.79
   
     
       　　 去除率(%)
        
  _6 w* T% [3 ~7 p       　　 56.7
       　　 89.0
; W* `& k6 I8 @! O& x" d3 r       　　 90.6
% L+ E  [1 D/ t5 U' W3 K   
" P, J- D8 h1 z     
       　　 活性炭罐
       　　 出水
5 A. P& H# p( P3 T+ d+ [       　　 8.09
/ _2 v, l$ v) l' J+ g       　　 141
       　　 11
$ o* c: f' n* `% x  d7 [       　　 0.22
   
     
6 L0 e' K" p, H% }+ p9 u! m       　　 去除率(%)
        
) c$ o' x$ H: u- q* Q! G( ?% M       　　 58.5
       　　 90.0
       　　 87.7
   
  y$ A7 H& i9 }" @$ ~7 T& E$ O     
       　　 总去除率(%)
2 q( [6 J  a/ @% y. \/ J$ |        
       　　 84.0
       　　 99.6
       　　 97.6
   
  
% R- t8 U! V) O  }2 i! Q: x& X  
: ~% b6 d- x* b' z1 C  



* B! c' E, {( T/ L" _3 n9 B　　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。
* I( C! [/ @. w# x7 T1 G
. s8 ^$ C$ |8 ^8 q  K$ W

  
7 F$ m: C, y3 @6 f% R8 n8 t
8 S5 m5 _$ f0 _; a2 a/ k3 N
6 f2 S& E: z4 z6 k, P! b5 {　　 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。


! o4 w- s3 J4 G

* h3 @( S6 _0 a) x7 ~
6 @( w# b) e, u4 T2 o. S3 z/ m
0 v( l' \' o7 D4 }　　 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。


# z3 P2 H1 B8 U+ I/ v7 H6 a' {/ S7 {
　　⑤铁炭填料费为0.22
5 p  ?, Q5 G; n6 N& R    元/t；



7 ^* u, w/ T" Y0 l- k


　　 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
' J5 E5 [7 T5 z, \( a  h。

* T- U' x6 v4 m8 |! n8 i! L1 |" s9 c

" _( l2 I0 ?! g5 h


$ ]6 j) x: X) `5 ]' C





7 _$ L' ^- J: b. G0 S- t　　
. I, I  z1 z- b; d    2.3 混凝脱色系统
( G# N* Q8 d& e& k% w$ c


9 O7 @2 S/ Y8 y' d




& v/ ^; ?  Q0 R
　　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。
& X( y0 L& a' d. {: O6 {0 k5 _& i


0 c, |" X9 U4 L  z+ m! c& E1 c  


3 g8 b) b4 W0 ]) p8 I4 p  


1 c* K) m9 Z0 x9 s8 s' m　　 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
  min。
& }% b3 E+ }$ h2 a( t


* P" l5 r5 G" Q3 u; z9 b　　③电费为0.49 元/t；

* b# {2 B+ I' ?/ Y

　　2.1 调节池
: r) G" p) d& v4 x! s; L0 B
4 c1 X6 U, f) N! x6 R1 M' v
) d" e9 \' Y: \% f
  

+ _; M' Q8 Z- c0 Y% O4 a, G8 r
' F, I% H0 ~, V) t) ^: P! q　　
    　　　　O2+4H++4e=H2O
+ n* U# t$ p- k. r1 O: J
8 E5 y6 h9 @* {$ I9 X) C' R; J
, _9 X* {$ D0 P. C
　　处理成本为3.51
    元/t，其中：


1 V. s1 ?4 a8 i8 v
　　4 经济分析
# b8 B* }9 i5 W% E& T( n* k
/ x9 Y  S2 c' b; }
/ K/ P2 S) E' }) @! o
　　
4 d/ U$ @4 w1 W8 U    　　　　E0(H+/H2)=0 V

/ q" ~! S  ^8 ~  G' l( ]4 C+ r

! ^$ E8 [/ y8 Y2 V! P5 [　　2 方案的确定

" [0 x" T0 l& s) B& \9 D4 H6 R+ c( Y
5 Q; ?# j- |5 O/ P: Q* |1 Q' Y
  t# n, ~0 {; {& I3 l) u　　②人工费为0.27
% i' w8 V! u3 o3 B, g6 ?    元/t；
0 B* P/ N! b7 E3 E2 {
  N! k3 V) `' q- D# V& f

　　1 原水水质

9 }& r( V8 Z+ ~4 z9 m
( i1 R, Y5 w. z4 j
# V* T' i4 J$ ~* B( `  n, J　　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。