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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1 t9 k- E! v7 Z5 p6 Q
: u+ c% ]8 y# w
: `( L: M9 s4 I

   
- N/ |# c6 ^1 Q8 r1 _) C( B

　　 ②问题的探讨


' F! q) I. d0 C6 C( f# d7 z2 C

6 M( M( o: y' u" ?
  O4 i- t7 d9 m' O( M2 X
　　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。

# K/ F) A" X4 q6 s' w
7 D' u9 K0 K; d- j7 i

- g' ?% B- y; Y! |0 s
8 V7 ?. i( }3 h
, O7 e6 R, n$ v" W! ]　　2.2 铁床



, X4 Y4 A) g( o- o  n5 X, b
$ j8 S9 Z0 Z3 P3 E$ S* S# x5 n
& M, `$ [0 r; m8 m
  




+ Q' x( p+ V$ x8 x. {2 g
   


　　①折旧费为0.86
    元/t；

- ?- `2 J4 F# g! M# B4 G6 N
  p! r/ j/ S) m
  

8 P) r$ j, I2 p2 M! z
3 b1 v- V6 z& L( y   
1 j! G. H5 d9 G
2 j! C0 _0 R, ?6 o
  


2 A& V, w9 |# ^7 U1 l  
7 v3 C, J4 H$ h6 \

( i8 p* b5 N/ d; y& q+ @  k+ V　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期
( D/ o/ c. g% x
! p8 b* N8 R& F- Q2 D% b, Z$ b+ ~
# a( r: p7 G  B. h3 A, m; y, W
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: O; f9 b1 p1 b5 V$ _　　
    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)
3 C; L+ z, g$ {9 `/ F


% `& r# g' i2 b7 @2 B　　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。


3 D0 k! i, |; P7 ~3 ~
, B* k" K" z( [/ R3 K　　④药剂费为1.02
0 F2 Y/ X4 ~) n2 x; E    元/t；
: W; g  \& U+ i0 c
, ?7 @1 L8 K  k8 h2 |
# V  M+ A. w2 c0 R  _1 u1 V
　　 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。



! Q3 y+ P& i( `3 n( }4 W　　 当有氧存在时阴极反应如下：


) ]2 I2 v0 j+ f( Y2 E3 @, |7 s" K7 X
　　 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。
+ W% N' S" {# g% F

9 X: M8 I! o% P1 f& y
　　
    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
$ b0 R: K+ Q" s3 }6 {1 |7 Q1 J    V
0 m1 I) R- Y( \- d/ B2 ^. R

% M2 S5 E2 w4 o8 l+ B* e4 i
　　 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：

8 w. e  B5 D  d

8 h* t2 r. J* V0 {% K　　 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
; [" S; O$ a( P, ^  d，HRT为30 min。


4 Q% S% E2 ?7 Y  V
, K. C; D/ Z9 U' t% P( B  

* a6 P1 e. X5 s4 d3 Z: T6 O, N




! o- u$ V' q0 m, \) b4 t" d8 i　　
    2.5 砂滤罐
: x- l" P6 t/ _! R9 y1 C

5 G% w* h/ S2 F( ]6 V. [
0 _8 _  X1 T( p3 J0 g  
2 v+ p# [8 w2 T! _6 W
+ K! Y' P( l9 _+ W/ e
) Y; F3 O4 g; K* x9 I2 D
7 j5 B# k: e, x+ H4 y( R" z
7 x  d' f$ E5 Z
& z5 ?: t8 O; i" @3 d- S" U  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
  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。

1 h4 ~" \3 \* P! U

- e6 u8 z+ e4 J! p) u, A, ?　　表1 处理出水检测结果
. }, s+ v0 ]& |! [% E: \
5 a. O, X) K/ l  B1 c2 }
7 D8 I  s1 F. F( Q. ]2 [
. L8 f* q4 z$ s% A# A; ~　　
    2.6 活性炭罐
& S' `& g, ^, J1 Z: U2 S! l
. W5 S) G# f- m3 }( K; `

% E" l) R/ N0 I' ]% g) _　　3 处理效果分析
9 a5 L- O; h* A- m

/ k3 L0 L4 N8 C/ R2 L, g8 Z" k# {
1 s! M0 j/ m+ m4 y  u) s: p% i：

- T0 i5 [% [: c/ z  Y) e/ x
7 D7 i% W5 H1 Z" B: k) y! F
% E$ O1 R) [( I4 Y, `  　　1 原水水质
  
! b  p6 r4 p* n/ B5 O5 V( t6 {: R　　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。
/ l) u% ~  j  q5 e) b3 E9 f　　 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
  
3 K3 S: F+ c/ A: N6 {　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到......

. B. v. v& I+ i" u. {' Q* j                           
( y4 [2 V% S1 ?7 \* a
5 k+ o. i* g7 k( `9 y              
      

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　　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。
$ A) i9 q! F. _7 Z6 v% E
& \' F2 ~% O1 v

* o4 s/ A# ^- @0 v, k$ B6 X
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0 s# @  Y5 R8 S( B$ F7 s
　　
    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-
$ q4 n' {: T6 @- o
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1 v3 q$ `6 Z) J' C
  q# s) C# u, u( q0 p7 V( d　　
    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)
1 c0 a: h9 g$ f  A9 M9 [


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+ P9 g& K# t, Q5 f
9 V; S! ^$ H# e. p/ }# f0 S* z  
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0 F& ?) g# Z* L: C9 K2 Z# F　　⑥活性炭填料费为 0.65
    元/t。


! F3 p& [: y: ~* j/ m! t
3 F1 B! Y7 S( m4 J' L9 r9 ^, J　　
& G  u* G9 Z& [5 u, a6 `) o  e    2.4 气浮系统
+ b. }' L; {1 b( B7 I
8 d4 j, V3 Q% n

6 U3 h5 u7 i4 V2 j, t/ `　　
    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V
7 C% Q( R2 N8 {- c
3 Z3 ~# N8 t1 V/ Y0 k- [4 U% z

0 q% ]! e7 b+ S4 z8 }7 Q  
8 T- G7 g/ u- u% T& k# d/ O! w


　　
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2 R6 Y% Y. A' c2 Q' ^! z

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6 n. C, R" A" m- W8 c


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% \# Z; m; [: j
5 L5 l' _5 B; U5 F
4 j: n( E, g$ i' B3 X' 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。

& T+ R  n: n4 P+ y
+ v, E0 R$ f# e/ [
4 X" O' {4 p" C2 v( m


. i7 _% j( G) c: h* N# U  
7 e' v) @5 n( F9 Z! B5 [
, p, R0 T$ G6 R6 j/ y0 L1 j
0 B# Q1 R! m+ s, d/ J# T1 n6 L0 P" ?
$ \5 ?5 \2 z6 h* X

+ Z9 c2 @+ g# q7 d" u  

1 c) P7 d2 Z% y$ V- P3 h5 r9 C
* k  W$ j! Z: ]3 ^* L4 ]
　　 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。

7 Z4 \- N4 b3 I
6 }' h+ a+ |4 \2 O$ }/ m4 Z) F
: H3 C# f7 f$ r8 G   
+ X- w, s# s  d% u/ X   
& a9 h% u1 \8 O  H  
     
; o# p7 [( r' K5 A! \       　　 项目
       　　 pH值
       　　 COD(mg/L)
       　　 色度(倍)
       　　 苯胺(mg/L)
   
1 q% |: Q4 t7 o) T     
       　　 染料
8 Q0 Y* G0 R, N       　　 中间体
. Q0 E# n4 M' G2 q9 q       　　 染料
       　　 中间体
+ r2 U2 d1 k& |' d       　　 染料
       　　 中间体
       　　 染料
       　　 中间体
   
9 E: R' r+ i3 d& h- y     
# N* Z% ~$ U* D4 `+ T) z       　　 原水
       　　 7.89
       　　 5.00
       　　 798
       　　 810
. E" O8 A3 M0 S+ q9 n  ^5 K       　　 4050
       　　 3000
- Z- V; v- p0 \$ ?* e       　　 10.95
; G% B; g& g* _& m3 E0 h# E, H1 h       　　 9.29
   
8 d5 A$ H/ b- m& K. i     
$ ?7 J( ~! X- V9 n# E! I       　　 铁床
       　　 出水
+ A$ Z4 L: N7 B1 }  E       　　 7.93
# s6 r& g# n/ R$ V! m$ N+ X: R       　　 7.36
: I* R0 v4 y" m, G       　　 786
7 Y! K: N' _4 Q3 X+ @       　　 791
       　　 1900
       　　 1000
       　　 29.08
3 z2 k8 \$ Q4 ^- z' `* @       　　 19.12
   
     
       　　 去除率(%)
        
        
8 u9 d! |' R$ x: {       　　 1.5
       　　 2.3
) x1 G0 Y* O# @" e- O, Q+ r( W       　　 53.1
9 ~% [* ?4 J( \# J8 `7 Y; h       　　 66.7
        
8 a$ P* U  m) R        
   
8 E6 z5 q/ R, A  Y; R8 g$ }     
       　　 气浮池
3 a" u+ `3 ~& d; `- Z. n/ F! Y; k$ \9 G       　　 出水
6 _: [  l; G/ L. A: N' @4 P4 X+ r) {       　　 7.56
. F  L6 o# u, U# M: g       　　 340
       　　 110
       　　 1.79
   
) a% v+ Q9 I: v+ {     
4 R- V* v7 B7 x* b- w0 R0 N       　　 去除率(%)
% _, x2 ?! \! f        
5 s' U9 a& v$ t: o6 y/ t: m       　　 56.7
       　　 89.0
       　　 90.6
   
     
1 Z5 U; s% W; o5 E/ m& K       　　 活性炭罐
/ t2 I' x( ?% M' F* e/ v: I% H       　　 出水
       　　 8.09
4 [  M; Q) L0 T( ~       　　 141
       　　 11
       　　 0.22
8 g6 h/ c% {0 Q7 R$ C% T3 l! K" `' ^   
     
       　　 去除率(%)
) ^7 Y& K1 f, C, p: \" X; S4 u        
       　　 58.5
. b, F/ {+ P, O% K0 |       　　 90.0
       　　 87.7
, c& B* S# x6 @: g$ P& c( a* t   
     
       　　 总去除率(%)
2 V/ I  }1 I  V) c+ _        
       　　 84.0
+ N8 ]1 r: B  f# s8 X# b       　　 99.6
7 a  ?& o8 Q" _% \% G. y$ t3 s       　　 97.6
   
! I7 i: d: {) G/ L. E; L  
  
  
& r. ]+ b1 d( x; Q, B" |8 i


　　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。

$ T4 p; g' ]" K. N* p
/ ~( p/ d# p& Q% l  W3 O6 C
  

) `5 x" q& I  S2 e3 |* Q- U- 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 L* [7 C. k- ]
5 h9 j: U' R- ~7 K7 u. u

) F" G  Y- X; H, H' _5 d- j- X' C
3 U- d# K: v9 p6 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。



$ w# x+ E$ p6 P2 L0 Y  c　　⑤铁炭填料费为0.22
4 Y8 i  s# r1 P" P    元/t；

0 O+ V; B! ^6 C! ~# |# B



8 p( r0 f, E' P3 @$ N2 T
# w7 j# H& b, d  |1 y1 k) 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。





: D: `4 Q% ?, \  g; D, M# k


- l- _5 P) V6 |

5 F, Z7 b+ I3 s
7 }: Q4 p, M4 e$ X! J) J, ~
　　
    2.3 混凝脱色系统


, o* d5 K4 x5 g2 j2 v# e



" t1 d7 Q. N8 E8 _  E; T4 E


( S1 {- D! f* P9 c　　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: C) _/ U9 C/ [

* M" I, z- }+ T* R0 ]  

: @+ o9 V) E" l
  


　　 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
7 Z& _9 i* Y) }+ Y8 k  min。
" t8 P" T1 g/ O% ~

1 O0 p$ P8 d- u- F/ }
　　③电费为0.49 元/t；
: |  x: ?  t! B/ l/ _

) p. l7 v: F3 r( b9 [! w$ k
　　2.1 调节池
0 }! [! a4 q- q2 u
2 p  j8 k8 p$ f

  

1 q) G5 G( Y5 i8 ~( B
3 j3 ~3 I: u* R$ ?" D6 A% l　　
    　　　　O2+4H++4e=H2O
* }1 U3 V8 w% h4 i" ^
! s0 r: q- B+ g0 `- z& a
0 y% z0 I- G, F- A# r% ]7 m) [7 C. ]
　　处理成本为3.51
    元/t，其中：
( I* E5 o8 ^+ ]8 |
* H- M9 h; I/ e9 w7 I. c) C5 O

　　4 经济分析
* N$ t5 ^/ t0 H- d
& d! b6 H6 C# ?1 x) d6 d7 Q$ y

　　
* x7 _! n2 h1 y$ R; p% d8 `/ z- B    　　　　E0(H+/H2)=0 V



　　2 方案的确定

2 T- l# D) \& {, F

　　②人工费为0.27
! K# ^) d$ h0 l    元/t；
; I! R5 h: b$ k1 e) ]
5 @: g  J5 g% [8 c/ B

　　1 原水水质



  J7 F, v* X, t$ }4 n5 E6 H　　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。