铁床—气浮—活性炭吸附法处理染料废水2

hgwbg9o9

　　注：表中数值均为平均值。




3 g& e+ u& a* X2 ]% g" D3 P" A
  H- _* U6 t! T. _6 F! y  U4 M, |; B
( D& }9 H8 g( k: r5 _% \, f8 S   

4 Y4 v) e& F5 O" Z, @6 @
　　 ②问题的探讨


" E) @, o' y2 o8 f3 ^
9 K( W6 A$ P2 \; A; G; t& B1 I
( u+ s: q" B+ u; K: k
6 T# N8 p! C+ n0 ]0 I$ w% y
　　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。


" A* s( w" b& R. C; @4 J

& k- u. p9 O" c5 o# S
2 K' D  e- C& N' Z/ A* `: }
" T1 ~+ H6 ?! y- q9 P) z8 ?　　2.2 铁床


2 w* `: ^! z; b" [/ Y

2 s, O+ i" f( {0 ^

  

2 k7 _. b8 W" N  t$ e
) T# B1 v* U( z1 e# N
. T/ _! c! }& C5 k5 N, A9 R8 j
, I+ r& l) @" x2 l8 G  P
   

( f. _$ g$ u4 ^8 \; t4 \
. T. @. ^8 W9 d  `　　①折旧费为0.86
5 q  ~* m- Q& ?    元/t；
  p$ @& H' d& k/ z( _

8 ^9 B# F: [% w" ^' ?# L+ ?3 F5 u
  

8 r  C. {9 I2 F, u6 @
   
% P1 V& |, Q* I% W! E. u
6 w6 U, R7 ^& T  e) g4 U2 d
6 e3 L  G, G9 a9 J, \) `  
) y/ g9 A8 s5 `8 s9 {3 `

  
4 _! Z; t$ Z5 F  n9 T$ W$ K
' H2 g( v7 ?7 x1 ?1 A
　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期

& l' k3 a: c% y/ C

  m, s! q- _, }& l! x- s/ ^  O  
' ~4 w' }5 O$ O9 n% M  B- U
5 f" O- \8 i& F& h  D
  


  


　　
/ E) x( ]0 b6 N3 {    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)

0 n5 k2 p) Z- N8 P( e/ K

2 W0 W. c& Y2 i4 G　　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。
& G6 w1 T2 e  x* X+ H! P9 z4 l. N8 }' h
+ j) ^. h" G) z* L  _: I
& j6 M2 e3 d$ Q, O% v
2 V  i" Z+ t& n  k2 L+ W' d　　④药剂费为1.02
    元/t；

! M5 N: }( @* v( ?
4 K7 Y' d5 c! I; K& M6 }
, k  j7 j/ p0 _4 D" m( b# {" w# s　　 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。


8 B$ m( A# p8 k1 e* B8 n3 }
　　 当有氧存在时阴极反应如下：
, r* C, C$ O" L" \
) m% s. m4 }% [

7 k% U, o% X& T* h1 @* [　　 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。
5 o3 n4 [$ E% k


6 v! F7 T" k8 \& @2 Q% s% h, R　　
$ L! a) d& R/ U0 x    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
' S, |: l- b( R' L. c2 U    V
7 d% ^, u- d4 P& h- C
# _  x9 R' x' h+ ~, i) w* i
* j% c8 r5 c0 ?
9 K: d7 \8 [6 {. _/ m& x. M0 w- _　　 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：


- N5 ~6 l! y7 ]/ I: a  o/ x& t
　　 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。
& q  }- G$ w4 c. C8 @( h


6 o5 s& f$ l' ^. i/ P" U  


3 S7 H0 I; i7 W, [9 f8 U) o9 P

. t* c! |2 L. P, l9 P
: F! y( B9 w3 Z$ V: ]4 X$ N+ H
　　
    2.5 砂滤罐



  
8 F; t& B; p' p* p

, Q! g/ n3 ]* f; U( }/ c
/ B7 M6 N  h* f3 J( j! M. A; P5 X

/ L/ w# [6 T0 m+ K　　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
) j% o: j+ v1 D3 h  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。



　　表1 处理出水检测结果



* C( l6 z. _7 O) Z* L; y$ g　　
% g: u. E% v" h    2.6 活性炭罐
+ r- ^3 l( ?5 ?

( L. Q1 a4 w3 `% a7 Q
( B3 @2 Z7 P6 G# s7 a4 y4 `　　3 处理效果分析



：
) l6 D6 [5 v2 E  Z4 _

+ d7 C6 u7 m: S8 ?  L
  　　1 原水水质
  
! t" R& p- t6 P  V　　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。
3 G$ r2 E" z* c: \9 T. A/ c0 |7 v8 ~  　　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......

) Z) o1 c6 j9 V! s                           

              
      
  B) D- O. H, O; P2 `3 }

3 T* x. u& e; s# h' d* w
8 B/ H1 x$ @2 q
- o- C/ h# R9 Q$ I0 {  


　　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 W, N% ]4 G% z! V" x

6 A) B7 |7 b2 z* {9 S% E" E



0 z. m2 J, d3 w# ~+ H　　
1 D) a, i) I) n/ I    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-
% n1 A' ~' r" p, G8 c' N
/ b. a- h4 ]- h. @: H
5 I5 X* b1 H4 z5 e" C( @
. K3 ]8 a+ I# M) Z+ r  
7 N1 H% {. o$ k. S- b8 E

) T( j. K( Y9 z) |3 J　　
$ `! w  P: _* A3 [6 Y    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)
1 t$ a) c& y9 _( W, I! ~' o
) ~! m0 x0 i( G% w
# Y4 X, ^# j: V
  
* E0 n! V9 N3 }1 ?" [

" h( t) t: c9 H) ?# M  v0 B4 c( ]  
% h1 }$ Q% y) b" ^6 ~5 w

　　⑥活性炭填料费为 0.65
    元/t。


& c# J. U. q* ^' B0 O
　　
' Q/ c; b2 |" @* `* y0 o8 F" N    2.4 气浮系统

' J/ W3 V# a8 f  Q0 q3 W
$ \7 w, K) [$ G
7 O; p) ~2 P0 ]( T7 n$ V; ]　　
* }" {% P) ]  z2 R! v/ V    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V
3 S6 f% Y. q, C" `3 ]  o$ T8 y
4 L$ V" j2 g1 q( b

( k8 K; `5 Y' ]! r& W; b* q  
, o4 y. V4 m2 d( ]
% l9 U) e" @! _9 o8 Z
* z" |1 Z# }: R) q" R& v
% y; A7 P8 }& |' R( r, m# \　　
6 |, C' d2 w/ d6 [/ G' u
( ^4 q+ g* @6 b; r! v& u9 {, |4 s* O
% m/ E8 q: y3 }2 @3 c
+ G* g6 _. T, K6 P9 [9 M

* t5 `; n3 m$ I2 H


0 T; U# F: h- e5 X0 x

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- }) G' @. F' r  x, I



　　 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。
  O8 i; }8 N1 |9 M2 Z9 b/ d

# |  G5 x+ G7 S4 f


' y" j/ b: a7 k$ V
# c& D% l. v) }5 i! `! @  
2 J* O- q  }& i# {6 z/ v; h8 I( F



- h: q+ Z: i) W% A5 `. [
0 ~* ^* h4 m, G5 `  
) Q1 J3 H6 M  W+ i: v) T
9 X+ r! U: V- C  C4 T
: U/ U, I6 e" R$ ?
- J, v- I5 f/ Q8 _' _1 V8 g　　 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。
6 q" h3 m  m3 c" y9 N# L, k


   
! w- i9 k" G6 a. G& ~   
) h& }: r# R# k5 d$ I  
9 }- C% {4 G0 {7 ?5 X4 S* `     
. A" c2 M2 X4 I. F3 {       　　 项目
3 J: e$ v. `  C6 O       　　 pH值
       　　 COD(mg/L)
9 b3 P/ m$ i9 Z' f       　　 色度(倍)
8 z: Q3 c) j/ v- B$ k& q1 [       　　 苯胺(mg/L)
7 Y6 E: z- u: ~: C   
     
0 J& ]1 o) m! h* a+ o0 m       　　 染料
       　　 中间体
+ T- ?& y# O0 e3 `# \       　　 染料
. G4 `& l  m# Y- g: W  @       　　 中间体
: y" U5 f, `, V; K, U+ b       　　 染料
& B  M. P! F% D$ I8 B- k  I       　　 中间体
       　　 染料
* |: T9 o1 j* ?7 o- k4 n8 \) j       　　 中间体
2 {% B' U# ?9 y- u8 p   
6 Y9 R9 B! S: M$ M     
' J3 U6 V2 _8 C1 \( c% O4 r" H' L, d' P       　　 原水
       　　 7.89
' W( Y8 k+ x/ e: r5 w       　　 5.00
" S: q" V4 h8 D       　　 798
+ O% [! ]0 w/ S# k' q2 o* Z       　　 810
3 v* ^5 ]+ O$ |5 @0 l5 Y* p       　　 4050
       　　 3000
       　　 10.95
       　　 9.29
   
: K9 D2 v& g' H& A     
       　　 铁床
       　　 出水
; w3 s7 M! V7 w: I  W% \       　　 7.93
4 d  T+ L0 P( ]       　　 7.36
8 `4 k4 D9 |6 L6 j       　　 786
       　　 791
1 p1 ?- V) T8 N  ]) o+ O       　　 1900
/ G5 f" t0 B4 z9 }       　　 1000
       　　 29.08
       　　 19.12
9 G8 f: b- @5 q# M1 f8 q! G   
     
, x# y  O  r7 H" u0 D( \/ `       　　 去除率(%)
7 B, i: V$ J6 m7 i: M        
        
9 T, o0 C4 N( Q' H! M5 C       　　 1.5
       　　 2.3
/ N5 P8 N1 o. h5 {6 L$ Q       　　 53.1
       　　 66.7
4 [  z( ~% c  O: x+ ^- u        
' ^7 I) M/ _" V, m5 `9 ^7 L        
   
     
       　　 气浮池
$ N3 t4 V& I. K2 k! k* Z% u       　　 出水
) q! P# w; C! D: V       　　 7.56
( _9 J" m0 T0 Y* C* D+ J* [       　　 340
7 z$ o+ K, K7 l       　　 110
. K4 I$ j, t8 A5 j% q' O7 s+ y4 h       　　 1.79
  i7 Q; w3 C, l5 R/ ?- V& t* I   
5 u9 v, L% o+ H$ t! ^9 ^* f' z     
0 P3 B( o4 E  N8 u' q7 X6 ?. F       　　 去除率(%)
  i: j, v- Y, A        
) A8 O& q' n1 a" w       　　 56.7
' M2 D4 ^9 m, C5 P/ `' n       　　 89.0
       　　 90.6
4 b' c! Q: C, W  o; |  q   
     
# C3 w4 ?' o# F       　　 活性炭罐
       　　 出水
       　　 8.09
       　　 141
       　　 11
6 ]+ U: I! e1 P& A# }% J       　　 0.22
   
( d) W- E% S9 d0 J; k  D  V     
       　　 去除率(%)
. L* b5 n+ W/ M4 g        
  o+ B) f, A2 \8 f' {2 `6 Y$ j8 R       　　 58.5
       　　 90.0
+ Q+ z' f: p  p2 s* m9 B       　　 87.7
; `, B) a9 D: b% O/ A   
     
% k: p* d$ f% i) |2 W+ v& \4 L       　　 总去除率(%)
        
6 ?) }! U5 o3 l8 k" U9 m1 x       　　 84.0
       　　 99.6
; A3 }; o( P" s+ o4 ~, N       　　 97.6
   
  
. v# w2 |  Z& T" o4 P/ Q; ]' e6 u  
- U' p4 w: g6 O$ L3 p# V# D; H  
* D7 y/ ?* X! u! R4 z* U0 m
2 V# U3 A: K' v  M2 u5 `
; v4 k7 Q( \0 ^: p, j
- ]8 g, Q( Q4 p' `9 A  y. M　　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。


4 ~3 p5 b) B1 P( X
  


　　 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。
) b. |. R4 U& o6 r/ }
7 Z6 u. N6 r4 D: z5 F7 K6 O
! A/ E7 q: c4 @1 m
4 F8 `1 p% Z7 Z/ |% G
; L. {* k- V/ G9 L
8 k) {9 N) P3 ^( |; 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。
7 l6 t, C  x/ G$ a
4 H8 [: d% J+ I# ~% f* a

' Y; n8 U2 p  F7 u2 A: q  v　　⑤铁炭填料费为0.22
    元/t；
9 Q7 e$ v& v+ g" [0 _: b" b

- A: L; N) O2 ]/ L
9 r" k0 V! l1 }, n+ O) X

" U4 _8 Q, w* K) Q, t
　　 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 }6 I. @. W' D" |

; Q9 @9 ~* S1 Z7 f  K# N3 k

0 m" X0 s$ W7 ?5 A
8 [6 Z) a! o3 ]8 n5 w

0 a1 M4 @# L* I( J$ A$ f1 j

# \% T6 Y- x. c' ]- `6 n
) C6 R. M( a: A
; G. Q3 h: O9 V1 B* u3 d' A9 y　　
    2.3 混凝脱色系统

6 `- A3 t+ Y/ s( j. o1 U+ F
# d, \. C. H$ m: P& I  }( C2 }) l& h
: K1 K3 m  C* e, |# l; }( _


, C* T( v* {; O5 @3 x
' Z5 z$ J* ]8 R2 Q7 o8 ?# N

　　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。
5 ^$ l7 x! k" {8 s6 H* {
/ b  t( O- J$ A7 }

) Y( E# G" q( p. p, p  
8 m3 l2 @' l& C1 V! V( l' u$ b
; w- E2 d+ J1 p7 d
  


# Y7 M9 m& R" Y　　 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。
+ D4 M1 F2 W( N2 P" i% o8 f$ Z
3 s* T- ~! |  e9 R

　　③电费为0.49 元/t；
7 y$ r- t6 h- m, g  s
8 h, F6 O  I8 n: M' U9 }

3 l8 a8 x; C: l" ?1 t　　2.1 调节池



  

/ c3 V% J. f" J3 }
* }# A1 S- U7 d7 p  m9 d+ P( \　　
    　　　　O2+4H++4e=H2O
' s4 m4 N8 ?" y+ Y' p4 a& _/ L2 h

7 d$ b( f* K3 M
　　处理成本为3.51
4 u% y, B+ W2 T    元/t，其中：

- r7 W+ \% \8 t7 P6 U0 F9 c% k/ J
0 E/ L; G  X- m" v0 h- ^3 V0 K
: f- K" J: [# ?$ c' w6 J　　4 经济分析
4 J- l% }  U& z9 A
- n& `" S1 P" l" k9 a- A

　　
    　　　　E0(H+/H2)=0 V

7 B! k  {& J+ B+ l& |! i$ B
; L  R9 n: G! d
　　2 方案的确定


2 Q+ C* W- l8 H3 `6 h3 d5 d
　　②人工费为0.27
    元/t；

) g! u- U; l' R1 Z$ c4 V
0 Z' o# ^( j0 X" S
　　1 原水水质
$ o7 `+ _8 U/ o


( r" t* A: `  G+ i2 N2 W　　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。