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。
) w: V. L3 b. u" l% J! [

+ r% ~# y8 }; v: \% n" m; o
* n) K2 J! @# }3 q) J8 Q8 k

* C0 b! }; V( c( N7 o) a# D7 O
, j2 ~- Q; o* r   

3 ?2 J  O8 [1 O( v! ]+ G
　　 ②问题的探讨
8 i1 }5 k( _9 N) ^
  A  N, ?) m9 F: f; Z2 z
' K+ y" f8 {8 h& v
: O3 _" g7 ^, [" O# X1 t
2 N; v; e5 G# g0 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。



- }3 u" d% _7 V, L3 K" @

+ E! Z/ \2 r. l! D7 |& u: M
8 r0 v  R. |" Q* |2 \　　2.2 铁床



6 c5 q9 H3 f* W' l- w! P
; G  p* ~. n: E

( X; O4 z0 l) J" {# o  

, k% p4 f3 B9 T, |* ?
. p1 a$ U2 \1 Z7 x; E$ J


   
/ [7 l+ t. K, h0 Z
1 V6 z, V' r# u% w0 J
$ Z  X) N+ U# W7 @# X* z: W　　①折旧费为0.86
    元/t；
1 U! m2 b; {* ?7 m2 R6 B8 P

  F4 G9 T+ i/ {: X! g8 C
  
/ h1 s3 N( Q0 R

, r8 H# L- i6 u- i9 {; i5 C   


9 m, y; m& j, j- C8 t; B% t! I/ E4 B  
  t5 {3 A3 m1 ?: n
: n; ^& M9 M' J7 [! |
; P- e9 `! V) d9 i4 v. X  
( u! D$ W$ S/ {4 v2 R
1 X. c7 W( }1 q( G$ u/ e
* ?3 m8 E% v8 n6 s9 @# v　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期


! v, C/ [# n1 `  `
6 @4 X8 \0 z$ {  \  

' R* M+ U, W, U% `4 f
7 \0 ~( b3 E+ |7 a, @. M; v- M  

+ k, h) [* n0 ]
& u3 O$ D+ R* u( }; @  

* o$ }7 `: j$ h% p/ J8 f
　　
    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)



; T! D' b% r8 t; `) 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。

6 Q  L* J+ f; O; a

　　④药剂费为1.02
    元/t；


3 g$ r. B5 J5 c5 ?. k
' w  V6 C% Y) Z. D" T　　 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。
' \0 x3 a5 }' n1 U/ Q


  [) S' d. c9 a/ X: G* h　　 当有氧存在时阴极反应如下：



　　 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。

: C1 C* h: J) h7 [
9 o4 {7 ~9 f8 i, q. A  h2 `
) A9 f, S& i% Q　　
1 a7 _: o: Y: i, K! _! F    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
& C. d* l1 B8 H- ^; l9 l    V
0 [7 I+ N3 S* K2 h. W
! z' h, B4 J; u- y- n' y

　　 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：


$ i' s' `+ `) K7 ~5 I3 ~
. P  |, I% {6 [" L8 U9 M　　 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 y1 |. [3 H/ G% F

* M9 u8 L; h* m- p7 q  
  ]' E  O0 @7 g
/ f/ t# T4 \. _' @4 C& M; U

' b. @" n+ l0 Z7 W

( D% K% s7 d5 a- _  ~3 ^
( ]- Z. r  h0 i5 E0 L; o　　
' L/ A, A2 m% g8 D) M: V4 {, I/ }6 q6 [    2.5 砂滤罐

) E2 {$ o5 y6 x/ O1 h) z
. L/ d0 F/ n: c  H- g( C
  


; J7 c+ m5 x1 j/ n. F
. e* a) d* h! I% ^! n" N
) _- g9 U$ t8 M7 r/ _) X$ `: m
- d. Y8 O1 r( h4 t/ B( t+ a　　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
# Q( `( Z# ]4 C# P: j5 o  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。
  N, x4 z0 I$ |) y1 r5 Y1 X) w


　　表1 处理出水检测结果
. [4 R! F' ~+ \  m7 _. f
" Q. a( h& I' @) t- e$ g

) U8 d: g* k/ l$ D) z* i  ]　　
    2.6 活性炭罐



　　3 处理效果分析


( m' M6 A5 N' D9 f+ g  a
：
3 i. Q: X9 k. K& u+ V5 J6 C
% g2 _  K3 d8 _/ L1 d0 [

  　　1 原水水质
. M* b( L% ]7 t. _/ D  
5 e! R* B* Z7 ~- I+ I　　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。
  N' V* f! d, ~! E9 q$ k3 c6 L# [  　　2 方案的确定
) N4 K; i7 I9 G  
　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到......

                           

              
      


' B7 c$ n( _# F2 X& C: }0 n

$ R: y# }4 b; g. s$ c! c  

  D( O2 R" U1 {. U1 H. j8 |/ ]
& \3 j6 o! P6 n3 `$ T  ]+ h7 V: y　　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。





! W5 I4 X3 G! E3 v; r5 H% u  @  x
: Q$ j& C. F: T2 i$ f　　
    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-

4 r! M# E2 G! T6 g9 Y9 X. J2 c

  

: A# ~3 L/ D' M+ V3 H% u6 h* \
1 D; q9 a6 H; R' t　　
1 R( ^" n9 \' I    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)


3 n: Y. O: T4 ?: I( n( ?2 F! h
  


  
, N2 ]9 m$ K5 t5 o" N
4 m2 @( y" C( F5 U& ^  z6 r
　　⑥活性炭填料费为 0.65
4 W' ~$ k1 W3 u' V( G7 q  \# V    元/t。
  |7 F- T  c' p) E9 H) w
8 c! y- }- {. W' I
& R$ m; L% k/ S
1 @$ Y9 G' g$ J% L0 D0 c- T　　
    2.4 气浮系统
  \' O5 G5 d3 E- S: Z" c- E& @
9 y/ N% R) f. n7 I

1 Z% I( A4 o& V3 s# T) Z& k) s+ ]　　
    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V
' S  r# o- j: ~+ z0 _6 D% R- r7 ?
1 O1 V5 }# v+ l5 o3 W2 [3 P9 ~% U
+ n5 M' X" m  {9 v2 ~
) C% R; i* R) [& c  
3 S4 a0 h8 j! \% c# B) @: j6 K6 s: J6 o


: d7 Q) B. S$ ^! {, w& D　　



$ }% i! H4 d# A" U2 I
: X7 T8 h1 K# a9 a$ w. N

# r" x, H. L- ?1 R: C


: O7 g1 Q& V- \: s& @: Y* ~  r* I
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. e( p$ P" V/ ]
: {5 i! P( m+ S% f0 W7 \) M

# V/ i  f# A- Z9 i) ?) q9 T! t  O6 v　　 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。
# f" p9 I4 W3 x7 e  K# ~





& \! I" ]# Y" D8 r8 \8 c2 S5 g" |9 [  

5 `, D2 P9 ]; r2 M: W1 S2 n! ^


; W7 `+ N' i+ ^2 p
. I* o3 ~( T/ t% F8 q( C/ V4 {  

5 K& \: g; P9 b" }/ M8 W

" Y( F  Y3 {6 |/ O0 K: p　　 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。
" a( B  n9 C- |7 I
/ w( ]( A: K- _: l) h% H

1 f5 h1 @# t1 s, L3 p   
   
' J/ F7 U: M5 k7 H9 n  
. N1 n) V4 S% S9 @3 @     
3 `% A/ N- N1 O; W% [) A2 O# J       　　 项目
6 g' l( b: ~$ X  I       　　 pH值
       　　 COD(mg/L)
4 W! ^( n) o. D9 t       　　 色度(倍)
       　　 苯胺(mg/L)
. B8 P0 m, C" V   
, A; P9 B; X* c- E! b" @0 s  ?" k+ h     
       　　 染料
       　　 中间体
# S, r) w) S' T8 K* \       　　 染料
# B$ H: C. }3 r* {0 R$ U4 R, E       　　 中间体
; V. w0 c) q& K, a/ J1 \0 _# U) P       　　 染料
       　　 中间体
       　　 染料
$ @) ~8 K  [! I       　　 中间体
   
' o9 p; z" T8 m8 J     
4 T: }; f, d2 O4 ]       　　 原水
       　　 7.89
       　　 5.00
       　　 798
0 u0 S' |; z  `9 Z       　　 810
       　　 4050
; U2 a+ z& K# {4 t  y       　　 3000
       　　 10.95
+ l+ s$ s) v$ [0 t3 I3 `       　　 9.29
   
; d! \# `/ P1 }+ E) x     
6 c  t5 a# M7 Y1 L% }4 _+ @* n. h7 S       　　 铁床
       　　 出水
6 {9 [; ]& R/ [6 o8 ^3 N$ `: m2 r       　　 7.93
       　　 7.36
, q0 f0 M2 N% Z" D4 ^8 Y8 X  y       　　 786
! R/ U+ X2 A# _( b       　　 791
1 n. H, S' C) ]$ F& e8 A       　　 1900
2 R, A! |% a8 O- N( z       　　 1000
       　　 29.08
       　　 19.12
   
; D# ~0 b; Z) b( t; G) L     
2 P& l1 g# R5 b% T+ ]4 G       　　 去除率(%)
        
: r7 y) L/ H+ ^+ \5 W% @1 T        
       　　 1.5
5 I/ X# d% q, x2 e8 q       　　 2.3
3 {/ o! J: f/ C0 [1 s$ j7 p       　　 53.1
! E' S8 ^5 e6 s/ I! x. h# \" |+ o       　　 66.7
! ~- M" L+ C1 e0 J1 E        
9 L' L" }5 h1 T' b        
: E- E  z. u! v   
5 x2 `) ?6 k5 D( D: l% Z     
       　　 气浮池
" y, E- h3 S' B1 J4 h0 G# A       　　 出水
" q$ ^1 @1 O, d1 B6 A       　　 7.56
       　　 340
       　　 110
       　　 1.79
8 a6 i, O$ a2 W9 p( X% p   
* I+ }) T4 t& {1 c* i5 l$ d2 c     
  o" y- c$ I; Q# t1 ]# s6 I8 W# A; [       　　 去除率(%)
        
) B: O, D! @& L8 L5 v       　　 56.7
       　　 89.0
       　　 90.6
! B$ p, p) Q8 `6 V: g5 x   
! m  _, n% R, z$ A& ]  \     
( K- I( a; i8 l& g6 m/ W       　　 活性炭罐
       　　 出水
       　　 8.09
       　　 141
       　　 11
       　　 0.22
* U* I* H! `' l   
     
       　　 去除率(%)
: j1 J% E0 I3 b% G" A( m        
8 T- b& i5 U: e4 I       　　 58.5
       　　 90.0
       　　 87.7
   
     
       　　 总去除率(%)
        
       　　 84.0
4 h' Z) r" R, S2 O8 V1 D       　　 99.6
4 m4 j8 \8 w  F* c! j       　　 97.6
   
  
" f' S, k$ S/ F: a  
  
1 u- m; I6 p- N  l5 f$ o: o; y% R


$ X, W# h" t2 O: t( i1 ]! T　　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。


0 y, F& d! k# H' v8 y
  
; I- D4 U$ I9 `5 l+ d8 u$ {0 ?
- s3 V4 D* D5 p1 a- Q
7 c  o( X4 I% I8 Y( ~　　 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。
8 C3 C/ r( i7 j* S; ~% q' n/ t) z# M, v


+ m  ?  l' Q. P% j0 T; l7 P9 ^; u0 F% O


, T- V. B) |0 `# z, c! 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。
9 |) ~! Z6 H( t6 f* Q
' A0 K* t) C2 N8 d6 D

　　⑤铁炭填料费为0.22
    元/t；
) j$ A$ H, ], A
% H. A; |; f: n9 ~  p

7 a# U; `6 q( d# \/ o+ J) o  [+ [
) P5 [" e8 N" q9 R

　　 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。









, d1 d0 r1 J. `( S


. N& s! C2 E, r% u% l/ g% X& x( X　　
% |& |" ?9 R+ ]5 r" |    2.3 混凝脱色系统

; V8 a6 u4 u8 r) s& m- _




% M; Q/ ?& k4 g
, u% S: C% f  w9 M& f* r
+ u, r/ o  i3 T& B; s( H
! E4 X# t+ e1 d' d: S　　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。
. |% E9 O) n8 Q9 g+ b


  


7 J7 t$ Y9 u+ O# N9 u5 J8 s  


　　 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
0 x. U+ a" b+ w5 ~% Y4 U  min。
9 W1 M2 U; ]- i) E$ W8 ^


8 r+ N. ^, l' z, W　　③电费为0.49 元/t；



- n1 T+ ^1 f) N* z　　2.1 调节池



- s' {$ R) T8 s7 Z; s) X  
" j" o# V1 `+ k5 c) u/ o

. {7 z8 D" \0 X) B7 Q4 U; B. c5 ^2 [　　
! a/ E5 I3 ^! O1 M/ D9 W    　　　　O2+4H++4e=H2O
. [+ |( Y: C9 r5 \6 M7 N* M0 ]

) q3 W) K# J3 f6 n& o7 R" B$ k0 W
5 _" o  n7 }7 G　　处理成本为3.51
    元/t，其中：


( N! f6 ]& T0 B1 _* d: x8 M6 R& C
/ S4 }9 y& q$ d1 h5 ^- b　　4 经济分析
! d# ?* W, k$ E  z! O( K
# V5 n* ?) ]# e- r$ X: Y& P( v) v3 L7 J
6 V6 t' X8 k# s$ W9 ?6 C) I' ]" z
3 H3 ]' z  u$ ^/ u0 R& e4 C" Q　　
    　　　　E0(H+/H2)=0 V

& g, _2 f, D" [6 M' n+ c. V& z

　　2 方案的确定

* ]6 @' h' t$ I* J/ Z; L4 k
0 o. C* _. ?( |1 X3 K( w
  {) t; f& U& H　　②人工费为0.27
5 Y9 i4 }. V7 w/ \! h- y' a    元/t；



　　1 原水水质

  P: T% i' m0 a+ S2 k" F& V$ K
' S& V; ~$ m7 c# E
　　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。